智能網(wǎng)聯(lián)汽車裝調(diào)與測試（彩色版配實(shí)訓(xùn)工單）課件 項(xiàng)目二 智能網(wǎng)聯(lián)汽車操作系統(tǒng)基本使用

任務(wù)2.1Ubuntu系統(tǒng)安裝與基本使用01學(xué)習(xí)目標(biāo)CONTENTE知識目標(biāo):掌握Ubuntu系統(tǒng)的安裝與使用方法；熟悉Ubuntu的文件系統(tǒng)和命令終端的常用命令的含義.02學(xué)習(xí)目標(biāo)CONTENTE能力目標(biāo):能熟悉使用Ubuntu系統(tǒng)命令終端的常用命令完成相關(guān)操作。Ubuntu系統(tǒng)認(rèn)知01Ubuntu系統(tǒng)安裝與基本使用02學(xué)習(xí)內(nèi)容CONTENTEUbuntu系統(tǒng)認(rèn)知01任務(wù)1.2Ubuntu系統(tǒng)安裝與基本使用?Linux內(nèi)核最初只是由芬蘭人林納斯·托瓦茲（LinusTorvalds）在赫爾辛基大學(xué)上學(xué)時(shí)出于個(gè)人愛好而編寫的。Linux是一套免費(fèi)使用和自由傳播的類Unix操作系統(tǒng)，是一個(gè)基于POSIX和UNIX的多用戶、多任務(wù)、支持多線程和多CPU的操作系統(tǒng)。Linux能運(yùn)行主要的UNIX工具軟件、應(yīng)用程序和網(wǎng)絡(luò)協(xié)議。它支持32位和64位硬件。Linux繼承了Unix以網(wǎng)絡(luò)為核心的設(shè)計(jì)思想，是一個(gè)性能穩(wěn)定的多用戶網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)。?LInux簡介：Linux的發(fā)行版說簡單點(diǎn)就是將Linux內(nèi)核與應(yīng)用軟件做一個(gè)打包。簡介1.Ubuntu系統(tǒng)認(rèn)知安裝方式1.Ubuntu系統(tǒng)認(rèn)知Ubuntu是一個(gè)自由、開源、基于Debian的Linux發(fā)行版，發(fā)行周期為6個(gè)月，由Canonical公司和自由軟件社區(qū)開發(fā)。普通的桌面應(yīng)用版可以獲得18個(gè)月的支援，標(biāo)為LTS（“長期支持版”）的桌面版本獲得3年、服務(wù)器版本5年的支持。Ubuntu簡介：簡介1.Ubuntu系統(tǒng)認(rèn)知9虛擬機(jī)(選用）虛擬機(jī)的客戶端性能稍弱，內(nèi)存消耗大，優(yōu)點(diǎn)是可以兩個(gè)系統(tǒng)同時(shí)運(yùn)行，可以通過網(wǎng)絡(luò)設(shè)置兩個(gè)系統(tǒng)之間互相訪問，或者通過虛擬機(jī)軟件的設(shè)置互相交換文件。虛擬機(jī)上只需要裝必要的軟件，硬盤空間占用低。安裝方式1.Ubuntu系統(tǒng)認(rèn)知雙系統(tǒng)雙系統(tǒng)性能更好，缺點(diǎn)是同一時(shí)間只能用一個(gè)系統(tǒng)，切換系統(tǒng)需要重啟，使用麻煩。安裝方式1.Ubuntu系統(tǒng)認(rèn)知WSL--WindowsSubsystemforLinux適用于Linux的Windows子系統(tǒng)可讓開發(fā)人員按原樣運(yùn)行GNU/Linux環(huán)境-包括大多數(shù)命令行工具、實(shí)用工具和應(yīng)用程序-且不會產(chǎn)生傳統(tǒng)虛擬機(jī)或雙啟動(dòng)設(shè)置開銷。安裝方式1.Ubuntu系統(tǒng)認(rèn)知NVIDIADRIVEAGXPegasus?使用兩塊Xavier系統(tǒng)級芯片和兩臺NVIDIATuring?GPU的強(qiáng)大功能，實(shí)現(xiàn)了比以往更高的320TOPS的超級計(jì)算能力。該平臺專為L4級和L5級自主系統(tǒng)（包括機(jī)器人出租車）而設(shè)計(jì)和打造。安裝方式1.Ubuntu系統(tǒng)認(rèn)知文件架構(gòu)1.Ubuntu系統(tǒng)認(rèn)知Ubuntu沒有盤符這個(gè)概念，只有一個(gè)根目錄/，所有文件都在它下面安裝方式1.Ubuntu系統(tǒng)認(rèn)知。