视觉融合RTK

Viobot2默认标配GNSS模块， 算法默认为GVIO，在没有接入GNSS数据时会退化为VIO模式。支持外部接入RTK模块，RTK数据接入时，GNSS数据会自动摒弃掉，算法融合RTK数据输出更精准位置结果。 viobot2使用RTK模块的大致步骤如下：

  1. 硬件准备

  2. 预先编译安装依赖

  3. 编译RTK驱动

  4. 串口连接RTK模块

  5. RTK外参标定

  6. 开启RTK融合算法

一.硬件准备

定制版viobot2带RTK的版本已经在硬件上接入了移远的LG290P模组，并且已经用将RTK模块的串口接入到Viobot2上的/dev/ttyS0串口上，RTK的驱动也已经预装好了,需要到对应的hm_rtk.launch中填入cors账号信息即可启动RTK，一般就在/root目录下的HM_RTK目录下，同步的是Hessian-matrix/HM_RTK_driver的驱动。到手按ros版本运行对应的指令即可启动RTK驱动，stereo3算法默认也配置了融合RTK：

#ros1
source ~/HM_RTK/devel/setup.bash
roslaunch hm_rtk hm_rtk.launch
#ros2：
source ~/HM_RTK/devel/setup.bash
ros2 launch hm_rtk_ros2.launch.py

Viobot2不配备RTK模块，需要用到的用户可以自行去选购RTK模块。RTK要求：能输出10Hz+ 的NMEA-0183协议标准的NMEA（GGA）固定解结果以及RMC字串（提供UTC时间、日期信息），一般的RTK模块都能输出这两种语句。

使用外部的GGA字符串通过ros话题/rtk_nmea发布给viobot2订阅使用（前提：viobot2配置RTK模式:UI上->设置->gnss栏->勾选RTK）。

所以数据流的简图如下： ../_images/image_rtk_arrow_pic.png

二.模块驱动

黑森开源了一个RTK驱动仓库，可以直接使用：Hessian-matrix/HM_RTK_driver

其中依赖ceres_solver库，需要自己下载一下，可以使用我们gitee上面打包好的压缩包，直接编译安装。

git clone https://gitee.com/hessian_matrix/ceres_slver-2.1.0.git
cd ceres_slver-2.1.0
unzip ceres-solver-2.1.0.zip
cd ceres_solver-2.1.0
mkdir build && cd build
cmake ..
sudo make install -j4

编译驱动

    mkdir -p HM_RTK_Driver_ws/src
    cd HM_RTK_Driver_ws/src
    git clone https://github.com/Hessian-matrix/HM_RTK_driver
    cd HM_RTK_driver
    git submodule init
    git submodule update
    cd ../../
    catkin_make

2.1 硬件连接

RTK模块通过串口连接到Viobot2，如果是接的是USB转串口，需要自己去查一下接进来的串口号ls /dev/ttyUSB*

../_images/image_b_tjKdw5AQ.png

如果是接到后面的串口接口，串口号为ttyS0

../_images/image_oqJv8qpSk9.png

然后将对应的串口号写到hm_rtk.launch文件里面

../_images/image__KMHhKkvat.png

关于硬件PPS：我们用户版本都是带GNSS板的，上面天线接收了卫星时间，可以进行PPS时间同步。

2.2 测试驱动

cd HM_RTK_Driver_ws
source ./devel/setup.bash
roslaunch hm_rtk hm_rtk.launch

正常启动并且通过rostopic echo 查看到/rtk_nmea消息正常即可。

../_images/image_1OoEtr01io.png

rostopic echo /rtk_nmea

../_images/image_7kbwcmRHKh.png

三.模块数据接入和外参标定

3.1 确认设备当前软件版本

RTK功能需要上位机更新到20250314机之后的版本，同步更新设备software版本至20250318及之后的版本。设备使用前最好先到官网同步最新的固件，新版本会修复已知问题。官网地址：https://www.hessian-matrix.com

../_images/image__SYZULjcKW.png

../_images/image_nuVuTpTLdl.png

3.2 Viobot2开启RTK启用接口

在上位机连接Viobot2后点击设置，弹出的页面选到gnss页面，其中的两个勾选GNSS和RTK是单选的，勾选RTK后，会取消勾选GNSS，点击确定。

../_images/image_bUwkj-ZYkM.png

关闭设置页面，然后点击设备重启按键，重启Viobot2。

3.3 开启RTK驱动程序并把数据接入Viobot2

编译好RTK驱动并且确认好模块的连接之后,启动RTK驱动

roslaunch hm_rtk hm_rtk.launch

RTK驱动会把RTK的数据发送到Viobot2的程序里去解析出来，rostopic echo 可以看到/baton/rtk消息正常即可。

../_images/image_tJUbEI3He7.png

3.4 确认RTK当前是固定解

rostopic echo /baton/rtk

如果打印出来的status = 2,RTK当前有固定解。

3.5 标定RTK与左目外参

上面几步确认数据正常后，打开hm_rtk.launch,设置好Y轴的初始设定值

rtk_cali_Y

重新开RTK驱动

roslaunch hm_rtk hm_rtk.launch

启动stereo3算法，并且开启RTK驱动里面的标定程序

roslaunch hm_rtk calib_rtk_slam.launch

确认stereo3正常启动，标定程序正常启动后，移动Viobot2和RTK天线的组合体，随机多方向快速运动，避免静止或直线运动，推荐绕8运动，算法会截取最新的10s数据进行标定。标定完成后，ctrl+C结束程序，标定的结果会输出在终端上。

rtk_result

四.RTK融合

把标定结果重新写到HM_RTK.launch。

<arg name="ex_rtk_slam_x" default="-0.026357"/>  
<arg name="ex_rtk_slam_y" default="-0.05"/>
<arg name="ex_rtk_slam_z" default="-0.283098"/>

然后重新把RTK驱动开起来，开启stereo3算法，运动过后等到RTK有固定解后，就会有RTK的融合结果了。

算法接收到RTK数据解析，然后可以给出以下新的RTK相关话题数据。

RTK融合后的轨迹是发布到/baton/stereo3/fusion_odom里面的，此话题是融合了GNSS\RTK\relocalization的位姿作为输出，有哪些数据源输入就融合什么数据源，全都有就全都融合。

/baton/stereo3/fusion_odom  #融合后的odometry，在SLAM局部坐标系下
/baton/stereo3/fusion_path  #融合后的历史轨迹，在SLAM局部坐标系下
/baton/stereo3/rtk_path     #RTK历史轨迹，在SLAM局部坐标系下
/baton/stereo3/lla_odom     #融合后的odometry，XYZ是经纬高（单位:度、米），朝向是在东北天坐标系下

五.关于时间同步

现在RTK/GNSS有两种时间同步方式： 一是前面说到的在接入GNSS天线再使用RTK算法时设备已经通过设备板载的GNSS模块接入了PPS时间同步； 二是RTK驱动发布的NMEA-GGA报文以及NMEA-RMC报文在算法里解析卫星时间来同步系统时间

这两种时间同步方式都是同步的系统的时间，各个话题的时间都是基于同步后的时间作为时间戳。