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ROS2自动驾驶控制与定位协同实战

📚 共计 30 章节

课程导论与预备知识

自动驾驶分级标准 · ROS2核心概念 · 环境搭建与验证

ROS2基础通信机制（一）

话题通信 · 发布订阅 · 自定义消息 · QoS配置

ROS2基础通信机制（二）

服务与动作 · 客户端-服务器 · 超时重试

坐标变换基础（TF2）

TF2树 · 静态/动态变换 · 坐标监听 · 常用坐标系

传感器数据处理（一）

激光雷达解析 · /scan · PointCloud2 · rqt可视化

传感器数据处理（二）

IMU数据融合 · 姿态估计 · 加速度计/陀螺仪标定

传感器数据处理（三）

轮式里程计 · 编码器 · 航迹推算 · odom话题

OdometryDead Reckoning

地图构建基础（SLAM）

GMapping · Cartographer · SLAM Toolbox · 占据栅格地图

SLAM栅格地图

定位技术（一）

AMCL原理 · 粒子滤波 · 参数调优

AMCL粒子滤波

定位技术（二）

EKF传感器融合 · robot_localization · IMU+GPS+轮式里程计

定位技术（三）

图优化定位 · 因子图 · GTSAM/Ceres · 回环检测

图优化回环

全局路径规划

A* · Dijkstra · NavFn · Smac Planner · 代价地图

全局规划Nav2

局部路径规划

DWA · TEB · 速度约束 · 行为树避障

控制理论入门（PID）

PID原理 · ROS2节点实现 · 参数整定

PIDZiegler-Nichols

模型预测控制（MPC）

MPC原理 · 线性/非线性 · ACADO/OSQP · 实时性

纯跟踪控制（Pure Pursuit）

几何跟踪 · 前视距离自适应 · 弯道直道对比

Pure Pursuit前视距离

Stanley控制与横向控制

Stanley方法 · 横向/航向误差 · 对比实验

Stanley横向控制

控制与定位协同（一）

定位误差影响 · 延迟/漂移/跳变 · 鲁棒性测试

协同鲁棒性

控制与定位协同（二）

前馈-反馈架构 · EKF预测补偿 · 控制周期同步

控制与定位协同（三）

重定位平滑过渡 · 位姿跳变 · 轨迹重规划

重定位平滑

多传感器融合定位实战

robot_localization · IMU+GPS+轮式里程计 · 参数调试

融合robot_localization

车道线检测与局部定位

视觉车道线 · OpenCV · 横向偏差 · 高精地图匹配

车道线视觉

高精地图与ADASIS协议

HD Map数据结构 · ADASIS v2/v3 · 地图加载查询

车辆动力学模型

自行车模型 · 运动学/动力学 · 仿真验证

Bicycle Model动力学

仿真环境搭建（Gazebo + ROS2）

自定义场景 · 传感器插件 · 仿真时间同步

仿真环境搭建（Carla + ROS2 Bridge）

Carla安装 · ROS2桥接 · 数据采集 · 联合仿真

实车部署与调试（一）

工控机环境 · 传感器驱动 · ROS2多机通信 · DDS

实车部署与调试（二）

实时性优化 · 优先级 · CPU亲和性 · 零拷贝

实时性Zero-Copy

系统集成与综合测试

Launch文件 · 参数服务器 · ros2 bag · 性能评估

课程总结与前沿展望

技术瓶颈 · 端到端自动驾驶 · V2X · 大模型应用