使用 RTI Recording Service 与 DDS 回放 ROS2 LiDAR 数据

真实世界测试对分布式和自主系统不可或缺，却可能成本高昂。通过捕获和回放传感器数据，团队可从每次测试会话中产生持久价值。

想象一辆配备 GPS、摄像头、LiDAR、雷达、惯性传感器和全套控制信号的半自动驾驶车辆。单次运行产生的数据量惊人，重复道路试验成本高昂。记录这些数据以供后续回放——本质上创建测试会话数字库——将显著提高测试可重复性和灵活性。

多年来，DDS 用户通过 RTI Recording Service 获得高带宽录制和回放。它支持在长期部署（如海上舰艇试验）期间连续 24/7 捕获所有系统数据。得益于 DDS 分布式架构，可启动多个 Recording Service 实例以跟上海量数据流。

ROS2 依赖 DDS 进行进程间通信，可利用同一经过实战检验的 Recording Service 捕获高带宽 ROS2 主题如 LiDAR 点云。在以下示例中，我们将设置中等带宽主题（ROS2 LiDAR 数据）并仅使用 DDS 工具将其回放回 ROS2。

记录器配置

RTI Recording Service 由 XML 配置文件驱动，指定记录哪些主题、期望 QoS 设置和存储选项。此设置中，我们指示记录器将 ROS2 PointCloud2 数据视为单列，避免对该大数据类型进行昂贵的反序列化。

以下是我们使用的 XML 文件，命名为 ros2_record.xml：

<dds xmlns:xsi="https://www.w3.org/2001/XMLSchema-instance"
 xsi:noNamespaceSchemaLocation="https://community.rti.com/schema/5.3.1/rti_record.xsd">

 <recorder name="simple_example">
 <!-- Enable remote access to RTI Recorder. The Recorder creates one
 DataReader and one DataWriter in the specified domain. -->
 <remote_access>
 <enabled>true</enabled>
 <remote_access_domain>0</remote_access_domain>
 </remote_access>

 <!-- Base name for the set of files that will store recorded data -->
 <recorder_database>
 <database_name>ros2_replay_example.dat</database_name>
 <overwrite>true</overwrite>
 </recorder_database>

 <!-- Record data from one domain -->
 <domain name="domain0">
 <domain_id>0</domain_id>
 <!-- Turn off deserialization for ROS2 ‘PointCloud2’ data type (over 5k elements) -->
 <deserialize_mode>RTIDDS_DESERIALIZEMODE_NEVER</deserialize_mode>
 </domain>

 <!-- Create a TopicGroup that only records rt/velodyne_points topics -->
 <topic_group name="ros-rt">
 <topics><topic_expr>rt/velodyne_points</topic_expr></topics>
 <field_expr>*</field_expr>
 </topic_group>

 <!-- Create a RecordGroup -->
 <record_group name="RecordAll">
 <!-- Specify which domains to record from -->
 <domain_ref><element>domain0</element></domain_ref>
 <!-- Specify which TopicGroups to record -->
 <topic_ref><element>ros-rt</element></topic_ref>
 </record_group>

 <!-- Add domain and typecode info to record ROS2 ‘PointCloud2’ type -->
 <domain_type_config>
 <domain_group>
 <element>
 <domain_filter>
 <element>domain0</element>
 </domain_filter>
 <type_config>
 <xml>
 <file_group>
 <element>
 <file_name>
 <element>PointCloud2.xml</element>
 </file_name>
 <type>
 <element>
 <register_top_level>false</register_top_level>
 <type_name>sensor_msgs::msg::dds_::PointCloud2_</type_name>
 <registered_type_name>
 <element>sensor_msgs::msg::dds_::PointCloud2_</element>
 </registered_type_name>
 <topics><element>rt/velodyne_points</element></topics>
 </element>
 </type>
 <max_sequence>2147483647</max_sequence>
 </element>
 </file_group>
 <path>
 <element>.</element>
 </path>
 </xml>
 </type_config>
 </element>
 </domain_group>
 </domain_type_config>
 </recorder>
</dds>

