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首页 › 业界区 › 安全 ›ROS1(20.04 noetic) + PX4 + AirSim

ROS1(20.04 noetic) + PX4 + AirSim

愆蟠唉 昨天 13:51
博客地址：https://www.cnblogs.com/zylyehuo/
参考视频： 保姆级教程~手把手教你实现 ROS2 + PX4 + AirSim 联动
博主使用的版本配置如下：


  • ROS： 20.04 noetic 【echo $ROS_DISTRO】
  • PX4： v1.13.2 【git describe --tags】
  • AirSim： 1.7.0 【找到\Unreal\Plugins\AirSim这个目录，进入后，打开AirSim.uplugin文件查看版本】
1.jpeg

最终效果

2.png

安装 ROS


  • 20.04 noetic
参考链接： 小鱼的一键安装系列
  1. wget http://fishros.com/install -O fishros && . fishros
复制代码
PX4 开发环境搭建


  • MAVROS + QGC + PX4
参考链接： PX4 仿真环境开发整理
参考链接： Linux系统 ubuntu20.04 无人机 PX4 开发环境搭建
遇到报错参考链接： make px4_sitl_default gazebo出错
遇到报错参考链接： Gazebo终端显示[Err] [InsertModelWidget.cc:403] Missing model.config for model
遇到报错参考链接： px4 运行mavros仿真
AirSim 仿真平台搭建


  • UE4 + AirSim
参考链接： 在Ubuntu系统中搭建Unreal4和AirSim环境
使用Airsim的ros包

参考链接： ubuntu20.04下载和使用Airsim的ros包
遇到报错参考链接： 解决Ubuntu系统下ROS包找不到问题：环境配置与路径检查详解
AirSim 配置文件修改