/bin：bin是Binaries(二進(jìn)制文件)的縮寫,這個(gè)目錄存放著最經(jīng)常使用的命令。/boot：這里存放的是啟動(dòng)Linux時(shí)使用的一些核心文件，包括一些連接文件以及鏡像文件。/dev：dev是Device(設(shè)備)的縮寫,該目錄下存放的是Linux的外部設(shè)備，在Linux中訪問設(shè)備的方式和訪問文件的方式是相同的。/etc：etc是Etcetera(等等)的縮寫,這個(gè)目錄用來存放所有的系統(tǒng)管理所需要的配置文件和子目錄。/home：用戶的主目錄，在Linux中，每個(gè)用戶都有一個(gè)自己的目錄，一般該目錄名是以用戶的賬號命名的，如上圖中的alice、bob和eve。/lib：lib是Library(庫)的縮寫這個(gè)目錄里存放著系統(tǒng)最基本的動(dòng)態(tài)連接共享庫，其作用類似于Windows里的DLL文件。幾乎所有的應(yīng)用程序都需要用到這些共享庫文件架構(gòu)1.Ubuntu系統(tǒng)認(rèn)知。/proc：proc是Processes(進(jìn)程)的縮寫，/proc是一種偽文件系統(tǒng)（也即虛擬文件系統(tǒng)），存儲的是當(dāng)前內(nèi)核運(yùn)行狀態(tài)的一系列特殊文件，/root：該目錄為系統(tǒng)管理員，也稱作超級權(quán)限者的用戶主目錄。/sbin：s就是SuperUser的意思，是SuperuserBinaries(超級用戶的二進(jìn)制文件)的縮寫，這里存放的是系統(tǒng)管理員使用的系統(tǒng)管理程序。/selinux：這個(gè)目錄是Redhat/CentOS所特有的目錄，Selinux是一個(gè)安全機(jī)制，類似于windows的防火墻，但是這套機(jī)制比較復(fù)雜，這個(gè)目錄就是存放selinux相關(guān)的文件的。/srv：該目錄存放一些服務(wù)啟動(dòng)之后需要提取的數(shù)據(jù)。/sys：sysfs文件系統(tǒng)集成了下面3種文件系統(tǒng)的信息：針對進(jìn)程信息的proc文件系統(tǒng)、針對設(shè)備的devfs文件系統(tǒng)以及針對偽終端的devpts文件系統(tǒng)。/tmp：tmp是temporary(臨時(shí))的縮寫這個(gè)目錄是用來存放一些臨時(shí)文件的。文件架構(gòu)1.Ubuntu系統(tǒng)認(rèn)知。/usr：usr是unixsharedresources(共享資源)的縮寫，這是一個(gè)非常重要的目錄，用戶的很多應(yīng)用程序和文件都放在這個(gè)目錄下，類似于windows下的programfiles目錄。/var：var是variable(變量)的縮寫，這個(gè)目錄中存放著在不斷擴(kuò)充著的東西，我們習(xí)慣將那些經(jīng)常被修改的目錄放在這個(gè)目錄下。包括各種日志文件。/run：是一個(gè)臨時(shí)文件系統(tǒng)，存儲系統(tǒng)啟動(dòng)以來的信息。當(dāng)系統(tǒng)重啟時(shí)，這個(gè)目錄下的文件應(yīng)該被刪掉或清除。如果你的系統(tǒng)上有/var/run目錄，應(yīng)該讓它指向run。文件架構(gòu)1.Ubuntu系統(tǒng)認(rèn)知Ubuntu系統(tǒng)安裝與基本使用02任務(wù)1.2Ubuntu系統(tǒng)安裝與基本使用。實(shí)踐內(nèi)容2.Ubuntu系統(tǒng)安裝與基本使用請查閱相關(guān)技術(shù)文檔，完成Ubuntu系統(tǒng)安裝與基本使用！任務(wù)2.2ROS系統(tǒng)安裝與基本使用學(xué)習(xí)目標(biāo)CONTENTE01知識目標(biāo):掌握ROS系統(tǒng)的安裝和各個(gè)組件使用方法；熟悉ROS系統(tǒng)的架構(gòu)、文件系統(tǒng)和常用命令的含義。02學(xué)習(xí)目標(biāo)CONTENTE能力目標(biāo):能熟悉使用ROS的常用命令完成代碼編譯、功能節(jié)點(diǎn)啟動(dòng)、ROS組件啟動(dòng)和功能調(diào)試；能熟悉使用rqt、rviz和gazebo等ROS組件完成數(shù)據(jù)可視化、功能調(diào)試和功能仿真*。01ROS

