ROS2.0：ROV通信网络架构新趋势

ROS2.0：ROV通信网络架构新趋势

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CSDN

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来源

1.

https://blog.csdn.net/qq_20604231/article/details/136198901

2.

https://www.gelonghui.com/p/943460

3.

https://blog.csdn.net/qq_27865227/article/details/139261120

4.

https://blog.csdn.net/hhaowang/article/details/142952470

5.

https://blog.csdn.net/qq_33232152/article/details/140347211

6.

https://tech.chinadaily.com.cn/a/202407/10/WS668dff9fa3107cd55d26aad4.html

7.

https://www.ncnynl.com/archives/202410/6608.html

8.

https://patzer0.com/archives/nvidia-jetson-xavier-nx-install-ros2-humble-from-source-ubuntu-20.04

9.

https://chegva.com/5935.html

10.

https://www.ncnynl.com/archives/202412/6647.html

11.

https://www.patzer0.com/archives/nvidia-jetson-xaiver-nx-install-latest-version-of-ros2-by-docker

12.

https://www.vicorpower.com/zh-cn/resource-library/articles/robotics/saab-makes-seabed-exploration-safer-and-more-efficient

随着海洋资源开发的深入，遥控潜水器（ROV）在海底检测、管道维护等领域的应用日益广泛。然而，传统的通信架构在面对复杂海洋环境时，往往存在延迟高、带宽有限等问题。ROS2.0的出现，为ROV通信系统带来了新的解决方案。

ROS2.0的核心创新之一是引入了数据分发服务（DDS）架构。DDS是一种基于订阅-发布的中间件，具有以下显著优势：

1. 去中心化设计：与传统的客户端-服务器架构不同，DDS采用去中心化设计，避免了单点故障问题。每个节点都可以直接与其他节点通信，提高了系统的可靠性和容错能力。

2. 高性能通信：DDS支持多种传输方式，包括UDP/TCP和共享内存。特别是在同一机器上的进程间通信时，共享内存传输可以实现零拷贝，大大降低了通信延迟。

3. 灵活的QoS配置：DDS提供了丰富的服务质量（QoS）策略，如可靠性、持久性、历史数据保留等，可以根据不同应用场景进行灵活配置。

4. 跨平台兼容性：ROS2.0通过中间件抽象层（RMW）实现了对多种DDS实现的支持，包括eProsima Fast RTPS、RTI Connext等，确保了良好的跨平台能力。

ROV在执行海底检测、管道维护等任务时，对通信系统有以下核心需求：

1. 低延迟：ROV需要实时传输控制指令和传感器数据，任何延迟都可能影响操作精度和安全性。

2. 高带宽：高清视频流、多传感器数据的传输需要稳定的高带宽支持。

3. 跨平台能力：ROV系统通常由多个异构设备组成，包括嵌入式控制器、传感器、地面站等，需要良好的跨平台通信能力。

4. 可靠性：在恶劣的海洋环境下，通信系统需要具备高可靠性和容错能力。

以NVIDIA Jetson Xavier NX平台为例，该平台集成了高性能GPU和AI计算能力，非常适合ROV的图像处理和算法运行需求。然而，要在Jetson平台上部署ROS2.0，需要解决以下挑战：

1. 系统兼容性：ROS2 Humble版本官方仅支持Ubuntu 22.04（Tier1），而Jetson平台通常使用Ubuntu 20.04。因此，需要通过源码编译方式安装ROS2。

2. 环境配置：安装过程中需要配置Python3环境、更换国内镜像源、设置代理等，以确保软件包的顺利安装。

3. 性能优化：通过合理配置DDS的QoS策略，可以优化通信性能，满足ROV的实时性需求。

在实际应用中，ROS2.0的DDS架构为ROV带来了显著优势：

• 控制系统的简化：通过ROS2的话题发布和订阅机制，可以方便地实现对ROV云台、推进器等部件的控制。

• 数据传输的优化：DDS的共享内存传输方式大大降低了系统内通信延迟，而UDP/TCP传输则确保了跨网络通信的可靠性。

• 跨平台开发的便利性：RMW层的抽象使得ROV系统可以在不同硬件平台上无缝迁移，降低了开发难度。

尽管ROS2.0在ROV中的应用前景广阔，但仍面临一些挑战：

1. 复杂环境适应性：海洋环境的特殊性对通信系统的抗干扰能力提出了更高要求。

2. 系统集成难度：ROV系统涉及多种传感器和执行机构，如何在保证实时性的同时实现高效的数据融合是一个挑战。

3. 成本问题：高性能硬件和复杂软件系统的成本仍然是大规模应用的障碍。

随着技术的不断进步，这些问题有望逐步得到解决。ROS2.0的引入，不仅优化了ROV的通信效率和系统灵活性，更为未来更多传感器和算法的集成提供了便利。可以预见，在不久的将来，搭载ROS2.0的ROV将在海洋资源开发中发挥越来越重要的作用。