任务计划：校园智巡 v2 升级路线图

创建时间: 2026-06-21
预计总工期: 2.5-4 周（视每日可用时间而定）
目标平台: Intel N100 Mini PC (Ubuntu 22.04)，替换 Xavier NX

阶段概览

阶段 0 ──→ 阶段 1 ──→ 阶段 2 ──→ 阶段 3 ──→ 阶段 4 ──→ 阶段 5
N100 环境   FAST-LIO2   EKF集成    导航联调    鲁棒性     收尾优化
搭建与迁移  独立验证    与改造      与标定      测试       与文档
(2-3天)    (2-3天)    (2天)      (3-4天)    (2-3天)    (1-2天)

每个阶段有明确的完成标准（Done Criteria），必须全部达标才进入下一阶段。

阶段 0：N100 环境搭建与迁移（2-3 天）

目标：在 N100 上搭建完整的 ROS2 Humble 环境，迁移所有驱动和配置，确认 v1 系统（不含 FAST-LIO2）能在 N100 上正常运行。

任务 0.1：安装 ROS2 Humble

N100 已有 Ubuntu 22.04，直接原生安装：

bash

# 设置 locale
sudo apt update && sudo apt install locales
sudo locale-gen en_US en_US.UTF-8
sudo update-locale LC_ALL=en_US.UTF-8 LANG=en_US.UTF-8

# 添加 ROS2 源
sudo apt install software-properties-common
sudo add-apt-repository universe
sudo curl -sSL https://raw.githubusercontent.com/ros/rosdistro/master/ros.key \
  -o /usr/share/keyrings/ros-archive-keyring.gpg
echo "deb [arch=amd64 signed-by=/usr/share/keyrings/ros-archive-keyring.gpg] \
  http://packages.ros.org/ros2/ubuntu jammy main" | \
  sudo tee /etc/apt/sources.list.d/ros2.list > /dev/null

# 安装
sudo apt update
sudo apt install ros-humble-desktop
sudo apt install ros-humble-navigation2 ros-humble-nav2-bringup
sudo apt install ros-humble-robot-localization
sudo apt install ros-humble-tf-transformations
sudo apt install python3-colcon-common-extensions

# 验证
source /opt/ros/humble/setup.bash
ros2 topic list

任务 0.2：迁移 workspace 源码

从 Xavier NX 或 GitHub 拉取所有 workspace：

bash

mkdir -p ~/ros2_ws/workspace && cd ~/ros2_ws/workspace

# 方式 A：从 Xavier NX 直接 scp
scp -r iot@<xavier_ip>:/ros2_ws/workspace/myslam_car .
scp -r iot@<xavier_ip>:/ros2_ws/workspace/livox .
scp -r iot@<xavier_ip>:/ros2_ws/workspace/rtk_um982 .
scp -r iot@<xavier_ip>:/ros2_ws/workspace/spatio_temporal .
scp -r iot@<xavier_ip>:/ros2_ws/workspace/carplanning_code .

# 方式 B：从 GitHub 克隆（如果都推过远程）
git clone <url> carplanning_code && cd carplanning_code && git checkout hardware
# ... 其他 workspace

任务 0.3：编译所有 workspace

bash

source /opt/ros/humble/setup.bash

# 按依赖顺序编译
cd ~/ros2_ws/workspace/livox && colcon build
cd ~/ros2_ws/workspace/myslam_car && colcon build
cd ~/ros2_ws/workspace/rtk_um982 && colcon build
cd ~/ros2_ws/workspace/spatio_temporal && colcon build

# 主包
cd ~/ros2_ws/workspace/carplanning_code
source ~/ros2_ws/workspace/livox/install/setup.bash
source ~/ros2_ws/workspace/myslam_car/install/setup.bash
source ~/ros2_ws/workspace/rtk_um982/install/setup.bash
source ~/ros2_ws/workspace/spatio_temporal/install/setup.bash
colcon build --packages-select carplanning_code

