ROS时间概念总结：ros::Time、ros::Duration、定时器ros::Timer&ros::Rate

今天药忘吃喽~ 2022-04-18 04:46 1053阅读 0赞

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本文持续更新地址：[https://haoqchen.site/2018/11/08/ROS-time/][https_haoqchen.site_2018_11_08_ROS-time]

本文总结了一些ROS中常用到的时间相关的一些类、定时器、概念等。

我的另外一篇博文整理了Linux下**时间相关**的大部分函数，感兴趣的可以看一下：[https://haoqchen.site/2019/12/17/linux-time-summary/][https_haoqchen.site_2019_12_17_linux-time-summary]

作者会长期更新自己学到的一些知识，有什么错误希望大家能够一起探讨，一起进步。喜欢的话点个赞呗。

**左侧专栏还在更新其他ROS实用技巧哦，关注一波？**

# 1. 概述 #

roslib给用户提供了ros::Time and ros::Duration两个类来描述时刻以及时间间隔两个概念，其中Duration可以是负数。Time和Duration拥有一样的成员：  
int32 sec  
int32 nsec

一般情况下，这里的时间都是跟平台（即系统）的时间相关联的，但ROS提供了一种模拟时钟即ROS时钟时间，当进行了相应设置时，这里的时间就是ROS时钟时间。

# 2. 时间与时间间隔的基本使用 #

### 2.1 获得当前时间 ###

ros::Time begin = ros::Time::now();  
注：如果使用的是模拟时间，now在/clock话题接收到第一个消息之前都会返回0

###    2.2 定义类对象 ###

ros::Time::Time(uint32\_t *\_sec,* uint32\_t *\_nsec*)  
ros::Time::Time(double t)

ros::Duration::Duration(uint32\_t *\_sec,* uint32\_t *\_nsec*)  
ros::Duration::Duration(double t)

\_sec是秒，\_nsec是纳秒  
故ros::Time a\_little\_after\_the\_beginning(0, 1000000);等价于ros::Time a\_little\_after\_the\_beginning(0.001);

### 2.3 相互转化、比较 ###

Time继承自  
template<class T, class D>  
class ros::TimeBase< T, D >

Duration继承自  
template<class T>  
class ros::DurationBase< T >

两个基类都实现了>、<、!=等比较符。并且两者都实现了  
uint64\_t toNSec () const  
double toSec () const  
我们可以通过这两个函数来进行Time和Duration的转化

### 2.4 运算符 ###

两个基类都重载了+、-、+=、-=运算符：

1 hour + 1 hour = 2 hours (*duration + duration = duration*)

2 hours - 1 hour = 1 hour (*duration - duration = duration*)

Today + 1 day = tomorrow (*time + duration = time*)

Today - tomorrow = -1 day (*time - time = duration*)

Today + tomorrow = *error* (*time + time is undefined*)

# 3. 延时与循环 #

bool ros::Duration::sleep()
    ros::Duration(0.5).sleep(); // sleep for half a second

# 4. 定时器 #

### **ros::Timer** ###

首先需要说明的是，ROS并不是实时系统，所以定时器并不能确保精确定时。精确的执行时间以及理论上应该执行的时间可以在回调函数的ros::TimerEvent结构中得到。

ros::Timer ros::NodeHandle::createTimer(ros::Duration period, <callback>, bool oneshot = false);  
ros::Timer timer = n.createTimer(ros::Duration(0.1), timerCallback);//定时0.1s  
void timerCallback(const ros::TimerEvent& e);

其中oneshot是定义是否只定时一次，默认连续定时。这里也不一定要回调函数，也可以传函数对象等，这里不细述。

其中TimerEvent结构体定义如下：

struct TimerEvent
    {
      Time last_expected;                     ///< In a perfect world, this is when the last callback should have happened
      Time last_real;                         ///< When the last callback actually happened
    
      Time current_expected;                  ///< In a perfect world, this is when the current callback should be happening
      Time current_real;                      ///< This is when the current callback was actually called (Time::now() as of the beginning of the callback)
    
      struct
      {
        WallDuration last_duration;           ///< How long the last callback ran for, always in wall-clock time
      } profile;
    };

### ros::Rate ###

ros::Rate r(10); // 10 hz
    while (ros::ok())
    {
    //... do some work ...
        bool met = r.sleep();
    }

它的功能就是先设定一个频率，然后通过睡眠度过一个循环中剩下的时间，来达到该设定频率。如果能够达到该设定频率则返回true，不能则返回false。

计时的起点是上一次睡眠的时间、构造函数被调用、或者调用void ros::Rate::reset()函数重置时间。

因为没有TimerEvent，所以相对于Timer而言，Rate的精确度会有所下降。

# 参考 #

[http://wiki.ros.org/roscpp/Overview/Time][http_wiki.ros.org_roscpp_Overview_Time]

[http://wiki.ros.org/roscpp\_tutorials/Tutorials/Timers][http_wiki.ros.org_roscpp_tutorials_Tutorials_Timers]

[http://docs.ros.org/diamondback/api/rostime/html/classros\_1\_1Rate.html][http_docs.ros.org_diamondback_api_rostime_html_classros_1_1Rate.html]

[https_haoqchen.site_2018_11_08_ROS-time]: https://haoqchen.site/2018/11/08/ROS-time/
[https_haoqchen.site_2019_12_17_linux-time-summary]: https://haoqchen.site/2019/12/17/linux-time-summary/
[http_wiki.ros.org_roscpp_Overview_Time]: http://wiki.ros.org/roscpp/Overview/Time
[http_wiki.ros.org_roscpp_tutorials_Tutorials_Timers]: http://wiki.ros.org/roscpp_tutorials/Tutorials/Timers
[http_docs.ros.org_diamondback_api_rostime_html_classros_1_1Rate.html]: http://docs.ros.org/diamondback/api/rostime/html/classros_1_1Rate.html