树莓派4如何与运行Gazebo的PC通信并获取其中的传感器话题数据

PC端运行环境为Ubuntu 18.04 + ROS Melodic，树莓派优先安装匹配的Ubuntu 18.04系统与ROS Melodic版本，同版本ROS通信不存在兼容性问题，配置成本最低。如果树莓派无法安装ROS Melodic，可在PC端额外部署ros1_bridge用ROS2跨版本通信，不在本方案讨论范围内。

• 将PC和树莓派接入同一个有线/无线局域网，临时关闭两边防火墙避免端口拦截：两端分别执行sudo ufw disable
• 分别查询两台设备的局域网IP：PC和树莓派都执行ip a，记下PC的IP为PC_IP，树莓派的IP为PI_IP
• 测试连通性：PC端执行ping PI_IP，树莓派端执行ping PC_IP，确认双向都能ping通无丢包后再进行后续配置，建议给两台设备配置静态局域网IP，避免后续IP变动导致通信中断。

本方案中roscore运行在PC端，两台设备的ROS_MASTER_URI都需要指向PC，同时各自配置自身IP为ROS_HOSTNAME避免域名解析失败。

PC端配置 #

• 编辑用户目录下的.bashrc文件，末尾添加两行内容：

export ROS_MASTER_URI=http://PC_IP:11311
export ROS_HOSTNAME=PC_IP

• 执行source ~/.bashrc让配置生效

树莓派端配置 #

• 编辑树莓派用户目录下的.bashrc文件，末尾添加两行内容：

export ROS_MASTER_URI=http://PC_IP:11311
export ROS_HOSTNAME=PI_IP

• 执行source ~/.bashrc让配置生效
  注意替换上述配置中的PC_IP、PI_IP为你实际查询到的两台设备的局域网IP

• PC端打开终端执行roscore启动ROS主节点
• 新开一个PC终端，执行rostopic pub /test_topic std_msgs/String "data: 'test'" -r 1循环发布测试话题
• 树莓派端打开终端，执行rostopic list，能看到/test_topic就说明话题列表同步正常，再执行rostopic echo /test_topic，能持续收到PC端发布的字符串消息即代表基础通信配置成功。

低带宽传感器数据获取 #

PC端正常启动Gazebo 9与UUV模拟器后，树莓派端执行rostopic list即可看到模拟器发布的所有传感器话题，包括IMU、深度计、声呐等小数据量话题，直接在树莓派的ROS节点中订阅对应话题即可拿到数据，和本地PC订阅没有差异。

摄像头流高带宽数据优化 #

原始摄像头raw话题数据量很大，直接传输容易出现卡顿、延迟高的问题，按以下步骤优化：

• 先在UUV模拟器的摄像头传感器配置文件中，降低update_rate（帧率）、width、height（分辨率）参数到你实际需要的数值，减少原始数据量
• 树莓派端不要订阅原始/xxx/image_raw话题，订阅模拟器自动发布的/xxx/image_raw/compressed压缩图像话题即可，带宽占用仅为原始图像的1/10左右，需要提前在树莓派安装压缩图像依赖：执行sudo apt install ros-melodic-compressed-image-transport
• 树莓派端拿到压缩图像数据后，用cv_bridge即可转成OpenCV格式进行后续处理。

• 能ping通但看不到话题：检查两边的ROS_MASTER_URI和ROS_HOSTNAME配置是否正确，是否已经执行source ~/.bashrc生效，防火墙是否关闭
• 能看到话题但收不到数据：检查两边ROS_HOSTNAME是否配成了自身的IP，是否存在IP变动的情况
• 摄像头流卡顿：优先用压缩图像话题，不要订阅原始raw话题，必要时继续降低图像分辨率和帧率。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者Bob9710