PX4 avoidance学习

已于 2024-04-22 16:09:04 修改
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文章标签： 学习
于 2024-04-15 10:16:56 首次发布
版权声明：本文为博主原创文章，遵循 CC 4.0 BY-SA 版权协议，转载请附上原文出处链接和本声明。
本文链接：https://blog.youkuaiyun.com/jike28/article/details/136721625
版权
博客介绍了ROS相关的开源库，如Eigen、catkintools等，解释了FOV、FCU、三维坐标系、SLAM等名称概念，还涉及代码阅读、PX4 firmware与PX4 avoidance通信、PX4 - avoidance编译、仿真运行进程、librealsense安装以及启动等内容。

摘要生成于 C知道 ，由 DeepSeek-R1 满血版支持， 前往体验 >

1. 开源库

1.1. Eigen

3.4.0 · libeigen / eigen · GitLabEigen 3.4.0 has been released on August 18, 2021. This is a new major release of Eigen 3.4.0. Notice: that 3.4.x will be the last major...icon-default.png?t=N7T8https://gitlab.com/libeigen/eigen/-/releases/3.4.0

1.1.1. Eigen::Vector3f

【GAMES101】eigen常用语法_eigen 定义三维向量-优快云博客

1.2. catkintools

ROS 2设计文章系列之三——通用构建工具开发设计 - 知乎

1.3. rviz

ROS自学笔记七：Rviz简介 - 知乎

1.4. Nodelet

ROS系列之Nodelet---基础知识-优快云博客

1.5. tf

tf：transform，ROS中管理3D坐标系变换的工具。

tf之static_transform_publisher-优快云博客

2. 名称解释

1.2.1. FOV：Field of View of the sensor

光学镜头基本的参数和术语解释-电子发烧友网

是指镜头能拍摄到的最大视场范围。

视场角可分为对角线视场角（FOV-D)、水平视场角（FOV-H)、以及垂直视场角（FOV-V）。

对角线视场角最大，水平视场角次之，垂直视场角最小。通常我们所讲的视场角一般是指数码摄像模组的对角线视场角。

1.2.2. FCU

飞行控制组件

1.2.3. 三维坐标系

原文地址：【鸢尾花书系列】数学要素-Chapter6三维坐标系 - 知乎

三维空间中也可以构造类似平面极坐标的坐标系统。书中给我们讲解了两种坐标：

球坐标系 (spherical coordinate system) 和圆柱坐标系 (cylindrical coordinate system)

球坐标系

我们如果要在空间中定位点除了基本的xyz还有怎样的方法能定位？
大学物理中我们学过自由度是指描述一个系统状态所需独立参数的个数。
在物理学中，自由度可以用来描述一个系统的最小坐标数
  1. 其中，r 是 P 与原点 O 之间距离，也叫径向距离 (radial distance)；
  2. θ 是 OP 连线和 z 轴正方向夹角，叫做极角 (polar angle)；
  3. OP 连线在 xy 平面投影 线为 OH，φ 是 OH 和 x 轴正方向夹角，叫做方位角 (azimuth angle)。

1.2.4. SLAM

Simultaneous Localization and Mapping：同步定位和地图绘制

3. 代码阅读

local_scanner.h

4. PX4 firmware与PX4 avoidance的通信

参考文档 ：

Path Planning Interface | PX4 User Guide (main)

