【科研纪实】ROS下基于视觉的无人机室内定点飞行全程记录（T265+PX4+mavros）

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【科研纪实】ROS下基于视觉的无人机室内定点飞行全程记录（T265+PX4+mavros）

2024-06-18 11:03| 来源: 网络整理| 查看: 265

【基本完结】本文记录利用Pixhawk4、Ubuntu 18.04、ROS Melodic、T265、机载电脑实现四旋翼无人机在室内无GPS情况下的定点稳定飞行。

目录第一部分：资源配置一、硬件配置二、软件配置三、环境配置1、准备工作2、安装PX4环境3、配置ROS环境4、安装mavros5、配置T265环境6、配置坐标转换包7、修改QGC参数第二部分：分块测试一、无人机本体测试二、ros通讯测试三、T265测试四、mavros通讯测试五、坐标转换功能测试六、激光定高功能测试第三部分：联机测试一、整机安装二、飞行验证

第一部分：资源配置一、硬件配置指标参数机架型号DJi F450电机型号朗宇 A2212电子调速器好盈科技 XRotor A20供电系统格氏 4S 5300mAh遥控器天地飞 ET07飞行控制器Pixhawk 4数传模块P900视觉里程计Intel T265激光传感器北醒 TFmini机载处理器AAEON 研扬 UP squared X86开发板二、软件配置指标参数地面站QGroundControl机载系统Ubuntu 18.04ROS版本Melodic 三、环境配置

划重点：请一定按照先改系统参数，设置网络源→搭建px4工具链→配置ros环境→安装mavros→配置T265→安装QGC的顺序进行，否则会出现px4在环仿真不通过等报错情况

1、准备工作

机载处理器下安装Ubuntu 18.04系统，修改网络源、安装Python2.7、更改hosts文件，详情可参考第三步的超链接在这里插入图片描述

2、安装PX4环境

参考链接：配置PX4工具链，安装QGC

bash git clone https://github.com/PX4/Firmware.git --recursive cd Firmware/Tools/setup/ ./ubuntu reboot //至官网下载QGC，之后进入下载所在目录 chmod +x ./QGroundControl.AppImage ./QGroundControl.AppImage

在这里插入图片描述

3、配置ROS环境

参考链接：Ubuntu 18.04下配置ROS Melodic环境

//此次使用的是中科大源，若阅读者所用非此源，可参考http://wiki.ros.org/ROS/Installation/UbuntuMirrors更换相关命令 sudo sh -c '. /etc/lsb-release && echo "deb http://mirrors.ustc.edu.cn/ros/ubuntu/ `lsb_release -cs` main" > /etc/apt/sources.list.d/ros-latest.list' sudo apt-key adv --keyserver 'hkp://keyserver.ubuntu.com:80' --recv-key C1CF6E31E6BADE8868B172B4F42ED6FBAB17C654 sudo apt update sudo apt install ros-melodic-desktop-full sudo apt install python-rosdep sudo rosdep init rosdep update echo "source /opt/ros/melodic/setup.bash" >> ~/.bashrc source ~/.bashrc sudo apt install python-rosdep python-rosinstall python-rosinstall-generator python-wstool build-essential

在这里插入图片描述

4、安装mavros

参考链接：二进制安装mavros环境

sudo apt-get install ros-melodic-mavros ros-melodic-mavros-extras wget https://raw.githubusercontent.com/mavlink/mavros/master/mavros/scripts/install_geographiclib_datasets.sh sudo bash ./install_geographiclib_datasets.sh

在这里插入图片描述

5、配置T265环境 //注册服务器公钥 sudo apt-key adv --keyserver keys.gnupg.net --recv-key F6E65AC044F831AC80A06380C8B3A55A6F3EFCDE || sudo apt-key adv --keyserver hkp://keyserver.ubuntu.com:80 --recv-key F6E65AC044F831AC80A06380C8B3A55A6F3EFCDE //将服务器添加到公钥之中 sudo add-apt-repository "deb http://realsense-hw-public.s3.amazonaws.com/Debian/apt-repo bionic main" -u //安装库文件 sudo apt-get install librealsense2-dkms sudo apt-get install librealsense2-utils //安装开发人员包和调试工具包 sudo apt-get install librealsense2-dev sudo apt-get install librealsense2-dbg //补充配置相关驱动和依赖 sudo apt-get install ros-melodic-realsense2-camera sudo apt install ros-melodic-cv-bridge ros-melodic-image-transport ros-melodic-tf ros-melodic-diagnostic-updater ros-melodic-ddynamic-reconfigure //安装Realsense SDK git clone https://github.com/IntelRealSense/librealsense.git //编译准备工作 cd librealsense mkdir build cd build cmake ../ -DCMAKE_BUILD_TYPE=Release -DBUILD_EXAMPLES=true \ -DFORCE_RSUSB_BACKEND=ON -DBUILD_WITH_TM2=false -DIMPORT_DEPTH_CAM_FW=false //编译 sudo make uninstall && make clean && make && sudo make install //配置ROS Wrapper for Intel RealSense //创建ROS工作空间 mkdir -p ~/catkin_ws/src cd ~/catkin_ws/src //下载realsense-ros 2.2.7版本，安装依赖项 git clone -b 2.2.7 https://github.com/IntelRealSense/realsense-ros.git sudo apt-get install ros-melodic-ddynamic-reconfigure //初始化工作空间 catkin_init_workspace cd .. //编译工作空间 catkin_make clean catkin_make -DCATKIN_ENABLE_TESTING=False -DCMAKE_BUILD_TYPE=Release catkin_make install //增加环境变量 gedit ~/.bashrc source ~/catkin_ws/devel/setup.bash export ROS_PACKAGE_PATH=${ROS_PACKAGE_PATH}:~/catkin_ws/