系統(tǒng)認(rèn)知ROS安裝與基本使用02學(xué)習(xí)內(nèi)容CONTENTE01 ROS系統(tǒng)認(rèn)知任務(wù)2.2ROS系統(tǒng)安裝與基本使用RobotOperating

System--機(jī)器人操作系統(tǒng)

（ROS）是編寫機(jī)器人軟件的靈活框架。它是工具、庫和慣例的集合，旨在簡化在各種機(jī)器人平臺上創(chuàng)建復(fù)雜而強(qiáng)大的機(jī)器人行為的任務(wù)。簡介1.ROS認(rèn)知機(jī)器人操作系統(tǒng)（

R

o

b

o

tOperating

System），即ROS本身，

它是一個(gè)元操作系統(tǒng)，提供了硬件抽象、設(shè)備控制、功能實(shí)現(xiàn)、進(jìn)程間通信和包管理等服務(wù)簡介1.ROS認(rèn)知ROS是適用于機(jī)器人的開源元操作系統(tǒng)ROS集成了大量的工具，庫，協(xié)議，提供類似OS所提供的功能，簡化對機(jī)器人的控制還提供了用于在多臺計(jì)算機(jī)上獲取，構(gòu)建，編寫和運(yùn)行代碼的工具和庫，ROS在某些方面類似于“機(jī)器人框架”ROS設(shè)計(jì)者將ROS表述為“ROS

=

Plumbing+Tools+Capabilities+Ecosystem”，即ROS是通訊機(jī)制、工具軟件包、機(jī)器人高層技能以及機(jī)器人生態(tài)系統(tǒng)的集合體簡介1.ROS認(rèn)知；ROS最大的貢獻(xiàn)就是制定了機(jī)器人開發(fā)的統(tǒng)一接口標(biāo)準(zhǔn)，提高研發(fā)過程中的軟件復(fù)用率和提供一個(gè)協(xié)作平臺。1.提高軟件復(fù)用率：ROS

被設(shè)計(jì)成一種分布式的結(jié)構(gòu)，框架中的每個(gè)功能模塊都可以被單獨(dú)的設(shè)計(jì)、編譯，并且在運(yùn)行的時(shí)候以松耦合的方式結(jié)合起來。2.提供協(xié)作平臺：

ROS

也是一個(gè)協(xié)作平臺。例如：建圖專家可以發(fā)布一個(gè)先進(jìn)的地圖建模系統(tǒng)；導(dǎo)航專家可以在地圖建模系統(tǒng)上進(jìn)行機(jī)器人導(dǎo)航視覺專家可以開發(fā)出一個(gè)物體識別的模塊。特點(diǎn)1.ROS認(rèn)知簡介1.ROS認(rèn)知3.支持多種編程語言ROS

使用了中立的定義語言描述模塊之間的消息接口，支持在編譯過程中產(chǎn)生目標(biāo)語言的目標(biāo)文件。目前支持的語言有

Python、C++、Java、Octave

和

Lisp

多種語言。換句話說，您可以使用熟悉的語言開發(fā)ROS程序。簡介1.ROS認(rèn)知uROS特點(diǎn)：4.