5. PX4-avoidance编译

假设px4-avoidance的代码放在目录：~/catkin_ws/src

编译完成后，相关的可执行程序和动态库会生成在：/root/catkin_ws/devel/

root@ubuntu:~/catkin_ws/devel# ls -lh
total 44K
lrwxrwxrwx  1 root root   63 Mar 14 05:33 cmake.lock -> /root/catkin_ws/devel/.private/catkin_tools_prebuild/cmake.lock
lrwxrwxrwx  1 root root   59 Mar 14 05:33 env.sh -> /root/catkin_ws/devel/.private/catkin_tools_prebuild/env.sh
drwxr-xr-x  5 root root 4.0K Mar 14 05:34 include
drwxr-xr-x  8 root root 4.0K Mar 14 05:34 lib
lrwxrwxrwx  1 root root   69 Mar 14 05:33 local_setup.bash -> /root/catkin_ws/devel/.private/catkin_tools_prebuild/local_setup.bash
lrwxrwxrwx  1 root root   67 Mar 14 05:33 local_setup.sh -> /root/catkin_ws/devel/.private/catkin_tools_prebuild/local_setup.sh
lrwxrwxrwx  1 root root   68 Mar 14 05:33 local_setup.zsh -> /root/catkin_ws/devel/.private/catkin_tools_prebuild/local_setup.zsh
lrwxrwxrwx  1 root root   63 Mar 14 05:33 setup.bash -> /root/catkin_ws/devel/.private/catkin_tools_prebuild/setup.bash
lrwxrwxrwx  1 root root   61 Mar 14 05:33 setup.sh -> /root/catkin_ws/devel/.private/catkin_tools_prebuild/setup.sh
lrwxrwxrwx  1 root root   67 Mar 14 05:33 _setup_util.py -> /root/catkin_ws/devel/.private/catkin_tools_prebuild/_setup_util.py
lrwxrwxrwx  1 root root   62 Mar 14 05:33 setup.zsh -> /root/catkin_ws/devel/.private/catkin_tools_prebuild/setup.zsh
drwxr-xr-x 10 root root 4.0K Mar 14 05:34 share

root@ubuntu:~/catkin_ws/devel/lib# ls -lh
total 44K
drwxr-xr-x 2 root root 4.0K Mar 14 05:33 avoidance
drwxr-xr-x 2 root root 4.0K Mar 14 05:34 global_planner
lrwxrwxrwx 1 root root   60 Mar 14 05:33 libavoidance.so -> /root/catkin_ws/devel/.private/avoidance/lib/libavoidance.so
lrwxrwxrwx 1 root root   70 Mar 14 05:34 libglobal_planner.so -> /root/catkin_ws/devel/.private/global_planner/lib/libglobal_planner.so
lrwxrwxrwx 1 root root   76 Mar 14 05:34 liblocal_planner_nodelet.so -> /root/catkin_ws/devel/.private/local_planner/lib/liblocal_planner_nodelet.so
lrwxrwxrwx 1 root root   68 Mar 14 05:34 liblocal_planner.so -> /root/catkin_ws/devel/.private/local_planner/lib/liblocal_planner.so
lrwxrwxrwx 1 root root   82 Mar 14 05:34 libsafe_landing_planner.so -> /root/catkin_ws/devel/.private/safe_landing_planner/lib/libsafe_landing_planner.so
drwxr-xr-x 2 root root 4.0K Mar 14 05:34 local_planner
drwxr-xr-x 2 root root 4.0K Mar 14 05:34 pkgconfig
drwxr-xr-x 3 root root 4.0K Mar 14 05:34 python3
drwxr-xr-x 2 root root 4.0K Mar 14 05:34 safe_landing_planner
root@ubuntu:~/catkin_ws/devel/lib/local_planner# ls -lh
total 4.0K
lrwxrwxrwx 1 root root 81 Mar 14 05:34 local_planner_node -> /root/catkin_ws/devel/.private/local_planner/lib/local_planner/local_planner_node

6. 仿真运行中的进程 

root@ubuntu:~/catkin_ws/devel/lib/local_planner# ps -ef|grep local_planner
root      128587   50740  2 22:25 pts/1    00:00:00 /usr/bin/python3 /opt/ros/noetic/bin/roslaunch local_planner local_planner_stereo.launch
root      128649  128587 14 22:25 ?        00:00:03 /root/catkin_ws/devel/lib/local_planner/local_planner_node __name:=local_planner_node __log:=/root/.ros/log/c3e8d96e-ed8c-11ee-8ddd-b3c7839cdd97/local_planner_node-9.log
root      128656  128587 21 22:25 ?        00:00:05 /opt/ros/noetic/lib/rviz/rviz -d /root/catkin_ws/src/avoidance/local_planner/resource/local_planner.rviz __name:=rviz __log:=/root/.ros/log/c3e8d96e-ed8c-11ee-8ddd-b3c7839cdd97/rviz-10.log
root      129066    1943  0 22:25 pts/0    00:00:00 grep --color=auto local_planner

