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外观

自主导航阶段 — 移交文档 ​

本文移交给下一 session（自主导航阶段）。上一阶段（CAN 集成 + SLAM 建图）已完成并硬件验证， cmd_vel 命令链路也已打通。本文交代：现状、系统架构、Jetson 侧细节、以及自主导航还要做什么。

配套阅读：00_集成Review与计划_CN.md（控制板/FOC/刹车 CAN 集成）、01_CAN接口规范_CN.md（CAN 真源）。

日期：2026-06-01

1. 当前状态（已完成、已验证） ​

模块状态
三板 CAN 集成（控制板↔FOC 0x210/0x211/0x212、↔刹车 0x220、↔伺服 0x64+）✅ 硬件验证（双电机正反转、VBUS 遥测、刹车、IMU）
手动 / 遥控 / 训练 / 采集(SLAM) 模式✅ 采集模式可遥控驾驶 + 上报 IMU/速度/转向
SLAM 建图链路✅ 采集→Jetson slam_toolbox 建图→存图，已建出 ~31m 地图
里程计✅ 轮速 + IMU 陀螺Z 的 2D 里程计（/odom + odom→base_link）
Jetson 开机自启 + 串口自愈✅ systemd 服务 + 设备消失自动重连
cmd_vel → 控制板命令链路✅ 本次修好（Jetson 发二进制 0x10 跟随帧，控制板跟随模式执行）

2. 系统数据流 ​

                 ┌──────────────────────── Jetson Orin Nano (ROS2 Humble) ────────────────────┐
 RS16 雷达 ─UDP→ │ rslidar_sdk → /rslidar_points → pointcloud_to_laserscan → /scan            │
                 │                                                          ↘                  │
 控制板 ─USART1/CH340→ serial_bridge_node ─→ /imu, /odom(轮速+IMU), /vehicle/mode_event        │
   (采集模式: 0x07帧 + IMU CSV行)            ↘ odom→base_link TF      ↘                         │
                 │ mapping_manager: mode_event=SLAM_START→起 slam_toolbox 建图; STOP→存图        │
                 │                                                                              │
 控制板 ←USART1── serial_bridge._on_cmd_vel ← /cmd_vel(Twist)  [自主导航用; 本次修好 0x10 帧]    │
                 └──────────────────────────────────────────────────────────────────────────┘
  • 控制板 ↔ FOC/刹车/伺服 全走 CAN（见 01_CAN接口规范_CN.md）。
  • 控制板 ↔ Jetson 走 USART1 / CH340 USB（115200，22 字节二进制帧 + ASCII IMU 行多路复用）。

3. Jetson 侧（~/ros2_ws/src/vehicle_driver） ​

节点

  • serial_bridge_node：读控制板串口，demux（AA55 二进制帧 / ASCII 行）；发 /imu、/odom、 /vehicle/mode_event、odom→base_link TF；订阅 /cmd_vel → 写 0x10 跟随帧给控制板。 含设备消失看门狗（USB 重枚举/掉线自动重连）。
  • mapping_manager_node：订阅 /vehicle/mode_event；SLAM_START→启 vehicle_mapping.launch.py； SLAM_STOP→map_saver 存图到 ~/ros2_ws/maps/slam_<ts> 并停。

关键约定

  • MCU 帧 TYPE：0x07 采集→SLAM_START；0x05 手动 / 0x06 遥控→SLAM_STOP；0x10=host→MCU 跟随命令。
  • IMU 行：IMU,ax,ay,az,gx,gy,gz,roll,pitch,yaw（±4g→LSB_PER_G=8192；±2000dps→GYRO_SCALE=0.00122173； roll/pitch/yaw 发 0 未用）。
  • /cmd_vel→0x10 帧换算（cmd_sender.py，参数待标定）：油门 thr_ref=v/V_MAX*1000(前进)， 转向自行车模型 δ=atan(L·ω/v)，V_MAX=1.5、WHEELBASE=0.6、MAX_STEER=37°、STEER_SIGN=1。

