用C++的类在ros上通过订阅离散的车辆纵向速度信息,然后基于状态观测器的方法估计车辆纵向加速度并通过话题发布出去
时间: 2024-04-15 19:27:14 浏览: 105
vehicle-routing-problems:用于解决各种车辆路线问题的C ++类
好的,下面是一个使用C++类在ROS上订阅离散车辆纵向速度信息,并基于状态观测器估计车辆纵向加速度并发布的示例代码:
```cpp
#include <ros/ros.h>
#include <iostream>
#include <Eigen/Dense>
#include <std_msgs/Float64.h>
class KalmanFilter {
public:
KalmanFilter(double dt, double process_noise, double observation_noise)
{
// 初始化状态转移矩阵A
A << 1, dt, 0.5 * dt * dt,
0, 1, dt,
0, 0, 1;
// 初始化控制矩阵B,这里不考虑控制输入
B << 0, 0, 0;
// 初始化观测矩阵C
C << 1, 0, 0;
// 初始化过程噪声协方差矩阵Q
Q << pow(dt, 4) / 4.0, pow(dt, 3) / 2.0, pow(dt, 2) / 2.0,
pow(dt, 3) / 2.0, pow(dt, 2), dt,
pow(dt, 2) / 2.0, dt, 1;
Q *= process_noise;
// 初始化测量噪声协方差矩阵R
R = observation_noise;
// 初始化状态向量x和状态协方差矩阵P
x.setZero();
P.setZero();
}
void update(const std_msgs::Float64::ConstPtr& msg)
{
// 获取速度测量值
double measurement = msg->data;
// 预测步骤
x = A * x;
P = A * P * A.transpose() + Q;
// 更新步骤
double innovation = measurement - C * x;
double innovation_covariance = C * P * C.transpose() + R;
K = P * C.transpose() * 1 / innovation_covariance;
x += K * innovation;
P -= K * C * P;
// 发布估计的加速度
std_msgs::Float64 estimated_acceleration_msg;
estimated_acceleration_msg.data = x(2);
estimated_acceleration_pub.publish(estimated_acceleration_msg);
}
private:
Eigen::Matrix3d A; // 状态转移矩阵
Eigen::Matrix<double, 3, 1> x; // 状态向量(包含位置、速度和加速度)
Eigen::Matrix<double, 3, 1> B; // 控制矩阵
Eigen::Matrix<double, 1, 3> C; // 观测矩阵
Eigen::Matrix3d Q; // 过程噪声协方差矩阵
double R; // 测量噪声协方差
Eigen::Matrix3d P; // 状态协方差矩阵
Eigen::Matrix<double, 3, 1> K; // 卡尔曼增益
ros::NodeHandle nh;
ros::Publisher estimated_acceleration_pub;
ros::Subscriber velocity_sub;
public:
KalmanFilter()
{
estimated_acceleration_pub = nh.advertise<std_msgs::Float64>("estimated_acceleration", 1);
velocity_sub = nh.subscribe("vehicle_velocity", 1, &KalmanFilter::update, this);
}
};
int main(int argc, char** argv)
{
ros::init(argc, argv, "kalman_filter_node");
KalmanFilter kf;
ros::spin();
return 0;
}
```
在这个示例中,我们假设车辆的速度信息通过名为"vehicle_velocity"的ROS话题发布,估计的加速度通过名为"estimated_acceleration"的ROS话题发布。KalmanFilter类包含了卡尔曼滤波器的实现,update函数用于更新滤波器状态并发布估计的加速度。
请注意,你需要根据实际情况修改订阅和发布的话题名称。此外,你还需要安装Eigen库来进行矩阵运算,可以通过以下命令安装:
```shell
sudo apt-get install libeigen3-dev
```
希望这能帮到你!如果你有任何问题,请随时提问。
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