settings.json
  1. {
  2.     "SettingsVersion": 1.2,
  3.     "SimMode": "Multirotor",
  4.     "ClockType": "SteppableClock",
  5.     "Vehicles": {
  6.         "PX4": {
  7.             "VehicleType": "PX4Multirotor",
  8.             "UseSerial": false,
  9.             "LockStep": true,
  10.             "UseTcp": true,
  11.             "TcpPort": 4560,
  12.             "ControlPortLocal": 14030,
  13.             "ControlPortRemote": 14280,
  14.             "ControlIp": "remote",
  15.             "LocalHostIp": "192.168.1.5",
  16.             "Cameras": {
  17.                 "CameraDepth": {
  18.                     "CaptureSettings": [
  19.                         {
  20.                         "ImageType": 2,
  21.                         "Width": 800,
  22.                         "Height": 600,
  23.                         "FOV_Degrees": 120,
  24.                         "AutoExposureSpeed": 100,
  25.                         "AutoExposureBias": 0,
  26.                         "AutoExposureMaxBrightness": 0.64,
  27.                         "AutoExposureMinBrightness": 0.03,
  28.                         "MotionBlurAmount": 0,
  29.                         "TargetGamma": 1.0,
  30.                         "ProjectionMode": "",
  31.                         "OrthoWidth": 5.12
  32.                         }
  33.                     ],
  34.                     "NoiseSettings": [
  35.                         {
  36.                         "Enabled": false,
  37.                         "ImageType": 0,
  39.                         "RandContrib": 0.2,
  40.                         "RandSpeed": 100000.0,
  41.                         "RandSize": 500.0,
  42.                         "RandDensity": 2,
  44.                         "HorzWaveContrib":0.03,
  45.                         "HorzWaveStrength": 0.08,
  46.                         "HorzWaveVertSize": 1.0,
  47.                         "HorzWaveScreenSize": 1.0,
  49.                         "HorzNoiseLinesContrib": 1.0,
  50.                         "HorzNoiseLinesDensityY": 0.01,
  51.                         "HorzNoiseLinesDensityXY": 0.5,
  53.                         "HorzDistortionContrib": 1.0,
  54.                         "HorzDistortionStrength": 0.002
  55.                         }
  56.                     ],
  57.                     "Gimbal": {
  58.                         "Stabilization": 0,
  59.                         "Pitch": 0, "Roll": 0, "Yaw": 0
  60.                     },
  61.                     "X": 0, "Y": 0, "Z": -1,
  62.                     "Pitch": 0, "Roll": 0, "Yaw": 0,
  63.                     "UnrealEngine": {
  64.                         "PixelFormatOverride": [
  65.                             {
  66. <?xml version="1.0"?>
  67. <launch>
  68.   
  70.   
  71.   
  72.   
  73.   
  74.   
  76.   <include file="$(find mavros)/launch/px4.launch">
  77.    
  78.    
  79.    
  80.   </include>
  82.   
  83.   <node pkg="offboard_py" type="offb_node.py" name="offb_node_py" required="true" output="screen"/>
  84. </launch>"ImageType": 0,
  85. <?xml version="1.0"?>
  86. <launch>
  87.   
  89.   
  90.   
  91.   
  92.   
  93.   
  95.   <include file="$(find mavros)/launch/px4.launch">
  96.    
  97.    
  98.    
  99.   </include>
  101.   
  102.   <node pkg="offboard_py" type="offb_node.py" name="offb_node_py" required="true" output="screen"/>
  103. </launch>"PixelFormat": 0
  104.                             }
  105.                         ]
  106.                     }
  107.                 },
  108.                 "CameraImage": {
  109.                     "CaptureSettings": [
  110.                         {
  111.                         "ImageType": 0,
  112.                         "Width": 800,
