🌐 网络通信系统 (dnetwork)
网络通信系统负责机器人与比赛控制器、队友之间的通信，实现团队协作和比赛规则遵守。
📋 系统概述
dnetwork 模块提供两大核心功能：
- GameController 通信：接收裁判指令和比赛状态
- Team 通信：机器人间信息共享和协作
🎮 比赛控制器 (GameController)
RoboCup SPL 协议
GameController 使用 RoboCup SPL（标准平台联赛）协议，通过 UDP 广播发送比赛信息。
协议特点：
- UDP 端口：3838
- 广播频率：2 Hz
- 数据格式：二进制结构体
比赛状态
比赛阶段：
python
GAME_STATE = {
'INITIAL': 0, # 初始状态
'READY': 1, # 就绪
'SET': 2, # 准备开球
'PLAYING': 3, # 比赛中
'FINISHED': 4 # 结束
}次要状态：
python
SECONDARY_STATE = {
'NORMAL': 0, # 正常比赛
'PENALTYSHOOT': 1, # 点球大战
'OVERTIME': 2, # 加时赛
'TIMEOUT': 3 # 暂停
}GCInfo 消息
python
GCInfo:
# 比赛信息
game_state: 'PLAYING'
secondary_state: 'NORMAL'
first_half: True
kick_off_team: 'blue'
# 时间信息
secs_remaining: 600 # 剩余时间（秒）
secondary_time: 0
# 己方队伍信息
team:
team_number: 17
team_color: 'blue'
score: 2
penalty_shot: 0
single_shots: 0
# 机器人状态
players:
- number: 1
penalty: 'NONE' # 罚下状态
secs_till_unpenalised: 0
- number: 2
penalty: 'NONE'
# ...
# 对方队伍信息
opponent:
team_number: 18
team_color: 'red'
score: 1
# ...罚下状态
python
PENALTY = {
'NONE': 0, # 无罚下
'SPL_ILLEGAL_BALL_CONTACT': 1, # 非法接触球
'SPL_PLAYER_PUSHING': 2, # 推搡
'SPL_ILLEGAL_MOTION_IN_SET': 3, # SET阶段非法移动
'SPL_INACTIVE_PLAYER': 4, # 不活跃
'SPL_ILLEGAL_DEFENDER': 5, # 非法防守
'SPL_LEAVING_THE_FIELD': 6, # 离开场地
'SPL_KICK_OFF_GOAL': 7, # 开球直接进球
'SPL_REQUEST_FOR_PICKUP': 8, # 请求拾起
'SUBSTITUTE': 14, # 替补
'MANUAL': 15 # 手动罚下
}使用示例
python
# 订阅 GameController 信息
def gc_callback(gc_info):
if gc_info.game_state == 'PLAYING':
# 比赛中
robot.execute_behavior()
elif gc_info.game_state == 'READY':
# 就绪阶段，走到初始位置
robot.walk_to_initial_position()
elif gc_info.game_state == 'SET':
# 准备开球，保持静止
robot.stop()
# 检查是否被罚下
my_player = gc_info.team.players[robot_id - 1]
if my_player.penalty != 'NONE':
robot.penalized = True
robot.stop()
rospy.Subscriber('/gc_info', GCInfo, gc_callback)👥 团队通信 (Team)
信息共享
机器人通过 UDP 广播共享信息：
TeamInfo 消息：
python
TeamInfo:
# 发送者信息
robot_id: 2
team_number: 17
# 位置信息
pose:
x: 2.5
y: 1.0
theta: 0.5
pose_confidence: 0.85
# 球信息
ball:
x: 3.0
y: 0.5
age: 0.2 # 最后看到球的时间
confidence: 0.9
# 角色信息
role: 'Striker'
# 目标信息
target:
x: 4.0
y: 0.0
# 状态信息
fallen: False
battery: 0.75通信协议
UDP 广播：
- 端口：10000 + team_number
- 频率：10 Hz
- 数据格式：JSON 或 Protobuf
示例代码：
python
import socket
import json
# 创建 UDP socket
sock = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_DGRAM)
sock.setsockopt(socket.SOL_SOCKET, socket.SO_BROADCAST, 1)
# 广播团队信息
def broadcast_team_info(team_info):
data = json.dumps(team_info).encode()
sock.sendto(data, ('<broadcast>', 10017))
# 接收团队信息
def receive_team_info():
sock.bind(('', 10017))
data, addr = sock.recvfrom(1024)
team_info = json.loads(data.decode())
return team_info团队协作策略
球权判断：
python
def determine_ball_owner(team_infos):
best_robot = None
best_score = -1
for info in team_infos:
if info.ball.age < 1.0: # 1秒内看到球
# 计算得分：距离近、置信度高
score = info.ball.confidence / (info.ball.age + 0.1)
if score > best_score:
best_score = score
best_robot = info.robot_id
return best_robot角色协调：
python
def coordinate_roles(team_infos, ball_position):
roles = {}
# 最近的机器人当前锋
distances = [(info.robot_id, distance(info.pose, ball_position))
for info in team_infos]
striker_id = min(distances, key=lambda x: x[1])[0]
roles[striker_id] = 'Striker'
# 其他机器人分配角色
for info in team_infos:
if info.robot_id == striker_id:
continue
if info.pose.x < 0: # 后场
roles[info.robot_id] = 'Defender'
else: # 前场
roles[info.robot_id] = 'Supporter'
return roles🔧 配置
GameController 配置
yaml
# dnetwork/config/gamecontroller.yaml
gamecontroller:
enabled: true
port: 3838
team_number: 17
team_color: 'blue'
# 机器人编号
player_number: 1
# 超时设置
timeout: 5.0 # 秒Team 通信配置
yaml
# dnetwork/config/team.yaml
team:
enabled: true
port: 10017
broadcast_rate: 10 # Hz
# 信息过期时间
info_timeout: 2.0 # 秒
# 通信范围
max_distance: 20.0 # 米🚀 启动网络通信
bash
# 启动 GameController 和 Team 通信
roslaunch dnetwork default.launch team_number:=17 robot_id:=1
# 仅启动 GameController
roslaunch dnetwork gamecontroller.launch
# 仅启动 Team 通信
roslaunch dnetwork team.launch📊 监控工具
查看 GameController 状态
bash
# 查看 GC 消息
rostopic echo /gc_info
# 查看消息频率
rostopic hz /gc_info查看团队信息
bash
# 查看团队消息
rostopic echo /team_info
# 查看所有队友信息
rostopic echo /teammates_info网络诊断
bash
# 检查 UDP 端口
netstat -an | grep 3838
netstat -an | grep 10017
# 测试网络连通性
ping <gamecontroller_ip>📈 性能指标
| 指标 | 数值 |
|---|---|
| GC 接收频率 | 2 Hz |
| Team 广播频率 | 10 Hz |
| 通信延迟 | <50ms |
| 丢包率 | <1% |
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💡 常见问题
Q: 收不到 GameController 消息怎么办？ A: 检查网络连接，确认 team_number 配置正确，检查防火墙设置。
Q: 团队通信延迟高怎么办？ A: 降低广播频率，减少消息大小，检查网络质量。
Q: 如何调试网络通信？ A: 使用 Wireshark 抓包分析，查看 ROS 日志，使用 rostopic 工具监控。
Q: 多个机器人角色冲突怎么办？ A: 实现角色协调算法，使用优先级机制，定期同步角色信息。