机器人操作系统ROS（十一）：ROS时间戳及其与年月日时分秒毫秒格式的转换_ros时间戳转换为年月日

ROS时间戳

在ROS（机器人操作系统）中，时间戳（Timestamp）是一个重要的概念，用于在消息传递和数据同步中跟踪和标记事件的时间。ROS使用一种称为ROS::Time的数据结构来表示时间戳，通常与ROS消息一起使用。以下是有关ROS时间戳的一些关键信息：

1. 数据结构

ROS::Time 是ROS中表示时间戳的数据结构。它包括两个成员变量：sec（秒）和nsec（纳秒）。这两个成员变量的组合提供了一个精确的时间戳，精度为纳秒级。例如，ros::Time(1633895107, 123456789) 表示的时间戳为1633895107秒 + 123456789纳秒。

2. 时钟来源

在roscpp（C++）和rospy（Python）中，可以使用相应的API来获取当前时间、计算时间差、比较时间戳等。例如在C++中，ros::Time::now() 获取当前时间戳，在Python中，rospy.get_rostime()获取当前时间戳。

时间信息的来源有两种，系统时间和仿真时间，分别被称为Wall Time和ROS Time，可以通过参数use_sim_time来进行选择，当use_sim_time为true时选择使用仿真时间，反之使用系统时间。

# 使用仿真时间
rosparam set use_sim_time true
# 使用系统时间
rosparam set use_sim_time false
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系统时间直接通过访问本地时钟来获得，而仿真时间则需要订阅/clock话题的消息获得，每当接收到该话题的消息，时间才会更新，在没有接收到该话题的第一个消息时，当前时间为0，/clock是通过仿真时间服务器发布的，通常为ros_bag节点或仿真器。

此外，ROS的绝对时间戳ROS::WallTime，它不可以被人为修改，不同话题或服务数据的ROS::Time时间戳会和绝对时间戳ROS::WallTime有一个差值，如果需要满足较高精度的对齐，需要进行时间补偿。

3. 应用

在ROS中，每个消息类型通常一般都包含一个时间戳字段，例如Header消息类型包括stamp字段，用于存储时间戳。这允许节点记录和传递消息的时间信息。使用ROS时间戳，可以实现多个节点之间的数据同步。

ROS时间戳转换为年月日时分秒毫秒格式

要将ROS时间戳转换为年、月、日、小时、分钟、秒和毫秒，可以使用C++或Python来解析时间戳的各个部分。以下是一个示例代码，展示如何在ROS中完成这项任务。

C++示例

#include <ros/ros.h>

int main(int argc, char** argv)
{
    ros::init(argc, argv, "timestamp_conversion_node");
    ros::NodeHandle nh;

    // 获取当前时间戳
    ros::Time current_time = ros::Time::now();

    // 将时间戳转换为秒和纳秒
    int32_t seconds = current_time.sec;
    int32_t nanoseconds = current_time.nsec;

    // 将秒转换为日期和时间
    ros::WallTime wall_time = ros::WallTime(current_time);
    int year = wall_time.toBoost().date().year();
    int month = wall_time.toBoost().date().month();
    int day = wall_time.toBoost().date().day();
    int hour = wall_time.toBoost().time_of_day().hours();
    int minute = wall_time.toBoost().time_of_day().minutes();
    int second = wall_time.toBoost().time_of_day().seconds();
    int millisecond = nanoseconds / 1e6; // 毫秒

    // 打印结果
    ROS_INFO("Year: %d, Month: %d, Day: %d, Hour: %d, Minute: %d, Second: %d, Millisecond: %d", year, month, day, hour, minute, second, millisecond);

    return 0;
}
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Python示例

#!/usr/bin/env python
import rospy
from datetime import datetime

def timestamp_to_datetime():
    rospy.init_node('timestamp_conversion_node', anonymous=True)
    
    # 获取当前时间戳
    current_time = rospy.get_rostime()
    
    # 将时间戳转换为秒和纳秒
    seconds = current_time.secs
    nanoseconds = current_time.nsecs
    
    # 将秒转换为日期和时间
    dt = datetime.fromtimestamp(seconds)
    year = dt.year
    month = dt.month
    day = dt.day
    hour = dt.hour
    minute = dt.minute
    second = dt.second
    millisecond = nanoseconds / 1e6  # 毫秒
    
