倒车雷达分级告警

这一页解决什么问题

倒车雷达的难点不在「测距」，而在「怎么叫」：

障碍物停在 0.5 m 的边界上来回晃，提示音会不会变成一串断续的尖叫？
草叶、井盖、坡道造成一帧假读数，会不会直接触发「停止」？
真靠近了，从读数到线到真正叫出来，晚了几帧？
四路通道里只有一路近，另外三路要不要也参与判定？

这一页给出一套可回归的答案：把四路测距的时序喂给一个带迟滞与帧数确认的状态机，输出五级告警，并用四条断言把上面四个问题变成可判定的检查。

级别与阈值

级别	名称	进入阈值（默认）	退出阈值（默认）
0	无	> 2.00 m	—
1	提示	≤ 2.00 m	> 2.20 m
2	警告	≤ 1.50 m	> 1.70 m
3	危险	≤ 1.00 m	> 1.20 m
4	停止	≤ 0.50 m	> 0.70 m

两个关键机制：

迟滞：退出阈值 = 进入阈值 + exit_margin_m。级别越高区间越窄，所以在 0.70~1.20 m 之间晃动时级别会稳定在 3，而不是在 3 和 4 之间跳。
帧数确认：升级要连续 confirm_frames 帧都到线；降级要连续 release_frames 帧都退出当前级别的退出阈值。单帧毛刺既不能触发升级，也不能抹掉正在生效的告警。

判定取四路通道里最近的一路，并记录是哪一路触发的。

四条断言

断言	判定方式	默认结果
分级准确	最高级别、末帧级别都等于「无迟滞时的即时级别」	4 / 0，通过
无抖动	切换次数 ≤ `max_switches`，且没有方向相反、间隔 < `confirm_frames` 的切换对	3 次 / 0 次振荡，通过
响应及时	最高级别的判定延迟 ≤ `confirm_frames` 帧	延迟 2 帧（上限 3），通过
覆盖全部通道	四路里进入过告警区间（≤ 2.00 m）的通道数 = 4	4 个，通过

参数

参数	默认	说明
`alert/enter_info_m`	2.00	提示级进入阈值
`alert/enter_warn_m`	1.50	警告级进入阈值
`alert/enter_danger_m`	1.00	危险级进入阈值
`alert/enter_stop_m`	0.50	停止级进入阈值
`alert/exit_margin_m`	0.20	退出余量
`alert/confirm_frames`	3	升级确认帧数
`alert/release_frames`	3	降级确认帧数
`alert/min_range_m`	0.15	量程下限
`alert/max_range_m`	3.00	量程上限
`alert/max_switches`	6	切换次数上限
`rate/read_hz`	10.0	读数节拍
`rate/publish_hz`	10.0	发布节拍
`topic/level`	`/rear_alert/level`	当前级别（Int32）
`topic/report`	`/rear_alert/report`	文字报告（String）
`topic/levels`	`/rear_alert/levels`	级别条带（String）
`topic/radar`	`/rear_alert/radar`	四通道雷达条（String）

话题

话题	类型	方向	说明
`/rear_alert/level`	`std_msgs/Int32`	发布（latched）	当前级别 0~4
`/rear_alert/report`	`std_msgs/String`	发布（latched）	完整文字报告
`/rear_alert/levels`	`std_msgs/String`	发布（latched）	级别随时间的字符条带
`/rear_alert/radar`	`std_msgs/String`	发布（latched）	四通道距离条

