# rt_jps

**Repository Path**: sgx6/rt_jps

## Basic Information

- **Project Name**: rt_jps
- **Description**: No description available
- **Primary Language**: Unknown
- **License**: Not specified
- **Default Branch**: master
- **Homepage**: None
- **GVP Project**: No

## Statistics

- **Stars**: 0
- **Forks**: 0
- **Created**: 2026-05-29
- **Last Updated**: 2026-07-01

## Categories & Tags

**Categories**: Uncategorized

**Tags**: None

## README

# rt_jps — 类车机器人集群实时轨迹规划

基于 ROS Noetic 的类车（阿克曼转向）机器人集群路径规划与仿真工作空间，集成 MINCO 多项式轨迹优化、HST* 全局规划器和多机器人自主探索算法。

## 项目结构

```
rt_jps/src/
├── cars_ws/Car-like-Robotic-swarm-main/    # ZJU-FAST-Lab 8车集群仿真
│   └── src/
│       ├── mapping/                        # 占据栅格建图 (PCL + 光线投射)
│       ├── swarm_bridge/                   # UDP 广播分布式轨迹共享
│       ├── Minco/traj_planner/             # 动力学A* + MINCO多项式轨迹优化
│       └── simulator/                      # 运动学仿真、激光仿真、地图生成
│
└── HunterSim_ws/                           # Hunter SE 机器人 Gazebo 仿真
    └── src/
        ├── hst_minco_bridge/               # [自研] HST*路径 → MINCO优化 → cmd_vel
        ├── multi-wheeltec/
        │   ├── hunter_se_*                 # Hunter SE 模型、控制、Gazebo世界
        │   ├── RapidPlanner/               # HST* 全局规划器 (move_base插件)
        │   ├── CURE1/                      # 多机器人探索规划器 (南开大学)
        │   └── steer_drive_ros/            # 阿克曼转向驱动栈 (CIR-KIT)
        └── gaofei/                         # Car-like-Robotic-swarm 参考副本 (不编译)
```

## 核心模块说明

### cars_ws — 分布式类车机器人集群规划

来源：[ZJU-FAST-Lab/Car-like-Robotic-swarm](https://github.com/ZJU-FAST-Lab/Car-like-Robotic-swarm) (IROS 2023)

实现 8 辆阿克曼转向车辆在共享障碍物地图中的分布式自主导航：

| 包名 | 功能 |
|------|------|
| **mapping** | 占据栅格建图库，激光点云与里程计时间同步，生成 3D 体素栅格投影为 2D 占用地图 |
| **traj_planner** | 核心规划节点：`ReplanFSM` 状态机 (50Hz) + `KinoAstar` 动力学A*搜索 + `PolyTrajOptimizer` MINCO轨迹优化 |
| **swarm_bridge** | 分布式通信层，UDP 广播 (127.0.0.255:8081) 发送/接收各车规划轨迹 |
| **simulator** | 阿克曼运动学仿真器、VLP-16 激光仿真器、随机障碍物地图生成器 |

**车辆参数**：车长 4.80m，车宽 2.10m，轴距 3.00m，最大转向角 55°，最大速度 6.0 m/s

### HunterSim_ws — Hunter SE 机器人仿真与规划

团队自建的集成工作空间，为 Hunter SE 阿克曼转向机器人提供单机/多机 Gazebo 仿真与导航能力。

#### hst_minco_bridge（自研核心）

将 HST* 全局规划器输出的路径通过 MINCO 多项式优化为平滑轨迹，并转换为 Ackermann 控制命令：

| 组件 | 功能 |
|------|------|
| **MincoTrajServer** | 主节点，订阅 `hst_plan` 路径，调用 MINCO 优化，发布 `cmd_vel` (20Hz) |
| **PathConverter** | 将 `nav_msgs::Path` 转换为 MINCO 优化器输入格式 |
| **CostmapCorridor** | 从 costmap 构建矩形安全走廊约束 |
| **TrajTracker** | 多项式轨迹 → Ackermann cmd_vel，曲率计算转向角 |