从包含 ros2_record.xml 的目录运行以下命令启动 Recording Service：

rtirecord -cfgFile ros2_record.xml -cfgName simple_example

服务订阅 LiDAR 主题并持续记录，直到您停止。输出为名为 ros2_replay_example.dat_0_0 的 SQLite 数据库。后续记录会话在文件名追加数字后缀，确保每个文件保持在用户定义大小限制内。

回放器配置

数据记录后，我们可将其回放到 ROS2 环境。早期博客强调 ROS2 为无缝互操作需要一些 QoS 调整。在此示例中，我们抑制类型代码传输以匹配 ROS2 “Bouncy Bolson”（或任何使用 rmw_connext_cpp 的 ROS2 版本）的默认配置。

以下 XML 文件 ros2_replay.xml 驱动 RTI Replay Service：

<?xml version="1.0"?>
<dds xmlns:xsi="https://www.w3.org/2001/XMLSchema-instance"
 xsi:noNamespaceSchemaLocation="https://community.rti.com/schema/5.3.1/rti_replay.xsd">

 <!-- Example configuration for RTI Replay Service 2.0, tailored for ROS2 rt/* topics (PointCloud2) -->
 <replay_service name="simple_example">
 <annotation>
 <documentation>Replay service example</documentation>
 </annotation>
 <time_control>
 <rate>1</rate> <!-- Optional rate multiplier -->
 <start_mode>AUTO</start_mode>
 <start_offset><sec>5</sec></start_offset>
 </time_control>

 <!-- Source Database, Required -->
 <replay_database name="simple_config">
 <filename>ros2_replay_example.dat_0_0</filename>
 <readonly>false</readonly>

 <!-- Participant configuration. Suppress sending typeCode info (for ROS2) -->
 <participant>
 <domain_id>0</domain_id>
 <participant_qos>
 <resource_limits>
 <type_code_max_serialized_length>0</type_code_max_serialized_length>
 <type_object_max_serialized_length>0</type_object_max_serialized_length>
 </resource_limits>
 </participant_qos>
 </participant>

 <!-- Get typeCode info for playback (PointCloud2 type) -->
 <type_config>
 <xml>
 <file_group>
 <element>
 <file_name>
 <element>PointCloud2.xml</element>
 </file_name>
 <type>
 <element>
 <register_top_level>false</register_top_level>
 <type_name>sensor_msgs::msg::dds_::PointCloud2_</type_name>
 <registered_type_name>
 <element>sensor_msgs::msg::dds_::PointCloud2_</element>
 </registered_type_name>
 <topics><element>rt/velodyne_points</element></topics>
 </element>
 </type>
 <max_sequence>2147483647</max_sequence>
 </element>
 </file_group>
 <path><element>.</element></path>
 </xml>
 </type_config>

 <session name="A_Session">
 <!-- Default values for <time_control> * -->
 <replay_topic name="All_Topic">
 <input>
 <topic_name>*</topic_name>
 <type_name>*</type_name>
 <record_group_name>*</record_group_name>
 <domain_name>*</domain_name>
 </input>
 </replay_topic>
 </session>
 </replay_database>
 </replay_service>
</dds>

回放记录数据到 ROS2，执行：

rtireplay -cfgFile ros2_replay.xml -cfgName simple_example

结果

记录一系列 ROS2 LiDAR 会话后，数据可按需回放。以下截图演示 ROS2 环境中的回放点云：

此方法消除测试期间对专用汽车模拟器或实体车辆的需求。通过调整回放 XML 中的 <time_control><rate> 设置，可加速回放——在几分钟内有效模拟高速场景。

深入了解 ROS2 与 DDS 集成，请参阅我们之前的 RTI 博客文章，如 互操作性现场指南》和《生态系统融合时》。