mavros_gps_listener v0.1.0

📖 概述

mavros_gps_listener 是一个 ROS 功能包，订阅来自 MAVROS 的 GPS 话题（包括处理后的 fix、原始 GPS 报文及速度向量），并将位置信息实时写入指定的 JPEG 图像文件。同时包含一个独立的 TCP 图像客户端，可从远端服务器接收图像并保存，便于与机载相机集成。

核心模块

• GPSMetadataWriter —— 基于 Exiv2 的 EXIF GPS 写入/读取/删除，支持十进制转度分秒，海拔有理数编码。
• GPSListener Node —— ROS 节点，订阅 /uav1/mavros/global_position/... 话题，回调中调用 Writer 写入图片。
• ImageClient —— 跨平台 TCP 客户端 (Windows/Linux)，接收服务端发来的图像数据并保存为文件。

✨ 核心特性

⚡ 快速体验

假设已经启动 MAVROS 并连接至飞控 ( /uav1/mavros/... )：

# 1. 运行监听节点 (自动将GPS写入 /home/xxx/gps_ws/test.jpg)
rosrun mavros_gps_listener gps_listener_node

# 2. 查看终端输出 (每秒刷新GPS状态)
# 3. 检查图片元数据
exiv2 -pa /home/xxx/gps_ws/test.jpg | grep GPS

或者使用独立的元数据工具（需要单独编译命令行工具，参考 CLI 部分）

📦 功能包结构

mavros_gps_listener/
├── package.xml
├── CMakeLists.txt
├── README.md
├── include/
│   ├── client.h
│   └── gps_metadata_writer.h
└── src/
    ├── gps_listener_node.cpp
    ├── client.cpp
    └── gps_metadata_writer.cpp

🖊️ GPSMetadataWriter — EXIF 元数据注入

基于 Exiv2 操作图像的 EXIF GPS 信息。符合 EXIF 标准 (GPSLatitude/Longitude 采用有理数数组表示度/分/秒)。

主要 API

将十进制度坐标写入图片。海拔为正表示高于海平面。

直接写入 Exif 键值对（高级用法）。

读取所有 GPS 相关标签。

删除所有 GPS 标签。

内部转换

decimalToDMS 将十进制如 39.9042 转换为 39°54'15.12" (度/分/秒*100)；DMSToRational 生成有理数对 (度/1, 分/1, 秒/100)；altitudeToRational 使用厘米单位。

👂 GPSListener Node — 核心节点

节点名称: mavros_gps_listener ；可执行文件: gps_listener_node 。

订阅话题 (带命名空间 /uav1)

在 gpsFixCallback 和 gpsRawCallback 中均会调用 writer.writeGPSMetadata("/home/xxx/gps_ws/test.jpg", ...) ，因此每次收到 GPS 数据都会更新图片元数据。该路径可自行修改。

打印信息

终端每秒刷新一次，显示 Fix 状态、原始卫星信息、速度、精度因子等，包括 fix_type 含义 (2D/3D/RTK等)。

📸 ImageClient — TCP 图像接收

跨平台 socket 客户端 (Windows 需链接 ws2_32)。通信协议：先接收 uint64_t 表示图像数据大小（字节），然后接收二进制数据块，保存为文件。

使用方法

ImageClient client;
if (client.connectToServer()) {
    client.receiveImageData("received.jpg");
    client.disconnect();
}

该模块独立于 ROS，可在其他项目复用。

🔌 话题与消息详解

/uav1/mavros/global_position/global (NavSatFix)

• 纬度、经度 (度), 海拔(米), 状态(是否 fix)

/uav1/mavros/global_position/raw/fix (mavros_msgs/GPSRAW)

包含 PX4 原始 GPS 报文数据:

uint8 fix_type         // 0-8 (NO_GPS, 2D, 3D, RTK...)
uint8 satellites_visible
uint16 eph, epv         // 水平/垂直精度因子 (cm)
int32 lat, lon          // 纬度/经度 (1e-7 度)
int32 alt, alt_ellipsoid // 海拔/椭球高 (mm)
uint32 vel              // cm/s
uint16 cog              // 地面航向 (0.01度)
int16 yaw               // 偏航角 (0.01度)
uint32 h_acc, v_acc, vel_acc, hdg_acc // 精度 (mm, mm/s, millidegrees)
...

/uav1/mavros/global_position/raw/gps_vel (Vector3Stamped)

东北天速度 (m/s)。

🗺️ Exiv2 集成与 EXIF 标签映射

注：秒保留两位小数存储为 seconds*100/100 。

🔨 编译与依赖

依赖库

• ROS (roscpp, sensor_msgs, geometry_msgs, mavros_msgs)
• Exiv2 (>= 0.27)
• PkgConfig
• Socket (系统自带)

Ubuntu 20.04 (Noetic) 安装

sudo apt install ros-noetic-desktop-full
sudo apt install libexiv2-dev pkg-config
cd ~/catkin_ws/src
git clone https://github.com/your/mavros_gps_listener.git
cd ~/catkin_ws
catkin_make

CMake 中通过 pkg_check_modules(EXIV2 REQUIRED exiv2) 查找。

💡 独立命令行工具 (参考 README.md)

虽然当前节点未提供 CLI，但可通过编译额外工具调用 GPSMetadataWriter 实现独立操作：

# 写入GPS
./gps_writer -w test.jpg 39.9042 116.4074 50.5

# 读取GPS
./gps_writer -r test.jpg

# 删除GPS
./gps_writer -d test.jpg

# 检查GPS
./gps_writer -c test.jpg

（你需要自行创建 gps_writer_main.cpp 链接 gps_writer 库）

📋 完整代码示例：修改图片路径

在 gps_listener_node.cpp 中，找到 writer.writeGPSMetadata("/home/xxx/gps_ws/test.jpg", ...) ，替换为你希望的图片路径。也支持动态参数。

扩展：新增服务，每次触发保存当前GPS到指定图片。

🔍 故障排除

📝 更新日志

版本 0.1.0 (2026-03-18)

• ✨ 初始发布，基础 GPS 订阅与元数据写入
• 📡 支持 NavSatFix, GPSRAW, gps_vel
• 🖊️ 利用 Exiv2 实现 EXIF GPS 注入
• 📸 增加 TCP 图像客户端 ImageClient
• 📋 提供 CMake 构建，分离 gps_writer 库

⚖️ 许可证