root@ubuntu:~/catkin_ws/devel/lib/local_planner# ps -ef|grep avoid
root      128631  128587  0 22:25 ?        00:00:00 /bin/sh /opt/ros/noetic/lib/gazebo_ros/gzserver -e ode /root/catkin_ws/src/avoidance/avoidance/sim/worlds/simple_obstacle.world __name:=gazebo __log:=/root/.ros/log/c3e8d96e-ed8c-11ee-8ddd-b3c7839cdd97/gazebo-6.log
root      128656  128587 35 22:25 ?        00:00:34 /opt/ros/noetic/lib/rviz/rviz -d /root/catkin_ws/src/avoidance/local_planner/resource/local_planner.rviz __name:=rviz __log:=/root/.ros/log/c3e8d96e-ed8c-11ee-8ddd-b3c7839cdd97/rviz-10.log
root      128839  128631 29 22:25 ?        00:00:28 gzserver -e ode /root/catkin_ws/src/avoidance/avoidance/sim/worlds/simple_obstacle.world -s /opt/ros/noetic/lib/libgazebo_ros_paths_plugin.so -s /opt/ros/noetic/lib/libgazebo_ros_api_plugin.so __name:=gazebo __log:=/root/.ros/log/c3e8d96e-ed8c-11ee-8ddd-b3c7839cdd97/gazebo-6.log
root      129071    1943  0 22:27 pts/0    00:00:00 grep --color=auto avoid

root@ubuntu:~/catkin_ws/devel/lib/local_planner# ps -ef|grep px4
root      128620  128587 18 22:25 ?        00:00:24 /root/Firmware/Firmware/build/px4_sitl_default/bin/px4 /root/Firmware/Firmware/build/px4_sitl_default/etc -s etc/init.d-posix/rcS -i 0 __name:=sitl_0 __log:=/root/.ros/log/c3e8d96e-ed8c-11ee-8ddd-b3c7839cdd97/sitl_0-4.log
root@ubuntu:~/Firmware/Firmware/build/px4_sitl_default/bin# ps -ef|grep ros
root      128587   50740  0 22:25 pts/1    00:00:01 /usr/bin/python3 /opt/ros/noetic/bin/roslaunch local_planner local_planner_stereo.launch
root      128595  128587  0 22:25 ?        00:00:01 /usr/bin/python3 /opt/ros/noetic/bin/rosmaster --core -p 11311 -w 3 __log:=/root/.ros/log/c3e8d96e-ed8c-11ee-8ddd-b3c7839cdd97/master.log
root      128605  128587  1 22:25 ?        00:00:09 /opt/ros/noetic/lib/rosout/rosout __name:=rosout __log:=/root/.ros/log/c3e8d96e-ed8c-11ee-8ddd-b3c7839cdd97/rosout-1.log
root      128613  128587  2 22:25 ?        00:00:19 /opt/ros/noetic/lib/tf/static_transform_publisher 0 0 0 -1.57 0 -1.57 fcu camera_link 10 __name:=tf_depth_camera __log:=/root/.ros/log/c3e8d96e-ed8c-11ee-8ddd-b3c7839cdd97/tf_depth_camera-2.log
root      128614  128587  3 22:25 ?        00:00:25 python3 /opt/ros/noetic/lib/rqt_reconfigure/rqt_reconfigure __name:=rqt_reconfigure __log:=/root/.ros/log/c3e8d96e-ed8c-11ee-8ddd-b3c7839cdd97/rqt_reconfigure-3.log
root      128620  128587 18 22:25 ?        00:02:13 /root/Firmware/Firmware/build/px4_sitl_default/bin/px4 /root/Firmware/Firmware/build/px4_sitl_default/etc -s etc/init.d-posix/rcS -i 0 __name:=sitl_0 __log:=/root/.ros/log/c3e8d96e-ed8c-11ee-8ddd-b3c7839cdd97/sitl_0-4.log
root      128626  128587  5 22:25 ?        00:00:40 /opt/ros/noetic/lib/mavros/mavros_node __name:=mavros __log:=/root/.ros/log/c3e8d96e-ed8c-11ee-8ddd-b3c7839cdd97/mavros-5.log
root      128631  128587  0 22:25 ?        00:00:00 /bin/sh /opt/ros/noetic/lib/gazebo_ros/gzserver -e ode /root/catkin_ws/src/avoidance/avoidance/sim/worlds/simple_obstacle.world __name:=gazebo __log:=/root/.ros/log/c3e8d96e-ed8c-11ee-8ddd-b3c7839cdd97/gazebo-6.log
root      128641  128587 18 22:25 ?        00:02:12 /opt/ros/noetic/lib/stereo_image_proc/stereo_image_proc __name:=stereo_image_proc __log:=/root/.ros/log/c3e8d96e-ed8c-11ee-8ddd-b3c7839cdd97/stereo-stereo_image_proc-8.log
root      128649  128587 15 22:25 ?        00:01:51 /root/catkin_ws/devel/lib/local_planner/local_planner_node __name:=local_planner_node __log:=/root/.ros/log/c3e8d96e-ed8c-11ee-8ddd-b3c7839cdd97/local_planner_node-9.log
root      128656  128587 86 22:25 ?        00:10:15 /opt/ros/noetic/lib/rviz/rviz -d /root/catkin_ws/src/avoidance/local_planner/resource/local_planner.rviz __name:=rviz __log:=/root/.ros/log/c3e8d96e-ed8c-11ee-8ddd-b3c7839cdd97/rviz-10.log
root      128839  128631 27 22:25 ?        00:03:16 gzserver -e ode /root/catkin_ws/src/avoidance/avoidance/sim/worlds/simple_obstacle.world -s /opt/ros/noetic/lib/libgazebo_ros_paths_plugin.so -s /opt/ros/noetic/lib/libgazebo_ros_api_plugin.so __name:=gazebo __log:=/root/.ros/log/c3e8d96e-ed8c-11ee-8ddd-b3c7839cdd97/gazebo-6.log
root      129340    1943  0 22:37 pts/0    00:00:00 grep --color=auto ros