在这里插入图片描述

6、配置坐标转换包 //下载坐标转换工具，编译工作空间 mkdir -p ~/vision_ws/src cd vision_ws/src git clone https://github.com/thien94/vision_to_mavros.git catkin_init_workspace cd .. catkin_make //配置环境变量 gedit ~/.bashrc source ~/vision_ws/devel/setup.bash export ROS_PACKAGE_PATH=${ROS_PACKAGE_PATH}:~/vision_ws/ //修改配置参数 cd vision_ws/src/vision_to_mavros/launch vim t265_all_nodes.launch //将修改为

在这里插入图片描述

7、修改QGC参数参数名称设置值MPC_XY_VEL_MAX0.50m/sMPC_Z_VEL_MAX_DN0.500m/sMPC_Z_VEL_MAX_UP0.500m/sPWM_MAX2200usPWM_MIN1400usCBRK_USB_CHK197848EKF2_AID_MASK24EKF2_HGT_MODERange sensorSENR_TEL2_BAUDAutoSENS_TFMINI_CFGTELEM2划重点：在设置SENR_TEL2_BAUD时，如果找不到这个参数，就先不要修改SENS_TFMINI_CFG，而是将GPS的端口为TELEM2，然后重启，看是否有设置SENR_TEL2_BAUD的选项；如果还是没有，就重置所有参数，再设置机架，然后设置GPS的端口为TELEM2，重启，再设置SENR_TEL2_BAUD。设置完SENR_TEL2_BAUD后，再把GPS的端口设回默认，再把SENS_TFMINI_CFG的端口设为TELEM2 在这里插入图片描述

第二部分：分块测试一、无人机本体测试

1、无人机组装完成后，通过USB连接pixhawk下载固件 2、对无人机进行姿态校准 3、对无人机遥控器进行校准 4、对无人机电池电调进行校准 5、打开遥控器，右下解锁，检查电机转向

二、ros通讯测试

打开三个终端，分别运行roscore、rosrun turtlesim turtlesim_node、rosrun turtlesim turtle_teleop_key三条指令，如在第二个终端中能够出现小乌龟，并且最后一个终端中按→↑↓←能够移动小乌龟，那么可见ROS安装成功。在这里插入图片描述

三、T265测试

运行roslaunch realsense2_camera demo_t265.launch，会自动打开rviz，将fixed frame宣威camera_link，调用两个鱼眼摄像头，移动T265，可见位置变化，则说明安装成功。在这里插入图片描述

四、mavros通讯测试

将PX4与机载电脑相连，运行roslaunch mavros px4.launch指令，若能出现如下现象，则证明mavros与px4通讯成功。在这里插入图片描述

五、坐标转换功能测试

将PX4和T265与机载电脑相连，依次运行指令roslaunch realsense2_camera rs_t265.launch、roslaunch mavros px4.launch、roslaunch vision_to_mavros t265_tf_to_mavros.launch，正常运行会出现如下效果：在这里插入图片描述

六、激光定高功能测试

定点手动飞行，地面站监控飞行高度

第三部分：联机测试一、整机安装

将T265、PX4、机载电脑、电池、激光传感器等元器件合理布局于F450机架之上。

二、飞行验证

具体操作步骤如下，请严格按照顺序进行，否则很容易造成mavros中断 1、下桨，给pixhawk4通电、解锁； 2、美国手遥控器左内八解锁，推动油门听电机转速是否变化，若有变化，进行下一步； 3、给机载电脑通电，打开终端运行指令：roslaunch vision_to_mavros t265_all_nodes.launch，运行rostopic echo mavros/vision_pose/pose若能查看到位置数据，那么可以上桨；在这里插入图片描述 4、美国手遥控器切position模式，左内八解锁，电机转动一会之后，推动油门杆使无人机起飞，保持油门中位，无人机定点飞行，若一切正常，可见无人机悬空在起飞位置。

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