运行

roslaunch ultrasonic_rear_alert main.launch

默认参数下的真实输出（节点跑完 23 帧后自己退出）：

倒车雷达分级告警（四个后向通道，带迟滞）
进入阈值：2.00 / 1.50 / 1.00 / 0.50 m，退出余量 0.20 m，确认 3 帧 / 释放 3 帧
------------------------------------------------------------
帧数：23，时长：2.20 s
最高级别：4（停止），末帧级别：0（无）
级别切换：3 次
  t=1.10 s -> 停止（通道 左后，0.36 m）
  t=1.80 s -> 提示（通道 左后，1.90 m）
  t=2.10 s -> 无（通道 左后，3.00 m）
断言：4 通过 / 0 失败（共 4 条）
  [PASS] 分级准确 最高级别 4（期望 4），末帧级别 0（期望 0）
  [PASS] 无抖动 切换 3 次（上限 6），3 帧内反复切换 0 次
  [PASS] 响应及时 最高级别 4 在第 11 帧判定（原始第 9 帧），延迟 2 帧（上限 3）
  [PASS] 覆盖全部通道 四个通道里进入过告警区间的有 4 个
结论：PASSED

两个反例

关掉帧数确认（confirm_frames:=1 release_frames:=1）：切换次数从 3 涨到 8，超过上限，[FAIL] 无抖动：

帧数=23 时长=2.200 最高级别=4 末帧级别=0 切换=8 抖动=0
[FAIL] 无抖动 切换 8 次（上限 6），1 帧内反复切换 0 次
结论=FAILED

更迟钝（confirm_frames:=5）：判定推迟到第 13 帧，延迟 4 帧（上限 5）仍然通过，但能明显看出「慢半拍」：

帧数=23 时长=2.200 最高级别=4 末帧级别=0 切换=3 抖动=0
[PASS] 响应及时 最高级别 4 在第 13 帧判定（原始第 9 帧），延迟 4 帧（上限 5）
结论=PASSED

离线测试

python3 tests/test_ultrasonic_rear_alert_local.py

只用标准库，不需要 ROS、不需要 CARLA、不需要显示器；同时兼容 Python 2.7 与 Python 3.x。

与已有模块的关系

模块	回答的问题	与本页的边界
`reverse_parking_planner`	倒车入库该走什么轨迹	只管几何，不管告警
`braking_distance_check`	从看见到停住要几米	只管纵向距离
`turning_sweep_check`	转弯时车身扫过多宽	只管横向包络
`twist_to_control`	速度指令 → 转角	只管执行量换算
`ultrasonic_rear_alert`	距离在告警边界上来回时该怎么叫	只管分级、迟滞、帧数确认

常见问题

为什么障碍物退到 1.9 m 还显示「提示」？ 提示级的退出阈值是 2.20 m，1.9 m 还没退出去。这是迟滞的设计，避免边界抖动。

一帧读到 2.90 m 为什么没把级别清掉？ 降级要连续 release_frames 帧都退出去，单帧跳变会被吃掉。

为什么「覆盖全部通道」会失败？ 它检查的是场景覆盖：读数里只有一路进过告警区间时判失败，提示换一个有代表性的场景。

Melodic 上日志报 UnicodeEncodeError？ Python 2.7 下 rospy 的日志格式化对非 ASCII unicode 会炸，节点里的日志统一走 _log() 转成 byte str。

本页内容由大模型辅助整理

本页的代码、测试与说明由作者与大模型协作完成，提交内容由作者负责。

服务调用：`rosservice call /rear_alert/simulate`

除了四路 latched 话题，节点还把「重算一次并给出报告」暴露成一个 std_srvs/Trigger 服务。它不依赖话题的历史值，调用一次就重跑整个判定过程，把「重算后的四条断言是否全过」放进 success、把一行 ASCII 摘要放进 message：

$ rosservice call /rear_alert/simulate
success: True
message: max_level=4 final_level=0 switches=3 asserts=4/4 passed=True

message 只放 ASCII 摘要（max_level 最高级别、final_level 末帧级别、 switches 切换次数、asserts 通过条数、passed 总结论）。原因很实际： rosservice call 会把中文转义成 \u5012\u8F66 这种形式，截图里根本没法读；完整的中文报告仍然在终端日志与 /rear_alert/report 话题里。

参数改动后不必重启节点，改完 rosparam set 再调一次服务即可拿到新报告； CI 或其它脚本也能以 success 为准做断言，不用解析文本。把 alert/confirm_frames 设成 1 再调用，可以现场看到 success: False 与 [FAIL] 无抖动。