运行（systemd 已开机自启）

  • 服务：/etc/systemd/system/vehicle_agent.service（enabled；Conflicts=autodrive.service）。
  • 手动：sudo systemctl start/stop/restart vehicle_agent；看日志 journalctl -u vehicle_agent -f。
  • 与 autodrive 互斥（抢同一串口）；建图/导航时跑 vehicle_agent，自动驾驶旧栈跑 autodrive。
  • 设备名：CH340 枚举为 /dev/ttyCH341USB*（会变号）。建议装 udev 固定 /dev/vehicle_mcu： echo 'SUBSYSTEM=="tty",ATTRS{idVendor}=="1a86",ATTRS{idProduct}=="7523",SYMLINK+="vehicle_mcu"' | sudo tee /etc/udev/rules.d/99-vehicle-mcu.rules && sudo udevadm control --reload-rules && sudo udevadm trigger

SLAM：slam_toolbox(async, mapping)；config/vehicle_slam.yaml；雷达外参 base→rslidar=(-0.45,0,1.20,0,0,0)； base→imu_link 单位 TF。雷达走以太网（192.168.3.227:6707）。

4. 控制板「跟随模式」如何执行命令（自主导航的执行端） ​

  • 屏选 跟随(FOLLOW) 模式 → 伺服使能、回中位、等上位机 0x10 帧。
  • TrainUART_PollFollowCmd 解析 0x10 帧 → FollowCmd_t{steer_01(0.1°), thr_ref(0..1000), brake}。
  • 应用：steer_01→伺服目标位置（绕 home，±物理 37°）；thr_ref→电机油门（前进）；brake→停。
  • 200ms 无 0x10 帧 → 超时保护（brake=1、油门 0）。
  • 要真正走车还需：档位 D + 整车使能 + FOC 标定有效（同手动/遥控的行走前提）。

5. 下一阶段：自主导航 还要做什么 ​

cmd 链路已通（缺口#2 已修）。剩余：

① 搭 Nav2 导航栈（最大块，未做）

  • map_server 加载保存的地图（~/ros2_ws/maps/slam_*.yaml）。
  • 定位：AMCL 或 slam_toolbox localization 模式（用 /scan+/odom 在已知图里定位，发 map→odom）。
  • planner_server + controller_server（阿克曼用 Regulated Pure Pursuit）+ bt_navigator。
  • 需新增 launch（如 vehicle_nav.launch.py）+ Nav2 参数 yaml。确认 Nav2 已 apt install ros-humble-nav2-*。

② 阿克曼运动学 + 命令标定（部分已搭，待调）

  • cmd_sender.py 的 V_MAX/WHEELBASE/MAX_STEER/STEER_SIGN 按实车标定（轮径 250mm；轴距实测； 先用遥控/手动验证 STEER_SIGN 方向对不对）。
  • Nav2 controller 的最小转弯半径、速度限幅与车实际能力对齐。

③ 里程计/外参标定（提升精度）

  • 轮速→线速度系数（控制板 FOC_WHEEL_CIRCUMFERENCE_MM 按轮径 250mm 核对）。
  • IMU 陀螺Z 符号 + 零偏（/odom 前进左转应 x↑、yaw↑；不对则 gyro_z_sign 翻号）。
  • 雷达外参（水平度 + yaw 对准）——目前目测水平，地图若旋转/扭曲需精调。

④ 安全

  • Nav2 速度限幅要保守；保留遥控/手动急停接管（切手动即停跟随）。
  • 户外供电：Jetson + USB 稳压独立供电，避免电机瞬态拉低导致掉电重枚举。

6. 关键文件 / 命令速查 ​

用途位置
控制板固件DlaBoard_A/（跟随模式 dla_cart_loop.inc switch case MODE_FOLLOW；0x10 解析 train_uart.c）
控制板烧录STLINK：STM32_Programmer_CLI -c port=SWD sn=<F407> -w DlaBoard_A.elf -v -rst（F407 SN 见 --list）
Jetson 串口桥/命令~/ros2_ws/src/vehicle_driver/vehicle_driver/{serial_bridge_node,cmd_sender,protocol,imu_parser}.py
Jetson 建图launch/vehicle_mapping.launch.py、config/vehicle_slam.yaml、maps/
重新构建cd ~/ros2_ws && colcon build --packages-select vehicle_driver --symlink-install
改动备份各 *.bak_<ts>（Jetson）；控制板 git/历史