注意：在 x86 上编译这些包应该比 ARM 顺利得多。如果有编译错误，大概率是缺少 apt 依赖，按报错信息 sudo apt install 即可。STVL 在 Xavier NX 上曾有 ARM 编译问题，在 x86 上不会有。

任务 0.4：硬件接线与 udev 规则

把 USB 设备从 Xavier NX 拔下来接到 N100：

bash

# 查看 USB 设备
lsusb
ls /dev/ttyUSB*  # 或 /dev/ttyACM*

# 获取设备 serial ID
udevadm info -a /dev/ttyUSB0 | grep serial

# 创建 udev 规则（根据实际 serial ID 修改）
sudo tee /etc/udev/rules.d/99-robot.rules << 'EOF'
# UM982 RTK GPS
SUBSYSTEM=="tty", ATTRS{idVendor}=="XXXX", ATTRS{idProduct}=="XXXX", \
  ATTRS{serial}=="XXXXXXXX", SYMLINK+="rtk1", MODE="0666"

# STM32 底盘控制器
SUBSYSTEM=="tty", ATTRS{idVendor}=="XXXX", ATTRS{idProduct}=="XXXX", \
  ATTRS{serial}=="XXXXXXXX", SYMLINK+="stm32", MODE="0666"
EOF

sudo udevadm control --reload-rules
sudo udevadm trigger

# 验证
ls -la /dev/rtk1 /dev/stm32

任务 0.5：配置 Livox 以太网

N100 的以太网口需要配置静态 IP 与 Livox Mid-360 通信：

bash

# 方式 A：nmcli（推荐）
sudo nmcli con add type ethernet ifname <eth_interface> con-name livox \
  ipv4.addresses 192.168.1.50/24 ipv4.method manual

# 方式 B：netplan（如果用 netplan）
# 编辑 /etc/netplan/01-livox.yaml

验证：

bash

ping 192.168.1.140  # Livox 默认 IP
# 如果能 ping 通，说明网络配置正确

任务 0.6：v1 全栈启动测试

在 N100 上启动 v1 的全部系统（不含 FAST-LIO2），确认所有传感器和导航正常：

bash

ros2 launch carplanning_code bringup.launch.py

检查：

底盘驱动：ros2 topic hz /odom 显示 10Hz
IMU：ros2 topic hz /imu/data_raw 显示 10Hz
LiDAR：ros2 topic hz /livox/lidar 显示 10Hz
GPS：ros2 topic hz /gps/fix 显示 10-20Hz
EKF：ros2 topic hz /odometry/filtered 正常输出
Nav2：ros2 topic list | grep -c nav 显示多个 Nav2 话题
GPS 监控：python3 scripts/gps_monitor_v2.py --no-csv 显示 RTK_FIXED
CPU 占用：htop 确认总 CPU < 80%

阶段 0 完成标准

ROS2 Humble 原生安装在 N100 上
所有 workspace 编译通过
USB 设备（GPS、底盘）正确绑定
Livox 以太网通信正常
v1 全栈可以在 N100 上正常启动和运行
CPU 使用率有明显余量（< 80%）

阶段 1：FAST-LIO2 独立编译与验证（2-3 天）

目标：确认 FAST-LIO2 能在 N100 上跑起来，正确订阅 Livox Mid-360 和 IMU，输出合理的里程计数据。这个阶段不碰 EKF 和 Nav2。

任务 1.1：选择 ROS2 Humble 移植版本

搜索 GitHub 上 FAST-LIO2 的 ROS2 Humble 移植版，筛选标准：

明确支持 ROS2 Humble
有 Livox 点云格式支持（livox_ros_driver2 兼容）
有近期维护（最近 6 个月内有 commit）
在 x86 Ubuntu 22.04 上验证过

