ArduPilot+mavros+gazebo+QGC 联合仿真初体验

FKUAV

开篇先直接上最终效果图：


实现内容与PX4官网代码功能类似，四旋翼飞机自动起飞至2.5m高度，悬停一定时间，然后自主降落。记录如下几个需要注意的地方：
1. 一共使用到三个文件夹，其中第一个为源代码，第二个为参照官网下载的gazebo地图信息，第三个为ROS功能包。


2. 第二个gazebo地图需要在github上下载然后编译
git clone <a href="https://github.com/khancyr/ardupilot_gazebo" target="_blank">https://github.com/khancyr/ardupilot_gazebo</a>
cd ardupilot_gazebo
mkdir build
cd build
cmake ..
make -j4
sudo make install然后，注意要把环境变量配置好，参照github上的说法如下：
echo 'source /usr/share/gazebo/setup.sh' >> ~/.bashrc
Set Path of Gazebo Models (Adapt the path to where to clone the repo)
echo 'export GAZEBO_MODEL_PATH=~/ardupilot_gazebo/models' >> ~/.bashrc
Set Path of Gazebo Worlds (Adapt the path to where to clone the repo)
echo 'export GAZEBO_RESOURCE_PATH=~/ardupilot_gazebo/worlds:${GAZEBO_RESOURCE_PATH}' >> ~/.bashrc
source ~/.bashrc配置好的环境变量截图如下：


3. 启动 gazebo 地图为
gazebo --verbose worlds/iris_arducopter_runway.world注：
1）在启动过程中，存在一直download的情况，需要下载gazebo的地图包（从百度云盘直接下载即可），然后解压到 ~/.gazebo下（若没有worlds文件夹，则创建文件夹）如下图所示：


2）启动gazebo地图的时候，发现 四轴云台链接件 需要下载，故在模型中直接选择屏蔽，即最终的仿真中该部件缺失。方法为找到下图中的 model.sdf 文件。


将其中的云台相关部分屏蔽掉。


此时，即可正常启动gazebo环境，如下图所示。


4.按照官网方式，打开ArduPilot代码中的sitl模式，命令为（可以理解为ArduPilot中的sitl模式调用的为Tools/autotest/sim_vehicle.py文件）。
cd ~/ardupilot/ArduCopter
../Tools/autotest/sim_vehicle.py -f gazebo-iris --console --map后面的参数--console为打开显示端，--map为打开地图。如下图所示。


此时，已经完成了ArduPilot的 sitl 模式与 gezebo 联合调试。（左下角的报错为地图未成功加载完毕，会不停的从网络上下载相应的地图）。
5. 此时，打开QGC会自动的链接上ArduPilot，即可完成直接的通信。同时可以在QGC上实现相应的动作。


6. 最后是ROS和mavros部分。功能包的创建和编译首先参照官网。和前面写的博客推文一致，增加了offboard模式的结点。（这里，对应ArduPilot代码，没有对应的`offboard`模式，我采用GUIDED模式进行，但是guide模式并非offboard模式）。按照官网说明，拷贝从mavros代码包中拷贝apm.launch到自己建的ROS功能包中。
Let’s copy MAVROS default launchfile for ArduPilot :
roscp mavros apm.launch apm.launch然后编辑apm.launch文件，修改对应的端口。
<arg name="fcu_url" default="udp://127.0.0.1:14551@14555" />在本次实验中，从下句输出信息可以看出，共打开了127.0.0.1:14550,14551端口。其中一个分配给QGC，另一个分配给mavros即可。
"--master" "tcp:127.0.0.1:5760" "--sitl" "127.0.0.1:5501"
"--out" "127.0.0.1:14550" "--out" "127.0.0.1:14551" "--map" "--console"7. 最后，通过ROSlaunch启动对应的ros结点，完成四旋翼的起飞，悬停和降落功能。运行指令为：
roslaunch apm_mavros apm.launch

其中ROS的代码部分，主要是为了实现功能，粘贴主要部分如下：
  if(!current_state.armed && tmp)
   {
       arming_client.call(arm_cmd);
       tmp = 1;
       ROS_INFO("Call for arm!");
   }
   if(arm_cmd.response.success)
   {
        take_off.request.altitude = 2.5;
        if(!take_off.response.success && tmp)
        {
            tmp = 0;
            set_takeoff_client.call(take_off);
            ROS_INFO("Call for takeoff");
                   // sleep(10);
        }
        if(take_off.response.success)
        {
          // ROS_INFO("Takeoff successfully!");
           count++;
        }
   }
   if(count>300)
   {
       mode_rtl_ok = 1;
       offb_set_mode.request.custom_mode = "RTL";
       set_mode_client.call(offb_set_mode);
   }  

总结：至此，ROS/Mavros + gazebo 与PX4 和ArduPilot的 sitl 仿真均已经验证实现过了。根据个人经验感觉，PX4代码对这一套仿真流程支持要好一些，主要因为提供的代码很全，并且有比较详细的讲解。附带诸如lidar, camera等插件多，mavros等内容有较好的理解。相比之下，ArduPilot的官网信息也有很多需要维护和修改，存在一定的坑（此处对大神无效）。
当然，这一套仿真流程主要是用在swarm, SLAM等上面，PX4的代码维护者很多也都是机器视觉方面的。ArduPilot的代码维护和变动感觉要大一些，后面会推出UAVCAN，还有Lua脚本等高端玩法，加入了无人船，Rover 等。

本文选自阿木社区[仿真开发] ArduPilot+mavros+gazebo+QGC联合仿真初体验，感谢作者chasing的贡献。

青岛大疆守强

博主，如果接下来我想对场景中的飞机进行模式或者键盘控制，应该从哪入手呢？有什么建议嘛？谢谢