[Feature] 将静态 TF 替换为更加友好的版本

[creeper5820]

背景

当前项目中使用 fast_tf 作为 TF（Transform）树管理库，但在实际使用中发现接口设计存在一些不够友好的地方。我们已经在 rmcs_auto_aim_v2 中实现了一个更友好的 static_tf 接口，希望评估是否可以替换 fast_tf。

接口对比

fast_tf 接口设计

定义方式：

// 需要为每个 Link 特化 Joint 模板
template <>
struct fast_tf::Joint<rmcs_description::OdomImu> : fast_tf::ModificationTrackable {
 using Parent = rmcs_description::PitchLink;
 Eigen::Quaterniond transform = Eigen::Quaterniond::Identity();
};

// 使用 JointCollection 作为容器
using Tf = fast_tf::JointCollection<
 GimbalCenterLink, YawLink, PitchLink, MuzzleLink, 
 TransmitterLink, CameraLink, OdomImu, ...>;

使用方式：

// 需要实例化对象
InputInterface<rmcs_description::Tf> rmcs_tf;

// 获取变换需要传入类型参数和实例
auto transform = fast_tf::lookup_transform<
 rmcs_description::BaseLink, 
 rmcs_description::OdomImu
>(*rmcs_tf);

// 设置变换需要实例
rmcs_tf->set_transform<From, To>(value);

特点：

• ✅ 类型安全（使用类型作为链接标识）
• ❌ 需要为每个 Link 编写模板特化代码
• ❌ 需要实例化 JointCollection 对象
• ❌ 接口分散（lookup_transform 是全局函数，set_transform 是成员函数）
• ❌ 错误提示不够友好（模板错误信息冗长）

static_tf 接口设计

定义方式：

// 使用嵌套 Joint 构造树结构，声明式风格
constexpr auto static_tf = Joint {
 Link<"0">(),
 Joint {
 Link<"0.0", Eigen::Isometry3d>(),
 Joint { Link<"0.0.0", Eigen::Isometry3d>() },
 },
 Joint {
 Link<"0.1", Eigen::Isometry3d>(),
 Joint { Link<"0.1.1", Eigen::Isometry3d>() },
 },
};
using SentryTf = decltype(static_tf);

使用方式：

// 静态方法，无需实例化
auto transform = SentryTf::look_up<"0.1.1", "0.0.0.0", Eigen::Isometry3d>();

// 获取/设置状态使用字符串名称
auto state = SentryTf::get_state<"0.0", Eigen::Isometry3d>();
SentryTf::set_state<"0.0">(Eigen::Isometry3d::Identity());

// 支持 YAML 序列化
auto result = serialize_from<SentryTf>(yaml);

特点：

• ✅ 声明式树结构定义，直观易读
• ✅ 使用 StaticString（编译时字符串）作为链接标识
• ✅ 静态接口，无需实例化
• ✅ 统一的接口设计（所有操作都是静态方法）
• ✅ 友好的中文错误提示
• ✅ 支持 YAML 序列化/反序列化
• ✅ 编译时树结构验证
• ⚠️ 使用字符串而非类型（类型安全性稍弱，但编译时检查）

功能对比

功能	fast_tf	static_tf
树结构定义	模板特化 + JointCollection	嵌套 Joint 构造
链接标识	类型（Type）	字符串（StaticString）
实例化	需要	不需要（静态）
获取变换	lookup_transform<From, To>(instance)	Tree::look_up<"from", "to", Type>()
设置变换	instance.set_transform<From, To>(value)	Tree::set_state<"name">(value)
获取状态	instance.get_transform<From, To>()	Tree::get_state<"name", Type>()
YAML 序列化	❌	✅
错误提示	模板错误（英文）	友好的中文提示
编译时验证	✅	✅
运行时性能	相同（都是编译时计算）	相同

待讨论的问题

1. 是否需要保持与 fast_tf 的兼容性？
2. 字符串标识 vs 类型标识的权衡
3. 迁移成本和风险评估
4. 性能对比（虽然理论上应该相同）

相关代码

• static_tf 实现：static_tf.hpp
• static_tf 测试：static_tf.cpp