任务 1.2：编译

bash

# 安装依赖
sudo apt install libeigen3-dev libpcl-dev ros-humble-pcl-conversions

cd ~/ros2_ws/workspace
git clone <选定的仓库> fast_lio2
cd fast_lio2
source /opt/ros/humble/setup.bash
source ~/ros2_ws/workspace/livox/install/setup.bash
colcon build --packages-select fast_lio

x86 平台上编译应该不会遇到 ARM 特有的问题。如果有报错，通常就是缺少 apt 依赖。

任务 1.3：配置 Livox Mid-360 参数

创建 FAST-LIO2 的 YAML 配置文件，设置：

lidar_type: Livox
点云话题: /livox/lidar
IMU 话题: /imu/data_raw
LiDAR-IMU 外参初始值: 平移 [0.14, 0.0, 0.12]
IMU 噪声参数: 底盘 MEMS 典型值

任务 1.4：室外静态测试

不启动 Nav2 和 EKF，只启动底盘 + Livox + FAST-LIO2：

bash

# 终端 1
ros2 launch myslam_car driver.launch.py

# 终端 2
ros2 launch carplanning_code mid360.launch.py

# 终端 3
ros2 launch fast_lio mapping.launch.py

检查项：

FAST-LIO2 启动无 crash
ros2 topic hz /lio_odom 显示 ~10Hz
静止时位置漂移 < 5cm/分钟
静止时 yaw 漂移 < 1°/分钟
htop 确认 FAST-LIO2 CPU 占用 < 40%

任务 1.5：室外动态测试

手动遥控机器人走 5m × 5m 矩形路径，回到起点：

终点与起点位置误差 < 20cm
直线行驶轨迹不弯曲
转弯 90° 时 yaw 变化约 90°

如果 10Hz IMU 导致效果不佳：

选项 A：外接独立 IMU（BNO055 USB, 100Hz）
选项 B：修改底盘驱动提高 IMU 发布频率
选项 C：放弃 FAST-LIO2，换用 KISS-ICP（不需要 IMU）

阶段 1 完成标准

FAST-LIO2 编译通过并可运行
静止：1 分钟漂移 < 5cm + yaw < 1°
动态：5m×5m 矩形闭环误差 < 20cm
CPU 占用可接受
输出 Odometry 消息格式确认

阶段 2：EKF 集成与改造（2 天）

目标：把 FAST-LIO2 接入 EKF，替代轮式里程计，与 RTK-GPS 融合。

任务 2.1：修改 ekf.yaml

yaml

# odom0: 轮式里程计 → FAST-LIO2
odom0: /lio_odom
odom0_config: [false,false,false, false,false,false,
               true, true, false, false,false,true,
               false,false,false]

# 移除 imu0（已在 FAST-LIO2 内部融合）

# odom1: GPS 保持不变
odom1: /odometry/gps

# 频率提高
frequency: 10.0
sensor_timeout: 0.3

任务 2.2：修改 bringup.launch.py

t=3s 添加 FAST-LIO2 启动
EKF 延迟到 t=6s
决定是否保留 covariance_relay.py

任务 2.3：TF 冲突排查

确认 FAST-LIO2 配置为不发布 TF
ros2 run tf2_tools view_frames 检查 TF 树

任务 2.4：融合效果验证

启动定位全栈（不启动 Nav2），手动遥控：

EKF 输出 ≥ 10Hz
TF 树正确
RViz 中运动方向与真实世界一致
无 "Failed to meet update rate" 警告

阶段 2 完成标准

EKF 稳定融合 LIO + GPS
TF 树无冲突
手动遥控时 RViz 表现正确
静止时位置稳定

阶段 3：导航联调与标定（3-4 天）

目标：接入 Nav2 全栈，完整导航测试。

任务 3.1：Nav2 频率调整

N100 算力更充足，可以适当提高：

yaml

controller_frequency: 15.0      # 10→15Hz
transform_tolerance: 0.3        # 0.5→0.3s

