PX4与ROS仿真使用

本文详细记录了在Ubuntu系统中安装和配置PX41.12.3版本,以及与ROS的集成过程,包括下载源码、安装依赖、编译PX4和gazebo仿真、安装MAVROS、设置环境变量,以及启动仿真实验。同时提到了硬件运行和多机仿真的方法。

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最近学习用到了ROS和PX4,ROS的安装和使用wiki上写得很详细,而PX4官方的教程则让我这个小白比较困惑,所以写这篇博客记录一下,防止以后自己遗忘,也供小白参考。下面是我参考官方教程安装和运行PX4仿真的步骤,如有错误,还请各位指出,以免误导他人。

安装PX4

  1. 下载源代码(指定版本1.12.3,最新版本可能会有问题)
git clone -b v1.12.3 https://github.com/PX4/PX4-Autopilot.git --recursive
  1. 安装依赖
bash ./PX4-Autopilot/Tools/setup/ubuntu.sh

以上安装完成后重启

可能需要安装额外的依赖

sudo apt-get install protobuf-compiler libeigen3-dev libopencv-dev -y
  1. 编译
cd PX4-Autopilot
make px4_sitl gazebo

编译完成后出现gazebo仿真界面,表示安装成功,然后退出进行下一步

安装MAVROS

二进制安装

sudo apt-get install ros-${ROS_DISTRO}-mavros ros-${ROS_DISTRO}-mavros-extras ros-${ROS_DISTRO}-mavros-msgs

安装GeographicLib

wget https://raw.githubusercontent.com/mavlink/mavros/master/mavros/scripts/install_geographiclib_datasets.sh
./install_geographiclib_datasets.sh

如果提示没有权限,则需要添加执行权限

PX4仿真

  1. 添加环境变量

在~/.bashrc后添加以下环境变量

source ~/PX4-Autopilot/Tools/setup_gazebo.bash ~/PX4-Autopilot ~/PX4-Autopilot/build/px4_sitl_default
export ROS_PACKAGE_PATH=$ROS_PACKAGE_PATH:~/PX4-Autopilot
export ROS_PACKAGE_PATH=$ROS_PACKAGE_PATH:~/PX4-Autopilot/Tools/sitl_gazebo
  1. 启动PX4仿真
roslaunch px4 posix_sitl.launch
  1. 在新的终端中启动mavros,与仿真的PX4进行通信
roslaunch mavros px4.launch fcu_url:="udp://:14540@127.0.0.1:14557"

或者将2、3合成一步

roslaunch px4 mavros_posix_sitl.launch
  1. 查看mavros和PX4连接情况
rostopic echo /mavros/state
  1. 运行自己的ROS节点(官方offboard教程)
rosrun offboard_py offb_node.py