    # 打印结果
    rospy.loginfo("Year: %d, Month: %d, Day: %d, Hour: %d, Minute: %d, Second: %d, Millisecond: %d", year, month, day, hour, minute, second, millisecond)
    
    rospy.spin()

if __name__ == '__main__':
    try:
        timestamp_to_datetime()
    except rospy.ROSInterruptException:
        pass

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这些示例代码会获取当前ROS时间戳，然后将其分解为年、月、日、小时、分钟、秒和毫秒，并将这些值打印出来。可以根据自己的需求来使用这些值。

年月日时分秒毫秒转换为ROS时间戳格式

要将年、月、日、小时、分钟、秒和毫秒转换为ROS时间戳，可以使用ROS的时间处理函数。以下是一个示例代码，演示如何从年、月、日、小时、分钟、秒和毫秒创建ROS时间戳。

C++示例

#include <ros/ros.h>

int main(int argc, char** argv)
{
    ros::init(argc, argv, "reverse_timestamp_conversion_node");
    ros::NodeHandle nh;

    // 定义日期和时间的各个部分
    int year = 2023;
    int month = 10;
    int day = 9;
    int hour = 14;
    int minute = 30;
    int second = 45;
    int millisecond = 500; // 毫秒

    // 创建tm结构体以便使用ROS的时间函数
    struct tm time_struct;
    time_struct.tm_year = year - 1900;  // 年份应减去1900
    time_struct.tm_mon = month - 1;     // 月份从0开始，所以需要减1
    time_struct.tm_mday = day;
    time_struct.tm_hour = hour;
    time_struct.tm_min = minute;
    time_struct.tm_sec = second;

    // 使用mktime将tm结构体转换为时间戳
    time_t time_seconds = mktime(&time_struct);

    // 创建ROS时间戳
    ros::Time ros_time(time_seconds, millisecond * 1e6); // 将毫秒转换为纳秒

    // 打印结果
    ROS_INFO("ROS Timestamp: %d.%09d", ros_time.sec, ros_time.nsec);

    return 0;
}
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python示例

#!/usr/bin/env python
import rospy
from datetime import datetime
from time import mktime

def datetime_to_timestamp():
    rospy.init_node('reverse_timestamp_conversion_node', anonymous=True)
    
    # 定义日期和时间的各个部分
    year = 2023
    month = 10
    day = 9
    hour = 14
    minute = 30
    second = 45
    millisecond = 500  # 毫秒
    
    # 创建datetime对象
    dt = datetime(year, month, day, hour, minute, second, int(millisecond * 1e3))
    
    # 使用mktime将datetime对象转换为时间戳
    time_seconds = mktime(dt.timetuple())
    time_nanos = float(millisecond / 1e3)
    
    # 创建ROS时间戳
    ros_time = rospy.Time.from_sec(time_seconds+time_nanos)
    
    # 打印结果
    rospy.loginfo("ROS Timestamp: %d.%09d", ros_time.secs, ros_time.nsecs)
    
    rospy.spin()

if __name__ == '__main__':
    try:
        datetime_to_timestamp()
    except rospy.ROSInterruptException:
        pass

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这些示例代码演示了如何从年、月、日、小时、分钟、秒和毫秒创建一个ROS时间戳。首先，需要定义这些时间部分，然后使用适当的函数（mktime或rospy.Time.from_sec）将它们转换为ROS时间戳的秒和纳秒部分。然后，可以将这些部分组合成一个ROS时间戳对象。

常见问题

在此汇总了在实践中一些常见的关于时间戳的问题。

时钟问题

rostopic echo /topic_name发现有数据，但是rostopic hz /topic_name显示no new massage
使用以下指令获取时钟来源：

rosparam get use_sim_time 
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发现使用了仿真时间，而不是系统时间。由于没有rosbag播放数据，因此需要设置使用系统时间，在终端输入下面指令即可解决：

rosparam set use_sim_time false
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