9. 消息体系综述

本文从 ROS 兼容性、实现完整度、设计取舍三个维度对 commsgs 消息体系进行综述。

9.1 设计定位

commsgs 在 Autonomy 栈中扮演 ROS 2 common_msgs 的替代实现：

核心取舍：牺牲 ROS 生态即插即用，换取更轻量的依赖链与显式的序列化边界。

包	struct 定义	proto 定义	ToProto/FromProto	综合
`builtin_interfaces`	✅	✅	✅ 完整	★★★★★
`std_msgs`	✅	✅	✅ 完整	★★★★★
`geometry_msgs`	✅	✅	✅ 大部分完整	★★★★☆
`planning_msgs`	✅	✅	✅ Path 完整	★★★★☆
`sensor_msgs`	✅	✅	⏳ 部分 stub	★★★☆☆
`map_msgs`	✅	✅	⏳ 部分 stub	★★★☆☆
`nav_msgs`	⏳ 仅 SpeedLimit	✅ Action/Service 完整	⏳	★★★☆☆
`vision_msgs`	✅	✅	⏳ 部分	★★★☆☆
`visualization_msgs`	✅	✅	❌ cpp 空 stub	★★☆☆☆
`trajectory_msgs`	✅	✅	❌ cpp 空 stub	★★☆☆☆
`diagnostic_msgs`	✅	✅	❌ cpp 空 stub	★★☆☆☆
`stereo_msgs`	✅	✅	⏳ 低	★★☆☆☆
`shape_msgs`	⏳ 命名空间错误	✅	❌ cpp 空 stub	★☆☆☆☆
`pcl_msgs`	❌ 空	✅	❌ 空	★☆☆☆☆
`vehicle_msgs`	⏳ 空 struct	✅	⏳ 低	★☆☆☆☆
`error_code`	❌ 仅 proto	✅	N/A	★★★★☆ (proto)

位置	问题
`geometry_msgs.cpp`	`Polygon ToProto` 未填充 points
`geometry_msgs.cpp`	`PoseArray ToProto` 未设置 header
`sensor_msgs.cpp`	多个传感器消息转换不完整
`map_msgs.cpp`	`OccupancyGrid`/`Costmap` 部分字段遗漏
`trajectory_msgs.cpp`	全部为空函数体
`visualization_msgs.cpp`	全部为空函数体

ROS 2 包	commsgs 包	差异
`builtin_interfaces`	`builtin_interfaces`	一致
`std_msgs`	`std_msgs`	一致
`geometry_msgs`	`geometry_msgs`	新增 `PointENU`/`PointLLH`/`Inertia`
`sensor_msgs`	`sensor_msgs`	一致；`BatteryState` 为 proto 别名
`nav_msgs`	`map_msgs` + `planning_msgs`	OccupancyGrid/Odometry 拆分
`nav2_msgs`	`proto::nav_msgs`	Action/Service 在 proto 层
`vision_msgs`	`vision_msgs`	一致
`visualization_msgs`	`visualization_msgs`	一致
`trajectory_msgs`	`trajectory_msgs`	一致
`diagnostic_msgs`	`diagnostic_msgs`	一致
`stereo_msgs`	`stereo_msgs`	一致
`shape_msgs`	`shape_msgs`	命名空间 bug
`pcl_msgs`	`pcl_msgs`	未实现

ROS 2 消息	commsgs 对应	字段兼容
`geometry_msgs/PoseStamped`	`geometry_msgs::PoseStamped`	✅
`geometry_msgs/Twist`	`geometry_msgs::Twist`	✅
`geometry_msgs/TransformStamped`	`geometry_msgs::TransformStamped`	✅
`nav_msgs/OccupancyGrid`	`map_msgs::OccupancyGrid`	✅
`nav_msgs/Odometry`	`planning_msgs::Odometry`	✅
`nav_msgs/Path`	`planning_msgs::Path`	✅
`sensor_msgs/LaserScan`	`sensor_msgs::LaserScan`	✅
`sensor_msgs/Imu`	`sensor_msgs::Imu`	✅
`sensor_msgs/PointCloud2`	`sensor_msgs::PointCloud2`	✅
`nav2_msgs/action/NavigateToPose`	`proto::nav_msgs::NavigateToPoseAction`	✅

模式	示例	用途
Stamped	`PoseStamped`, `TwistStamped`	时间 + 坐标系
WithCovariance	`PoseWithCovariance`	不确定性估计
child_frame_id	`Odometry`, `TransformStamped`	父子坐标系
Action 三段式	`Goal` / `Feedback` / `Result`	长时任务
Service 请求/响应	`IsPathValid`	同步查询
分段错误码	`error_code.ErrorCode`	跨模块统一错误语义
packed repeated	`repeated float covariance`	协方差高效序列化
SmartPtr 宏	`AUTONOMY_SMART_PTR_DEFINITIONS`	ROS 2 风格 API

commsgs 的 双层设计 兼顾了 protobuf 序列化优势与 C++ 算法层的零开销需求。

阶段	目标	状态
Phase 1	核心消息 struct + proto 定义	✅ 完成
Phase 2	核心包 ToProto/FromProto 完整	⏳ 进行中
Phase 3	传感器/地图转换补全	⏳ 待做
Phase 4	visualization/trajectory 转换	⏳ 待做
Phase 5	bridge 模块 ROS ↔ commsgs	⏳ 依赖 bridge
Phase 6	shape_msgs 命名空间修复	⏳ 待做

场景	建议
导航栈内部开发	直接使用 C++ struct，无需关心 proto
Autolink 服务开发	使用 proto 类型，边界转换
新增消息	遵循 proto → hpp → cpp 三文件模式
与 ROS 系统互通	通过 `bridge` 模块转换，不直接使用 commsgs
单元测试	对关键消息编写 ToProto/FromProto 往返测试
性能敏感路径	进程内传递 struct 引用，避免 proto 转换

资源	链接
ROS 2 common_msgs	ros2/common_interfaces
Nav2 msgs	ros-navigation/navigation2/nav2_msgs
vision_msgs	ros-perception/vision_msgs
Autonomy 通信框架	03 Communication
Autonomy 框架集成	05 Framework 文档
源码	`autonomy/commsgs/`