  113.                         "Height": 600,
  114.                         "FOV_Degrees": 120,
  115.                         "AutoExposureSpeed": 100,
  116.                         "AutoExposureBias": 0,
  117.                         "AutoExposureMaxBrightness": 0.64,
  118.                         "AutoExposureMinBrightness": 0.03,
  119.                         "MotionBlurAmount": 0,
  120.                         "TargetGamma": 1.0,
  121.                         "ProjectionMode": "",
  122.                         "OrthoWidth": 5.12
  123.                         }
  124.                     ],
  125.                     "X": 0, "Y": 0, "Z": -1,
  126.                     "Pitch": 0, "Roll": 0, "Yaw": 0
  127.                 }
  128.             },
  129.             "Sensors":{
  130.                 "Magnetometer": {
  131.                     "SensorType": 4,
  132.                     "Enabled": true
  133.                 },
  134.                 "Barometer":{
  135.                     "SensorType": 1,
  136.                     "Enabled": true,
  137.                     "PressureFactorSigma": 0.0001825
  138.                 },
  139.                 "Imu": {
  140.                     "SensorType": 2,
  141.                     "Enabled" : true,
  142.                     "AngularRandomWalk": 0.3,
  143.                     "GyroBiasStabilityTau": 500,
  144.                     "GyroBiasStability": 4.6,
  145.                     "VelocityRandomWalk": 0.24,
  146.                     "AccelBiasStabilityTau": 800,
  147.                     "AccelBiasStability": 36
  148.                 },
  149.                 "Gps": {
  150.                     "SensorType": 3,
  151.                     "Enabled" : true,
  152.                     "EphTimeConstant": 0.9,
  153.                     "EpvTimeConstant": 0.9,
  154.                     "EphInitial": 25,
  155.                     "EpvInitial": 25,
  156.                     "EphFinal": 0.1,
  157.                     "EpvFinal": 0.1,
  158.                     "EphMin3d": 3,
  159.                     "EphMin2d": 4,
  160.                     "UpdateLatency": 0.2,
  161.                     "UpdateFrequency": 50,
  162.                     "StartupDelay": 1
  163.                 },
  164.                 "Lidar": {
  165.                     "SensorType": 6,
  166.                     "Enabled": true,
  167.                     "NumberOfChannels": 16,
  168.                     "RotationsPerSecond": 10,
  169.                     "PointsPerSecond": 100000,
  170.                     "X": 0, "Y": 0, "Z": -1,
  171.                     "Roll": 0, "Pitch": 0, "Yaw": 0,
  172.                     "VerticalFOVUpper": 10,
  173.                     "VerticalFOVLower": -10,
  174.                     "HorizontalFOVStart": -20,
  175.                     "HorizontalFOVEnd": 20,
  176.                     "DrawDebugPoints": true,
  177.                     "DataFrame": "SensorLocalFrame"
  178.                 },
  179.                 "DistanceDown": {
  180.                     "SensorType": 5,
  181.                     "Enabled" : true,
  182.                     "MinDistance": 0.1,
  183.                     "MaxDistance": 40,
  184.                     "X": 0, "Y": 0, "Z": -0.5,
  185.                     "Yaw": 0, "Pitch": -90, "Roll": 0,
  186.                     "DrawDebugPoints": true,
  187.                     "ExternalController": true
  188.                 }
  189.             },
  190.             "Parameters": {
  191.                 "NAV_RCL_ACT": 0,
  192.                 "NAV_DLL_ACT": 0,
  193.                 "COM_OBS_AVOID": 0
  194.             }
  195.         }
  196.     }
  197. }
复制代码
安装 Micro-XRCE-DDS-Agent