ROS中集成眾多開源項(xiàng)目5.工具包豐富3D可視化工具----RVIZ物理仿真環(huán)境----Gazebo數(shù)據(jù)記錄工具----rosbagQt工具箱----rqt_*簡介1.ROS認(rèn)知組件1.ROS認(rèn)知uRVIZRViz(the

Robit

Visualization

tool)，機(jī)器人可視化工具，可視化的作用是直觀的，它極大的方便了監(jiān)控和調(diào)試等操作。組件1.ROS認(rèn)知uGazeboGazebo是一個(gè)機(jī)器人仿真工具，模擬器，也是一個(gè)獨(dú)立的開源機(jī)器人仿真平臺。當(dāng)今市面上還有其他的仿真工具例如V—Rep、Webots等等。但是Gazebo不僅開源，也是是兼容ROS最好的仿真工具。組件1.ROS認(rèn)知uRqtrqt是一個(gè)基于qt開發(fā)的可視化工具，擁有擴(kuò)展性好、靈活易用、跨平臺等特點(diǎn)，它集成了30多種工具，可以作為一個(gè)綜合的GUI工具來使用。另外，RViz也被集成到rqt的插件中，這使rqt成為ROS的一個(gè)不可缺少的GUI工具運(yùn)行rqt將顯示rqt的GUI界面，如所示。如果是第一次，它將只顯示菜單，此外沒有任何內(nèi)容。這是因?yàn)檫€沒有指定rqt直接運(yùn)行的插件程序.組件1.ROS認(rèn)知uRosbagrosbag

是

ROS

的一個(gè)工具包，它可以用來錄制、回放、查看、過濾和壓縮

ROS

的消息6.開源免費(fèi)與活躍的社區(qū)ROS

遵照

BSD

許可證，使用者可以修改和重寫發(fā)布其中的應(yīng)用代碼，可以進(jìn)行商業(yè)化的開發(fā)和銷售。簡介1.ROS認(rèn)知自動(dòng)駕駛開源項(xiàng)目Autoware基金會自動(dòng)駕駛1.ROS認(rèn)知AutowareAutoware基金會是一個(gè)非盈利組織，旨在發(fā)起，發(fā)展和資助開源協(xié)作Autoware的項(xiàng)目工程，該工程創(chuàng)建了Autoware.AI，Autoware.Auto和Autoware.IO三個(gè)部分。Autoware.AI是第一個(gè)版本，它基于ROS

1，提供了從定位和物體檢測到路徑規(guī)劃和控制的所有必要功能。Autoware.Auto是對Autoware.AI的全新改寫，它基于ROS

2，采用了現(xiàn)代無人汽車自動(dòng)駕駛領(lǐng)域軟件工程的最佳實(shí)踐。Baidu

Apollo是由百度發(fā)布全球最大自動(dòng)駕駛開放平臺，包括開放平臺及企業(yè)版解決方案，Apollo開放平臺是面向所有開發(fā)者提供最開放、完整、安全的自動(dòng)駕駛開源平臺。Apollo已形成自動(dòng)駕駛、車路協(xié)同、智能車聯(lián)大開放平臺。自動(dòng)駕駛1.ROS認(rèn)知Apollo百度

Apollo

在最初的版本中使用了

ROS

作為自動(dòng)駕駛系統(tǒng)的框架，后在此基礎(chǔ)上推出CyberRTWorkSpace---

自定義的工作空間|---

build:編譯空間，用于存放CMake和catkin的緩存信息、配置信息和其他中間文件。|---

devel:開發(fā)空間，用于存放編譯后生成的目標(biāo)文件，包括頭文件、動(dòng)態(tài)&靜態(tài)鏈接庫、可執(zhí)行文件等。|---

src:

源碼|--

package：功能包(ROS基本單元)包含多個(gè)節(jié)點(diǎn)、庫與配置文件，包名所有字母小寫，只能由字母、數(shù)字與下劃線組成文件系統(tǒng)1.ROS認(rèn)知WorkSpace---

自定義的工作空間|---

build:編譯空間，用于存放CMake和catkin的緩存信息、配置信息和其他中間文件。|---

devel:開發(fā)空間，用于存放編譯后生成的目標(biāo)文件，包括頭文件、動(dòng)態(tài)&靜態(tài)鏈接庫、可執(zhí)行文件等。|---

src:

源碼|--

package：功能包(ROS基本單元)包含多個(gè)節(jié)點(diǎn)、庫與配置文件，包名所有字母小寫，只能由字母、數(shù)字與下劃線組成文件系統(tǒng)1.ROS認(rèn)知|--