硬件运行PX4

硬件运行与软件仿真不同在于PX4的运行和mavros与PX4的通信,将飞控板通过USB连接电脑就运行PX4了,然后在终端运行

roslaunch mavros px4.launch fcu_url:=/dev/ttyACM0:57600

或者

roslaunch mavros px4.launch

就能使电脑上mavros与PX4飞控进行通信

多机仿真

启动多机仿真

roslaunch px4 multi_uav_mavros_sitl.launch

默认有三个无人机,可以修改launch文件修改无人机个数,同时在offboard里面mavros话题和服务要添加uav0/1/2

<think>好的,我现在需要帮助用户找到关于PX4ROS结合进行无人机仿真的教程和配置运行步骤。首先,我得回忆一下PX4ROS在无人机仿真中的常见用法。PX4是一个广泛使用的自动驾驶仪软件,而ROS(机器人操作系统)常用于机器人控制和仿真。它们的结合通常通过ROS包如MAVROS来实现通信。 用户需要的是教程和配置运行的相关资料,所以应该先列出官方资源,因为通常最可靠。我记得PX4官方文档里有一个关于ROS仿真的部分,可能包括Gazebo仿真和MAVROS的配置。需要确认链接是否正确,比如指向PX4ROS仿真页面。 然后是配置步骤。安装PX4ROS的步骤可能涉及使用Ubuntu系统,因为ROS主要支持Ubuntu。需要提到安装PX4固件、ROS Melodic或Noetic,以及MAVROS。可能还需要安装Gazebo仿真环境,因为PX4Gazebo一起使用。 接下来是运行仿真的步骤。启动Gazebo仿真,然后启动MAVROS节点,这样ROS就可以和PX4通信了。用户可能需要运行特定的launch文件,比如通过roslaunch启动mavros节点并连接到本地的PX4实例。 示例应用部分,可以举一个简单的Offboard控制示例,说明如何通过ROS发布目标位置。这需要编写一个ROS节点,发布设置模式的消息和目标位置的pose。同时要提醒用户切换模式到Offboard,并确保有位置信息输入。 常见问题可能包括MAVROS连接失败,这时候需要检查端口和防火墙设置。Gazebo仿真崩溃的话可能需要更新驱动或降低图形设置。Offboard模式无法切换可能是因为没有收到足够的信息流,比如需要先发送几次消息才能切换。 相关资源部分,除了官方文档,可能还有PX4的GitHub仓库,ROS的MAVROS包,以及一些社区教程,比如Dronecode或Auterion的博客文章,或者YouTube上的视频教程。这些都需要验证链接是否有效,或者至少提供正确的名称让用户搜索。 最后生成相关问题,要考虑用户可能的后续问题,比如PX4其他仿真器的集成,硬件在环测试,MAVROS的高级功能,或者性能优化等。这些问题应该覆盖用户深入学习时可能遇到的障碍。 需要确保所有步骤清晰,命令准确,并且注意事项中提到常见错误,帮助用户避免陷阱。同时,引用官方文档作为参考,增加可信度。</think># PX4ROS结合的无人机仿真配置教程 ## 一、基础环境配置 1. **安装PX4开发环境** 使用Ubuntu系统执行: ```bash git clone https://github.com/PX4/PX4-Autopilot.git --recursive bash ./PX4-Autopilot/Tools/setup/ubuntu.sh ``` 2. **安装ROS框架** 根据Ubuntu版本选择: ```bash # Ubuntu 18.04 sudo apt install ros-melodic-desktop-full # Ubuntu 20.04 sudo apt install ros-noetic-desktop-full ``` 3. **MAVROS扩展包安装** ```bash sudo apt install ros-<distro>-mavros ros-<distro>-mavros-extras ``` ## 二、仿真环境搭建流程 $$ \begin{cases} \text{Gazebo启动命令} & : \quad make px4_sitl gazebo \\ \text{MAVROS节点启动} & : \quad roslaunch mavros px4.launch fcu_url:="udp://:14540@127.0.0.1:14557" \end{cases} $$ **关键配置验证**: 通过`rostopic echo /mavros/state`检查连接状态,当`connected`显示`True`时表示通信成功[^1]。 ## 三、典型应用示例 ```python # Offboard控制示例(Python节点) import rospy from geometry_msgs.msg import PoseStamped def control_drone(): pose_pub = rospy.Publisher('/mavros/setpoint_position/local', PoseStamped, queue_size=10) # 设置目标位置(三维坐标) target_pose = PoseStamped() target_pose.pose.position.x = 5 target_pose.pose.position.y = 3 target_pose.pose.position.z = 10 while not rospy.is_shutdown(): pose_pub.publish(target_pose) ``` **模式切换要求**: 需要先通过QGC地面站或MAVCMD指令将无人机切换至`OFFBOARD`模式,且必须保持至少2Hz的消息发送频率[^2]。 ## 四、故障排除指南 | 故障现象 | 解决方案 | |---------|----------| | MAVROS连接超时 | 检查14540/14557端口占用情况,关闭防火墙 | | Gazebo模型加载失败 | 执行`make clean`后重新编译 | | Offboard模式拒绝切换 | 确认已持续发送目标信息超过5秒 | ## 五、进阶配置建议 1. **多机仿真** 修改`~/PX4-Autopilot/launch/multi_uav_mavros_sitl.launch`文件实现多无人机协同 2. **传感器模拟** 在Gazebo模型配置中添加`<imu>`,`<gps>`等传感器插件 3. **HIL测试** 通过`make px4_sitl_default none_iris`命令连接真实飞控 [^1]: PX4官方文档-ROS集成章节 [^2]: MAVROS Wiki-Offboard控制说明
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