目录
1 Linux系统及其基本操作
1.1 操作系统
操作系统（Operating System,OS）是直接运行在“裸机”上的最基本的系统软件，是管理和控制计算机硬件与软件资源的计算机程序，任何其他软件都必须在操作系统的支持下才能运行。
目前操作系统主要有以下几类：
- Windows系统
- Mac系统
- Linux系统
- Chrome OS系统
- Unix操作系统
1.2 Linux操作系统
在谈Linux操作系统之前，我们有必要先介绍一下UNIX操作系统和类UNIX操作系统。Unix是操作系统的开端，而类Unix系统则包括各种传统的Unix系统和与Unix相似的系统，其中Linux是最著名的类Unix系统。Linux操作系统是在1991年由芬兰赫尔辛基的大学生Linus Torvalds编写，具有开源、自由度高的特点。
通常来讲，一个Linux发行版包括：Linux内核、将整个软件安装到电脑上的一套安装工具、各种GNU软件和一些特定的Linux发行版中的专有软件。目前主流的Linux发行版有红旗Linux、RedHat、Ubuntu、Debian和Fedora等。其中，Ubuntu界面比较华丽，社区非常活跃，个人用户多，从市面上看较为大众化。使用虚拟机安装Ubuntu安装简单，易于上手，适合初次接触与学习，而硬盘安装具有硬件支持好的优势，适合有一定经验的开发者使用，
1.3 Linux系统的基本操作
谈到Linux系统的基本操作就不得不提到Linux中最重要的操作方式——命令行。命令行具有很好地灵活性和可扩展性，打破了使用Windows时一个鼠标“一键到底”的简单与乏味，它提供给用户更大的灵活性与想象空间。命令已成为Linux/Unix的典型标志，对于熟练使用Linux/Unix系统而言是必不可少的，终端可以使用快捷键Ctrl+Alt+T打开。
基本的命令有：
- cd：改变工作目录，若没有指定“目标路径”，则回到用户的主目录。
- pwd：此命令显示出当前工作目录的绝对路径。
- mkdir：创建一个目录。
- ls：列出目录的内容。
- touch：改变文件或目录时间。
- mv：为文件或目录改名或将文件由一个目录移入另一个目录中。
- cp：把给出的一个文件或目录拷贝到另一文件或目录中。
- rm：删除一个目录中的一个或多个文件或目录。
- sudo：以其他身份来执行指令。
2 ROS基础及其核心概念
2.1 ROS基础
ROS（Robot Operating System，机器人操作系统）是用于编写机器人软件程序的一种具有高度灵活性的软件架构，诞生于斯坦福大学的STAIR（STanford Artificial Intelligence Robot）项目，2010年正式开源。它提供了操作系统应有的服务，包括硬件抽象、底层设备控制、常用函数的实现、进程间消息的传递和包管理，现如今广泛应用在工业、娱乐、医疗和竞技机器人的开发中。
ROS设计者将ROS表述为“ROS=Plumbing+Tools+Capabilities+Ecosystem”，即ROS是通讯机制、开发工具、应用功能和机器人生态系统的集合体。
- 通信机制：包括话题通信、服务通信和参数服务器，这部分将在后续详细介绍。
- 开发工具：包括命令行和编译器、QT工具箱和Rviz（一款三维可视化工具）等。
- 应用功能：包括导航和SLAM（同步定位与建图）等。
- 生态系统：包括ROS发行版、软件源、ROS wiki、邮件列表、ROS Answers和Blog等。
2.2 ROS的通信机制
节点（Node）：ROS当中的具体执行单元，用来执行具体任务的进程，是独立运行的可执行文件。不同节点可使用不同的编程语言，最终可以通过ROS的框架完成功能拼接，可分布式运行在不同的主机。
节点管理器（ROS Master）：为节点提供命名和注册服务。在话题和服务通信中跟踪和记录话题或服务通信，辅助节点相互查找，建立连接。在参数服务器中提供参数服务器，节点使用此服务器存储和检索运行时的参数。
2.2.1 话题通信
话题通信为异步通信机制，其中话题是用来传输数据的重要总线。话题通信使用发布/订阅模型，数据由发布者传输到订阅者，同一个话题的发布者或订阅者可以不唯一。
消息是话题数据，具有一定的类型和数据结构，包括ROS提供的标准类型和用户自定义类型。消息使用使用编程语言无关的.msg文件定义，编译过程中生成对应的代码文件。
2.2.2 服务通信
服务通信为同步通信机制，使用客户端/服务器（C/S）模型，客户端发送请求数据，服务器完成处理后返回应答数据。使用编程语言无关的.srv文件定义请求和应答数据结构，编译过程中生成对应的代码文件。
2.2.3 参数服务器
参数是可通过网络访问的共享、多变量字典，节点使用此服务器来存储和检索运行时的参数。参数服务器适合存储静态、非二进制的配置参数，不适合存储动态配置的数据。
2.3 ROS的文件系统
- 功能包（Package）：ROS软件中的基本单元，包含节点源码、配置文件、数据定义等。
- 功能包清单：记录功能包的基本信息，包含作者信息、许可信息、依赖选项、编译标志等。
- 元功能包：组织多个用于同一目的功能包。
2.4 ROS命令行工具的使用
ROS的常用命令有：
- rostopic：主要用于显示当前的一些话题信息。
- rosservice：用于查看和控制服务相关信息。
- rosnode：显示ROS节点的信息。
- rosparam：与参数服务器相关的操作。
- rosmsg：用于查看话题消息（Message）的相关信息。
- rossrv：用于显示有关ROS服务类型的信息。