7. 安装librealsense

更新kernel：sudo apt-get update && sudo apt-get upgrade && sudo apt-get dist-upgrade

创建目录：/root/realsense

拉取代码：

cd /root/realsense

git clone https://github.com/IntelRealSense/librealsense.git

安装依赖：

sudo apt-get install libssl-dev libusb-1.0-0-dev libudev-dev pkg-config libgtk-3-dev cmake

sudo apt-get install libglfw3-dev libgl1-mesa-dev libglu1-mesa-dev at

安装：

./scripts/setup_udev_rules.sh

查看kernel版本：

root@ubuntu:~# cat /proc/version
Linux version 5.4.0-173-generic (buildd@lcy02-amd64-101) (gcc version 9.4.0 (Ubuntu 9.4.0-1ubuntu1~20.04.2)) #191-Ubuntu SMP Fri Feb 2 13:55:07 UTC 2024

因版本大于5.13，执行以下命令：

./scripts/patch-realsense-ubuntu-lts-hwe.sh

cd /root/realsense

mkdir build && cd build

cmake ../ -DBUILD_EXAMPLES=true 

sudo make uninstall && make clean && make && sudo make install

8. 启动

avoidance.launch依赖的参数：

<launch>
    <arg name="ns" default="/"/>
    <arg name="fcu_url" default="udp://:14540@localhost:14557"/>
    <arg name="gcs_url" default="" />   <!-- GCS link is provided by SITL -->
    <arg name="tgt_system" default="1" />
    <arg name="tgt_component" default="1" />

    <!-- Launch MavROS -->
    <group ns="$(arg ns)">
        <include file="$(find mavros)/launch/node.launch">
            <arg name="pluginlists_yaml" value="$(find mavros)/launch/px4_pluginlists.yaml" />
            <!-- Need to change the config file to get the tf topic and get local position in terms of local origin -->
            <arg name="config_yaml" value="$(find local_planner)/resource/px4_config.yaml" />
            <arg name="fcu_url" value="$(arg fcu_url)" />
            <arg name="gcs_url" value="$(arg gcs_url)" />
            <arg name="tgt_system" value="$(arg tgt_system)" />
            <arg name="tgt_component" value="$(arg tgt_component)" />
        </include>
    </group>

    <!-- Launch cameras -->
<node pkg="tf" type="static_transform_publisher" name="tf_camera" required="true"
 args="0.3 0.32 -0.11 0 0 0 fcu camera_link 10"/>
<include file="$(find local_planner)/launch/rs_depthcloud.launch">
<arg name="required"              value="true"/>
<arg name="namespace"             value="camera" />
<arg name="tf_prefix"             value="camera" />
<arg name="serial_no"             value="238222071892"/>
<arg name="depth_fps"             value="15"/>
</include>