参考链接： Installing the Agent standalone


  • 安装指令
  1. $ git clone https://github.com/eProsima/Micro-XRCE-DDS-Client.git
  3. $ cd Micro-XRCE-DDS-Client
  5. $ mkdir build && cd build
  7. $ cmake ..
  9. $ make -j8
  11. $ sudo make install
  13. $ sudo ldconfig /usr/local/lib/
  15. $ MicroXRCEAgent --help
复制代码
开发流程

参考链接： MAVROS Offboard control example (Python)
  1. yehuo@zyl:~$ mkdir px4_airsim_ros1_ws
  3. yehuo@zyl:~$ cd px4_airsim_ros1_ws
  5. yehuo@zyl:~/px4_airsim_ros1_ws$ mkdir src
  7. yehuo@zyl:~/px4_airsim_ros1_ws$ cd src
  9. yehuo@zyl:~/px4_airsim_ros1_ws/src$ catkin_create_pkg offboard_py rospy
  11. yehuo@zyl:~/px4_airsim_ros1_ws/src$ cd ..
  13. yehuo@zyl:~/px4_airsim_ros1_ws$ catkin build
  15. yehuo@zyl:~/px4_airsim_ros1_ws$ source devel/setup.bash
  17. yehuo@zyl:~/px4_airsim_ros1_ws$ roscd offboard_py
  19. yehuo@zyl:~/px4_airsim_ros1_ws/src/offboard_py$ mkdir scripts
  21. yehuo@zyl:~/px4_airsim_ros1_ws/src/offboard_py$ cd scripts
  23. yehuo@zyl:~/px4_airsim_ros1_ws/src/offboard_py/scripts$ touch offb_node.py
  25. yehuo@zyl:~/px4_airsim_ros1_ws/src/offboard_py/scripts$ chmod +x offb_node.py
复制代码
offb_node.py
  1. """
  2. * File: offb_node.py
  3. * Stack and tested in Gazebo 9 SITL
  4. """
  6. #! /usr/bin/env python
  8. import rospy
  9. from geometry_msgs.msg import PoseStamped
  10. from mavros_msgs.msg import State
  11. from mavros_msgs.srv import CommandBool, CommandBoolRequest, SetMode, SetModeRequest
  13. current_state = State()
  15. def state_cb(msg):
  16.     global current_state
  17.     current_state = msg
  20. if __name__ == "__main__":
  21.     rospy.init_node("offb_node_py")
  23.     state_sub = rospy.Subscriber("mavros/state", State, callback = state_cb)
  25.     local_pos_pub = rospy.Publisher("mavros/setpoint_position/local", PoseStamped, queue_size=10)
  27.     rospy.wait_for_service("/mavros/cmd/arming")
  28.     arming_client = rospy.ServiceProxy("mavros/cmd/arming", CommandBool)
  30.     rospy.wait_for_service("/mavros/set_mode")
  31.     set_mode_client = rospy.ServiceProxy("mavros/set_mode", SetMode)
  34.     # Setpoint publishing MUST be faster than 2Hz
  35.     rate = rospy.Rate(20)
  37.     # Wait for Flight Controller connection
  38.     while(not rospy.is_shutdown() and not current_state.connected):
  39.         rate.sleep()
  41.     pose = PoseStamped()
  43.     pose.pose.position.x = 0
  44.     pose.pose.position.y = 0
  45.     pose.pose.position.z = 2
  47.     # Send a few setpoints before starting
  48.     for i in range(100):
  49.         if(rospy.is_shutdown()):
  50.             break
  52.         local_pos_pub.publish(pose)
  53.         rate.sleep()
  55.     offb_set_mode = SetModeRequest()
  56.     offb_set_mode.custom_mode = 'OFFBOARD'
  58.     arm_cmd = CommandBoolRequest()
  59.     arm_cmd.value = True
  61.     last_req = rospy.Time.now()
  63.     while(not rospy.is_shutdown()):
  64.         if(current_state.mode != "OFFBOARD" and (rospy.Time.now() - last_req) > rospy.Duration(5.0)):
  65.             if(set_mode_client.call(offb_set_mode).mode_sent == True):
  66.                 rospy.loginfo("OFFBOARD enabled")
  68.             last_req = rospy.Time.now()
  69.         else:
  70.             if(not current_state.armed and (rospy.Time.now() - last_req) > rospy.Duration(5.0)):
  71.                 if(arming_client.call(arm_cmd).success == True):
  72.                     rospy.loginfo("Vehicle armed")
  74.                 last_req = rospy.Time.now()
  76.         local_pos_pub.publish(pose)
  78.         rate.sleep()
复制代码
  1. yehuo@zyl:~/px4_airsim_ros1_ws/src/offboard_py/scripts$ roscd offboard_py
  3. yehuo@zyl:~/px4_airsim_ros1_ws/src/offboard_py$ mkdir launch
  5. yehuo@zyl:~/px4_airsim_ros1_ws/src/offboard_py$ cd launch
  7. yehuo@zyl:~/px4_airsim_ros1_ws/src/offboard_py/launch$ touch start_offb.launch
复制代码
start_offb.launch
  1. <?xml version="1.0"?>
  2. <launch>
  3.   
  5.   
  6.   
  7.   
  8.   
  9.   
  11.   <include file="$(find mavros)/launch/px4.launch">
  12.    
  13.    
  14.    
  15.   </include>
  17.   
  18.   <node pkg="offboard_py" type="offb_node.py" name="offb_node_py" required="true" output="screen"/>
  19. </launch>
复制代码
  1. yehuo@zyl:~/px4_airsim_ros1_ws/src/offboard_py/launch$ roslaunch offboard_py start_offb.launch
复制代码
3.png


流程框架整理


  • step1: 启动 AirSim
  • step2: 启动 PX4
  1. yehuo@zyl:~/下载/PX4_Firmware$ make px4_sitl_default none_iris
复制代码

  • step3： 启动 DDS
  1. yehuo@zyl:~$ MicroXRCEAgent udp4 -p 8888
复制代码

  • step4： 启动 MAVROS （Python版本）
  1. yehuo@zyl:~$ roscore
复制代码
  1. yehuo@zyl:~$ roslaunch offboard_py start_offb.launch
复制代码

  • step5: 查看话题是否成功获取
  1. yehuo@zyl:~$ rostopic list
复制代码
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