任务 3.2：yaw_offset 标定

让机器人面朝已知方向，检查 RViz 中 map 坐标系方向是否正确，调整 yaw_offset。

任务 3.3：短距离导航测试（5m）

路径规划正确
机器人沿路径行驶，不振荡
到达目标误差 < 0.5m
代价地图不旋转

任务 3.4：中距离导航测试（20m）

遇障碍物时重新规划
绕障后回到正确路径
不原地打转
不进入 recovery 循环

任务 3.5：DWB 参数调优

如果跟踪不满意，调整 PathAlign/GoalAlign/PathDist/GoalDist 权重。

阶段 3 完成标准

5m 导航：成功到达，跟踪误差 < 30cm
20m 导航：成功到达，能避障
代价地图方向正确
无 recovery 循环

阶段 4：鲁棒性测试（2-3 天）

目标：验证 GPS 降级、复杂环境等非理想条件下的表现。

任务 4.1：GPS 降级测试

导航过程中断开 NTRIP，观察：

GPS 降级瞬间不剧烈跳动
导航继续工作 ≥ 2 分钟
GPS 恢复后自动修正

任务 4.2：GPS 完全丢失测试

关闭 GPS 驱动，记录纯 LIO 模式下的持续时间和精度。

任务 4.3：复杂环境导航

多障碍物、拐角、窄通道测试。

任务 4.4：长时间运行（30 分钟+）

内存稳定（ikd-Tree 无泄漏）
CPU 稳定
导航精度不随时间下降

阶段 4 完成标准

GPS 降级可工作 ≥ 2 分钟
复杂环境成功率 ≥ 70%
30 分钟无 crash

阶段 5：收尾（1-2 天）

任务 5.1：参数固化与备份

任务 5.2：监控工具更新

ekf_probe.py 添加 /lio_odom 监控
考虑添加 FAST-LIO2 健康检查

任务 5.3：文档更新

CLAUDE.md、README.md
已知问题和调优记录

任务 5.4：Git 管理

所有变更提交到 hardware 分支
创建 v2 tag

阶段 5 完成标准

一键启动全栈
文档完整
Git 提交整洁

风险与备选方案

风险	概率	影响	备选方案
FAST-LIO2 ROS2 Humble 编译失败	低（x86 比 ARM 容易很多）	高	尝试其他 fork；或用 KISS-ICP 替代
底盘 10Hz IMU 不够 FAST-LIO2 使用	中	高	换 KISS-ICP（不需要 IMU）；或加独立 IMU
N100 算力不够跑全栈	低（v1 在 Xavier NX 上都能跑）	中	降低 FAST-LIO2 点云密度；或降低 Nav2 频率
LiDAR-IMU 外参标定困难	中	中	手动测量 + 迭代调整；或用 LI-Init 工具
N100 供电问题	低	中	确认 DC-DC 模块输出稳定 12V

需要修改的文件清单

文件	改动内容	阶段
`config/ekf.yaml`	odom0→LIO，移除 imu0，频率→10Hz	阶段 2
`config/nav2_params.yaml`	提高频率、收紧 transform_tolerance	阶段 3
`launch/bringup.launch.py`	添加 FAST-LIO2，调整时序	阶段 2
`config/fastlio2.yaml` (新)	FAST-LIO2 配置	阶段 1
`/etc/udev/rules.d/99-robot.rules`	N100 的 USB 设备绑定	阶段 0
`scripts/ekf_probe.py`	添加 /lio_odom 监控	阶段 5
`CLAUDE.md`	更新架构描述	阶段 5

每日建议节奏

如果每天有 3-4 小时可用时间：

第 1-3 天：阶段 0（ROS2 安装、编译、接线、v1 验证）
第 4-5 天：阶段 1 前半（FAST-LIO2 编译、配置）
第 6-7 天：阶段 1 后半（室外静态/动态测试）
第 8-9 天：阶段 2（EKF 集成、TF 排查）
第 10-13 天：阶段 3（导航联调、标定、参数调优）
第 14-16 天：阶段 4（鲁棒性测试）
第 17-18 天：阶段 5（收尾）