      <!-- launch node to throttle depth images for logging -->
      <node name="drop_camera_depth" pkg="topic_tools" type="drop" output="screen"
        args="/camera/depth/image_rect_raw 29 30">
      </node>
      <node name="drop_camera_ir" pkg="topic_tools" type="drop" output="screen"
        args="/camera/infra1/image_rect_raw 29 30">
      </node>
    <!-- Launch avoidance -->
    <env name="ROSCONSOLE_CONFIG_FILE" value="$(find local_planner)/resource/custom_rosconsole.conf"/>
    <arg name="pointcloud_topics" default="[/camera/depth/color/points]"/>

    <node name="local_planner_node" pkg="local_planner" type="local_planner_node" output="screen" required="true" >
      <param name="goal_x_param" value="0" />
      <param name="goal_y_param" value="0"/>
      <param name="goal_z_param" value="4" />
      <rosparam param="pointcloud_topics" subst_value="True">$(arg pointcloud_topics)</rosparam>
    </node>
    
    <!-- set or toggle rqt parameters -->
    <node name="rqt_param_toggle" pkg="local_planner" type="rqt_param_toggle.sh" />

</launch>

static_transform_publisher的入参

fcu_url:

$(find mavros)：这个在环境里是ros mavros路径，我的环境是/opt/ros/noetic/share/mavros/

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dckwin的博客
05-13 4236
PX4飞控Avoidance功能包2018论文分享PX4官方Avoidance-2018论文引言（略）摘要简介相关工作全局障碍规避局部障碍规避对本文启发方法$3DVFH$算法建立记忆将直方图重投影到3D点从3D点建立直方图结合记忆直方图和新直方图适应安全和拐角情况在FOV内部方向运动安全措施：后退直方图中的安全裕度取决于障碍距离取决于进程的代价参数自适应球体避障-离障碍的最小距离地面检测建立内部高...
PX4-Avoidance调试日志
m0_55117804的博客
07-18 352
解决：要在px4 avoidance的工作空间里面找到avoidance_sitl_mavros.launch，然后将gui从false设置为true，这样才能在运行那个launch文件之后自动打开gazebo。2、然后你就会发现，这样子launch之后，gazebo那个窗口在那里，始终加载不出gazebo界面。1、按照官方github的readme配置完后，发现打开rviz之后啥都没有，只有一个坐标系。下载到home目录下的.gazebo文件里面。解决：等就好了，而且要在。
PX4 avoidance 功能包编译问题
dckwin的博客
07-13 741
PX4 avoidance 功能包编译问题问题描述问题排查问题解决 问题描述 在编译的过程中出现下面的错误。 CMake Error at /usr/lib/x86_64-linux-gnu/cmake/Qt5Gui/Qt5GuiConfig.cmake:27 (message): The imported target "Qt5::Gui" references the file ...
PX4 avoidance ubuntu 20.04搭建问题
jike28的博客
03-19 615
在/etc/hosts中加上185.199.110.133 raw.githubusercontent.com。需要添加阿里源，再apt update->apt upgrade。1. os-noetic-octomap-mapping找不到。暂时未去解决，不影响结果。
PX4-Avoidance仿真环境搭建
超维空间科技的博客
05-16 1434
文章目录前言一、安装依赖 前言 PX4-Avoidance是给予PX4和MAVROS的无人机避障功能包，github地址： https://github.com/PX4/PX4-Avoidance 环境： ubuntu18.04 ROS Melodic PX4 1.12.3 一、安装依赖 安装依赖 sudo apt install ros-melodic-pcl-ros sudo apt install ros-melodic-stereo-image-proc ros-melodic-image-view
PX4 避障系统开发指南
gitblog_00199的博客
08-15 1130
PX4 避障系统开发指南 PX4-AvoidancePX4 avoidance ROS node for obstacle detection and avoidance.项目地址:https://gitcode.com/gh_mirrors/px/PX4-Avoidance 项目概述 PX4-Avoidance 是一个专为 PX4 飞控设计的障碍物检测与避让 ROS 节点。它旨在为无人机提供高...
PX4 Avoidance 避障包使用手册
yxt916的博客
06-17 427
PX4 Avoidance 避障包使用手册 链接
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