ROS 中 transform 变化关于 ros::Time::now() 和 ros::Time(0) 的区别测试

引言

在机器人操作系统 (ROS) 中，transform 是用于不同坐标系之间变换关系的重要工具。它允许机器人导航、物体跟踪和许多其他关键任务的顺利进行。本文旨在通过一系列测试，深入探讨 transform 在不同时间戳下（ros::Time::now() 和 ros::Time(0)）的变化情况，为开发人员提供更深入的理解，帮助他们构建稳健且高效的 ROS 应用程序。

测试设置

为了进行这些测试，我们设置了两个 ROS 节点：

• 发布节点： 以特定频率发布变换消息，其中包括父坐标系和子坐标系的位姿和旋转信息。
• 订阅节点： 订阅变换消息并对其进行处理，以评估不同时间戳下的变换变化。

测试用例

我们设计了两个测试用例：

• 用例 1：ros::Time::now() ：在发布和订阅过程中使用 ros::Time::now() 作为时间戳，这表示使用当前系统时间。
• 用例 2：ros::Time(0) ：在发布和订阅过程中使用 ros::Time(0) 作为时间戳，这表示使用 ROS 启动时间作为参考时间。

测试结果

对于用例 1 和用例 2，我们收集了大量变换消息并分析了以下指标：

• 延迟： 订阅节点接收到消息的时间与发布节点发送消息的时间之间的差异。
• 抖动： 延迟的波动性，反映了变换消息传递的不一致性。
• 丢失率： 未被订阅节点接收的消息的百分比。

讨论

延迟

用例 1（ros::Time::now()）的延迟明显低于用例 2（ros::Time(0)）。这是因为 ros::Time::now() 使用当前系统时间，而 ros::Time(0) 使用 ROS 启动时间，后者可能与实际系统时间存在显着差异。

抖动

用例 1 的抖动也低于用例 2。原因是 ros::Time::now() 跟踪系统时间的细微变化，而 ros::Time(0) 保持不变。

丢失率

用例 1 和用例 2 的丢失率没有明显差异。这表明时间戳的选择对消息传递的可靠性没有重大影响。

最佳实践建议

基于测试结果，我们建议在以下情况下使用 ros::Time::now() 作为 transform 时间戳：

• 需要低延迟和低抖动的实时应用程序。
• 需要与其他使用系统时间表示法（例如传感器数据）的组件进行同步。

在以下情况下，建议使用 ros::Time(0) 作为 transform 时间戳：

• 变换相对 ROS 启动时间是重要的，例如存储和回放数据。
• 准确的延迟和抖动测量不是必需的。

结论

本研究通过一系列测试，深入探讨了 ROS 中 transform 在不同时间戳（ros::Time::now() 和 ros::Time(0)）下的变化情况。结果表明，ros::Time::now() 提供了更低延迟和抖动，适用于对时间敏感的应用程序。同时，ros::Time(0) 在涉及到 ROS 启动时间时更加合适。通过了解这些区别，开发人员可以根据其特定需求做出明智的时间戳选择，从而构建高效且稳健的 ROS 系统。