15、无人机仿真、映射与导航及四旋翼容错控制研究

无人机仿真、映射与导航及四旋翼容错控制研究

1. 人机 - 无人机交互与研究概述

除了常见应用外，人机 - 无人机交互（HDI）领域有了新研究。人们可以通过多种方式与无人机交互，如语音、凝视、手势、触摸，甚至借助脑机接口，这些方法被称为自然用户界面。有研究聚焦于在 Gazebo 环境中基于 ROS 对无人机模型进行映射和导航，该研究主要分为三个阶段：确定无人机模型、所用传感器及运行环境；进行环境映射；利用各种算法实现无人机导航。

2. 相关平台介绍

2.1 Robot Operating System (ROS)

ROS 是一个能让机器人和机器人系统在计算机上进行控制和通信的平台。虽名字中有“操作系统”，但它并非真正的操作系统，需依托其他操作系统运行。其主要目标是为机器人应用建立标准，开发者应用此标准可节省时间，专注于实际问题。ROS 凭借模块化结构和数据通信网络提供强大工具，能将代码拆分为可复用代码块，通过 ROS 主题实现代码块或子程序间的通信，还能支持不同软件语言并实现无障碍通信。

2.2 Gazebo

Gazebo 是一款为室内外环境开发的开源多机器人模拟器，可在三维环境中模拟多个机器人、传感器和物体。它包含多个库：
- Physics：更新模拟的物理状态。
- Scene：可视化模拟情况。
- Sensor：生成传感器数据。
- Communication：管理进程间通信。
- Graphical user interface (GUI)：提供模拟的可视化和操作。

这些库由两个主要进程使用：
- Server (gzse