**Hunter SE 参数**：车长 0.712m，车宽 0.504m，轴距 0.549m，最大转向角 41.25°，最大速度 1.5 m/s

#### multi-wheeltec 集成模块

| 子项目 | 来源 | 功能 |
|--------|------|------|
| **hunter_se_description** | 轮趣 | Hunter SE URDF 模型 (含 VLP-32 激光雷达 + IMU) |
| **hunter_se_control** | 轮趣 | 阿克曼控制器配置、键盘遥操作、cmd_vel 转换脚本 |
| **hunter_se_gazebo** | 轮趣 | Gazebo 仿真世界，支持 1/3/4/8 机多场景启动 |
| **RapidPlanner** | — | HST* 全局规划器 (双向RRT* + A*启发式，move_base 插件) |
| **CURE1** | 南开大学 (T-ASE 2024) | 多机器人自主探索规划器 (前沿检测 + Voronoi 质心分配) |
| **steer_drive_ros** | CIR-KIT | 阿克曼转向驱动控制器栈 + Gazebo 硬件接口 |

## 环境依赖

- **操作系统**：Ubuntu 20.04
- **ROS**：Noetic
- **构建工具**：catkin_make
- **系统依赖**：Eigen3, OMPL, PCL, Protobuf, OpenMP, Gazebo
- **Python**：3.8 + empy

```bash
pip3 install empy==3.3.4
```

## 编译

> **注意**：系统中存在多个 Python 版本时，需通过 `-DPYTHON_EXECUTABLE=/usr/bin/python3` 指定系统 Python。

在项目根目录统一编译所有包：

```bash
cd rt_jps
catkin_make -DPYTHON_EXECUTABLE=/usr/bin/python3
source devel/setup.bash
```

编译完成后，所有可执行文件和库位于 `devel/lib/` 下。

## 使用说明

### cars_ws — 8 车集群仿真

```bash
source devel/setup.bash
roslaunch traj_planner swarm.launch
```

启动 rviz + 随机地图生成 + swarm_bridge + 8 辆车的仿真节点。8 辆车形成对称交叉通行场景（4 辆南向北，4 辆北向南）。

### HunterSim_ws — Hunter SE 仿真

```bash
source devel/setup.bash

# 单机仿真 (house.world)
roslaunch hunter_se_gazebo hunter_se_gazebo.launch

# 8 机仿真 (隧道世界)
roslaunch hunter_se_gazebo 8_hunter.launch

# 单独启动 MINCO 轨迹服务器
roslaunch hst_minco_bridge minco_traj_server.launch namespace:=hunter_1
```

多机 launch 变体：

| Launch 文件 | 说明 |
|------------|------|
| `3hunter/3hunter.launch` | 3 台 Hunter SE |
| `3hunter/3hunter_minco.launch` | 3 台 + MINCO 优化 |
| `4hunter/4hunter.launch` | 4 台 Hunter SE |
| `8hunter/8hunter.launch` | 8 台 Hunter SE |
| `*_exploration.launch` | 搭配 CURE1 探索规划器 |

## 算法数据流

```
HST* (RapidPlanner)  ──nav_msgs::Path──►  hst_minco_bridge
                                              │
                                              ├─ PathConverter: Path → PathSegment
                                              ├─ CostmapCorridor: 构建安全走廊约束
                                              ├─ MINCO Optimizer: L-BFGS 轨迹优化
                                              └─ TrajTracker: 轨迹 → cmd_vel
                                                      │
                                                      ▼
                                              Gazebo Hunter SE
```

## 致谢

- [ZJU-FAST-Lab](https://github.com/ZJU-FAST-Lab) — Car-like-Robotic-swarm (IROS 2023)
- [NKU-MobFly-Robotics](https://github.com/NKU-MobFly-Robotics) — CURE1 多机器人探索 (T-ASE 2024)
- [CIR-KIT](https://github.com/CIR-KIT) — steer_drive_ros 阿克曼转向驱动栈
- RapidPlanner — HST* 全局规划器