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

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本文持续更新地址：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/

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_tutorials/Tutorials/Timers

http://docs.ros.org/diamondback/api/rostime/html/classros_1_1Rate.html