CMakeLists.txt

配置編譯規(guī)則，比如源文件、依賴項(xiàng)、目標(biāo)文件|--

package.xml包信息，比如:包名、版本、作者、依賴項(xiàng)…|--

scripts

存儲python文件|--

src

存儲C++源文件|--

include

頭文件|--

msg

消息通信格式文件|--

srv

服務(wù)通信格式文件|--

action

動(dòng)作格式文件|--

launch

可一次性運(yùn)行多個(gè)節(jié)點(diǎn)|--

config

配置信息|--

CMakeLists.txt:

編譯的基本配置文件系統(tǒng)1.ROS認(rèn)知通信架構(gòu)1.ROS認(rèn)知uNode在ROS的世界里，最小的進(jìn)程單元就是節(jié)點(diǎn)（node）。一個(gè)軟件包里可以有多個(gè)可執(zhí)行文件，可執(zhí)行文件在運(yùn)行之后就成了一個(gè)進(jìn)程(process)，這個(gè)進(jìn)程在ROS中就叫做節(jié)點(diǎn)。從程序角度來說，node就是一個(gè)可執(zhí)行文件（通常為C++編譯生成的可執(zhí)行文件、Python腳本）被執(zhí)行，加載到了內(nèi)存之中。從功能角度來說，通常一個(gè)node負(fù)責(zé)者機(jī)器人的某一個(gè)單獨(dú)的功能。例如:有一個(gè)node來控制底盤輪子的運(yùn)動(dòng)，有一個(gè)node驅(qū)動(dòng)攝像頭獲取圖像，有一個(gè)node驅(qū)動(dòng)激光雷達(dá)，有一個(gè)node根據(jù)傳感器信息進(jìn)行路徑規(guī)劃……這樣做可以降低程序發(fā)生崩潰的可能性，試想一下如果把所有功能都寫到一個(gè)程序中，模塊間的通信、異常處理將會很麻煩。通信架構(gòu)1.ROS認(rèn)知uMastermaster在整個(gè)網(wǎng)絡(luò)通信架構(gòu)里相當(dāng)于管理中心，管理著各個(gè)node。node首先在master處進(jìn)行注冊，之后master會將該node納入整個(gè)ROS程序中。node之間的通信也是先由master進(jìn)行“牽線”，才能兩兩的進(jìn)行點(diǎn)對點(diǎn)通信。當(dāng)ROS程序啟動(dòng)時(shí)，

第一步首先啟動(dòng)master，由節(jié)點(diǎn)管理器處理依次啟動(dòng)node。通信架構(gòu)1.ROS認(rèn)知u通信方式ROS的通信方式是ROS最為核心的概念，ROS系統(tǒng)的精髓就在于它提供的通信架構(gòu)。ROS的通信方式有以下四種：Topic

主題Service

服務(wù)Parameter

Service

參數(shù)服務(wù)器Actionlib

動(dòng)作庫通信架構(gòu)1.ROS認(rèn)知uTopic通信ROS中的通信方式中，topic是常用的一種。對于實(shí)時(shí)性、周期性的消息，使用topic來傳輸是最佳的選擇。topic通信屬于一種異步的通信方式Node間進(jìn)行通訊，其中發(fā)送消息的一方，ROS將其定義為Publisher(發(fā)布者)，將接收消息的一方定義為Subscriber(訂閱者)?？紤]到消息需要廣泛傳播，ROS沒有將其設(shè)計(jì)為點(diǎn)對點(diǎn)的單一傳遞，而是由Publisher將信息發(fā)布到Topic(主題)中，想要獲得消息的任何一方都可以到這個(gè)Topic中去取數(shù)據(jù)。通信架構(gòu)1.ROS認(rèn)知uTopic通信Message按照定義解釋就是topic內(nèi)容的數(shù)據(jù)類型，也稱之為topic的格式標(biāo)準(zhǔn)。例如：烏龜?shù)姆抡嬷衪urtlesim節(jié)點(diǎn)訂閱的話題/turtle1/cmd_vel的消息類型如下所示。通信架構(gòu)1.ROS認(rèn)知uService通信ROS提供了節(jié)點(diǎn)與節(jié)點(diǎn)間通訊的另外一種方式：service通訊。Service通訊分為client端和server端。Service通訊的特點(diǎn)：同步數(shù)據(jù)訪問具有響應(yīng)反饋機(jī)制一個(gè)server多個(gè)client注重業(yè)務(wù)邏輯處理通信架構(gòu)1.ROS認(rèn)知uService通信