任务计划：校园智巡 v2 升级路线图 ​

阶段概览 ​

阶段 0：N100 环境搭建与迁移（2-3 天） ​

任务 0.1：安装 ROS2 Humble ​

任务 0.2：迁移 workspace 源码 ​

任务 0.3：编译所有 workspace ​

任务 0.4：硬件接线与 udev 规则 ​

任务 0.5：配置 Livox 以太网 ​

任务 0.6：v1 全栈启动测试 ​

阶段 0 完成标准 ​

阶段 1：FAST-LIO2 独立编译与验证（2-3 天） ​

任务 1.1：选择 ROS2 Humble 移植版本 ​

任务 1.2：编译 ​

任务 1.3：配置 Livox Mid-360 参数 ​

任务 1.4：室外静态测试 ​

任务 1.5：室外动态测试 ​

阶段 1 完成标准 ​

阶段 2：EKF 集成与改造（2 天） ​

任务 2.1：修改 ekf.yaml ​

任务 2.2：修改 bringup.launch.py ​

任务 2.3：TF 冲突排查 ​

任务 2.4：融合效果验证 ​

阶段 2 完成标准 ​

阶段 3：导航联调与标定（3-4 天） ​

任务 3.1：Nav2 频率调整 ​

任务 3.2：yaw_offset 标定 ​

任务 3.3：短距离导航测试（5m） ​

任务 3.4：中距离导航测试（20m） ​

任务 3.5：DWB 参数调优 ​

阶段 3 完成标准 ​

阶段 4：鲁棒性测试（2-3 天） ​

任务 4.1：GPS 降级测试 ​

任务 4.2：GPS 完全丢失测试 ​

任务 4.3：复杂环境导航 ​

任务 4.4：长时间运行（30 分钟+） ​

阶段 4 完成标准 ​

阶段 5：收尾（1-2 天） ​

任务 5.1：参数固化与备份 ​

任务 5.2：监控工具更新 ​

任务 5.3：文档更新 ​

任务 5.4：Git 管理 ​

阶段 5 完成标准 ​

风险与备选方案 ​

需要修改的文件清单 ​

每日建议节奏 ​

任务计划：校园智巡 v2 升级路线图

阶段概览

阶段 0：N100 环境搭建与迁移（2-3 天）

任务 0.1：安装 ROS2 Humble

任务 0.2：迁移 workspace 源码

任务 0.3：编译所有 workspace

任务 0.4：硬件接线与 udev 规则

任务 0.5：配置 Livox 以太网

任务 0.6：v1 全栈启动测试

阶段 0 完成标准

阶段 1：FAST-LIO2 独立编译与验证（2-3 天）

任务 1.1：选择 ROS2 Humble 移植版本

任务 1.2：编译

任务 1.3：配置 Livox Mid-360 参数

任务 1.4：室外静态测试

任务 1.5：室外动态测试

阶段 1 完成标准

阶段 2：EKF 集成与改造（2 天）

任务 2.1：修改 ekf.yaml

任务 2.2：修改 bringup.launch.py

任务 2.3：TF 冲突排查

任务 2.4：融合效果验证

阶段 2 完成标准

阶段 3：导航联调与标定（3-4 天）

任务 3.1：Nav2 频率调整

任务 3.2：yaw_offset 标定

任务 3.3：短距离导航测试（5m）

任务 3.4：中距离导航测试（20m）

任务 3.5：DWB 参数调优

阶段 3 完成标准

阶段 4：鲁棒性测试（2-3 天）

任务 4.1：GPS 降级测试

任务 4.2：GPS 完全丢失测试

任务 4.3：复杂环境导航

任务 4.4：长时间运行（30 分钟+）

阶段 4 完成标准

阶段 5：收尾（1-2 天）

任务 5.1：参数固化与备份

任务 5.2：监控工具更新

任务 5.3：文档更新

任务 5.4：Git 管理

阶段 5 完成标准

风险与备选方案

需要修改的文件清单

每日建议节奏