SWAGGER 路线图生成

• 概述
• 环境要求
• 教程步骤

概述

本教程介绍如何使用 NVIDIA 的 SWAGGER 为 Nav2 路线服务器生成路线图（graph）。

环境要求

请按照 https://github.com/nvidia-isaac/SWAGGER/ 的 README 中的安装说明安装 SWAGGER。

教程步骤

1- 生成 SWAGGER 图

第一步是从地图的栅格图像生成 SWAGGER 图。运行 scripts 目录下的 generate_graph.py 脚本即可完成。 脚本会输出两个文件：graph.gml（图结构）和 graph.png（将图叠加在栅格图像上的可视化结果）。

python scripts/generate_graph.py \
    --map-path <path_to_map.png> \
    --resolution <meters_per_pixel> \
    --safety-distance <meters> \
    --output-dir <output_directory>

分辨率应与生成栅格地图时 SLAM 会话所使用的值保持一致。 安全距离（safety distance）指生成图时与任意障碍物之间保持的最小距离。 运行完成后，输出结果应类似于下图：

该过程包含以下步骤：

• 将栅格图像与安全距离做卷积，生成安全掩码（safety mask）。
• 对安全掩码进行骨架化（skeletonizing），得到地图骨架。
• 在卷积后的障碍物周围添加边界节点。
• 在地图中心区域放置节点以填充空间。
• 将骨架节点、中心节点和边界节点连接成边，并裁剪掉无价值的边。

2- 转换为 GeoJSON

要在 Nav2 Route Server 中使用此图，需要将其转换为 Route Server 可识别的格式。SWAGGER 图格式为 GML 文件，Nav2 Route 无法直接读取。 与其为 Route Server 新增一个专用的解析插件，不如使用转换脚本将 GML 文件转为 GeoJSON 格式。 该脚本位于 SWAGGER 的 integrations/nav2/tools 目录中，运行方式如下：

python integrations/nav2/tools/gml_to_geojson.py <path_to_graph.gml>

输出文件 graph.geojson 将与输入 GML 文件位于同一目录。 转换过程会将图的关键信息写入 GeoJSON，并确保每条边都是双向的，以满足导航需求。

3- 与 Nav2 Route 配合使用

至此，该文件已可直接供 Nav2 Route Server 使用。 通过 nav2_bringup 的 graph CLI 参数将其传入应用即可，也可在自定义启动文件或 Nav2 配置文件中指定路径。

4- 演示

为了演示，这里使用 SWAGGER 提供的大型仓库（Large Warehouse）地图， 该地图位于 SWAGGER 仓库的 maps 目录中。 运行以下命令生成图并转换为 GeoJSON：

python scripts/generate_graph.py \
    --map-path maps/large_warehouse.png \
    --resolution 0.05 \
    --safety-distance 0.2 \
    --output-dir graphs

python integrations/nav2/tools/gml_to_geojson.py graphs/graph.gml

然后，为地图创建 large_warehouse.yaml 文件，以便地图服务器加载：

image: large_warehouse.png
mode: trinary
resolution: 0.05
origin: [0.0, 0.0, 0]
negate: 0
occupied_thresh: 0.65
free_thresh: 0.25

在 Nav2 参数中更新 BT Navigator 的参数，为本演示指定基于图的导航器：

bt_navigator:
  ...
  default_nav_to_pose_bt_xml: $(find-pkg-share nav2_bt_navigator)/behavior_trees/navigate_on_route_graph_w_recovery.xml
  ...

最后，启动 Nav2 的 Loopback 仿真。该仿真使用简单的后端运动学仿真器，适合研发和高级测试，无需为此地图单独搭建 Gazebo 或 Isaac Sim 仿真环境：

ros2 launch nav2_bringup tb4_loopback_simulation_launch.py map:=/path/to/your/map.yaml graph:=/path/to/your/graph.geojson

祝路线规划顺利！