ros中地面站和无人机跨平台数据传递,使用 UDP 进行跨平台传输(python代码)

核心流程: 无人机发布 ros消息→ 序列化为 UDP 数据包 → 通过 UDP发送给地面站

1.数据介绍

1.1 自定义数据类型

GroundObject.msg 文件的内容应为:

float64 UTC_time  # in ms
int32 VehicleNumber
VEHICLE_OBJ_COOP[] VehicleObjectCOOP

VEHICLE_OBJ_COOP.msg 文件的内容应为:

int32 class  # 0:unknown 1:car 2:pedestrian
int32 ismove
int32 vehicleclass  # 0:HM 1:LM 3:objects
float64 lon  # longitude
float64 lat  # latitude

1.2 文件夹结构

your_ros_workspace/
├── src/
│   ├── your_package/
│   │   ├── msg/
│   │   │   ├── GroundObject.msg
│   │   │   ├── VEHICLE_OBJ_COOP.msg
│   │   ├── src/
│   │   │   ├── ground_udp_publisher.py
│   │   │   ├── ground_udp_subscriber.py
│   │   ├── CMakeLists.txt
│   │   ├── package.xml

1.3 CMakeLists.txt修改

在 CMakeLists.txt 中,需要确保自定义消息的生成和依赖性已经添加。

cmake_minimum_required(VERSION 3.0.2)
project(your_package)

find_package(catkin REQUIRED COMPONENTS
  rospy
  std_msgs
  message_generation
)

add_message_files(
  FILES
  GroundObject.msg
  VEHICLE_OBJ_COOP.msg
)

generate_messages(
  DEPENDENCIES
  std_msgs
)

catkin_package(
  CATKIN_DEPENDS message_runtime std_msgs
)

include_directories(
  ${catkin_INCLUDE_DIRS}
)

1.4 package.xml

在 package.xml 中,添加对 message_generation 和 message_runtime 的依赖:

<package format="2">
  <name>your_package</name>
  <version>0.0.0</version>
  <description>UDP communication between vehicle and drone</description>

  <maintainer email="your_email@example.com">Your Name</maintainer>

  <license>BSD</license>

  <buildtool_depend>catkin</buildtool_depend>
  <build_depend>message_generation</build_depend>
  <build_depend>rospy</build_depend>

  <exec_depend>message_runtime</exec_depend>
  <exec_depend>rospy</exec_depend>
</package>

2.UDP 发送代码(drone_udp.py)

#!/usr/bin/env python
# -*- coding: utf-8 -*-
import rospy
from my_drone.msg import GroundObject, VEHICLE_OBJ_COOP
import time
import socket
import json

def drone_publisher():
    # 初始化ROS节点
    rospy.init_node('drone_publisher', anonymous=True)
    # 定义UDP的地址和端口
    udp_ip = "192.168.153.63"  # 地面端接收的IP
    udp_port = 5004          # 地面端接收的端口

    # 创建UDP socket
    udp_socket = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_DGRAM)

    rate = rospy.Rate(0.1)  # 1 Hz

    while not rospy.is_shutdown():
        # 创建GroundObject消息
        ground_msg = GroundObject()

        # 获取当前UTC时间,单位为毫秒
        ground_msg.UTC_time = time.time() * 1000.0
        ground_msg.VehicleNumber = 2

        # 创建两个车辆对象
        vehicle1 = VEHICLE_OBJ_COOP()
        vehicle1.type = 1  # Car
        vehicle1.ismove = 1
        vehicle1.vehicleclass = 0  # HM
        vehicle1.lon = 116.391389
        vehicle1.lat = 39.9075

        vehicle2 = VEHICLE_OBJ_COOP()
        vehicle2.type = 2  # Pedestrian
        vehicle2.ismove = 0
        vehicle2.vehicleclass = 3  # Objects
        vehicle2.lon = 116.384
        vehicle2.lat = 39.915

        # 将车辆对象添加到GroundObject消息中
        ground_msg.VehicleObjectCOOP = [vehicle1, vehicle2]

        # 序列化ground_msg到JSON格式
        ground_msg_json = json.dumps({
            "UTC_time": ground_msg.UTC_time,
            "VehicleNumber": ground_msg.VehicleNumber,
            "VehicleObjectCOOP": [
                {
                    "type": vehicle1.type,
                    "ismove": vehicle1.ismove,
                    "vehicleclass": vehicle1.vehicleclass,
                    "lon": vehicle1.lon,
                    "lat": vehicle1.lat
                },
                {
                    "type": vehicle2.type,
                    "ismove": vehicle2.ismove,
                    "vehicleclass": vehicle2.vehicleclass,
                    "lon": vehicle2.lon,
                    "lat": vehicle2.lat
                }
            ]
        })

        # 通过UDP发送JSON数据
        udp_socket.sendto(ground_msg_json.encode('utf-8'), (udp_ip, udp_port))
        rospy.loginfo("GroundObject message sent via UDP")

        # 按设定的频率睡眠
        rate.sleep()

if __name__ == '__main__':
    try:
        drone_publisher()
    except rospy.ROSInterruptException:
        pass


2.1代码解释

socket:Python 的网络通信库,提供了 UDP 和 TCP 的接口。

#创建一个 UDP socket。AF_INET 指的是 IPv4 协议,SOCK_DGRAM 指的是 UDP 协议。
socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_DGRAM)

“,”.join([…]):遍历 msg.VehicleObjectCOOP 数组中的每个对象,将每个对象的属性(class, ismove, vehicleclass, lon, lat)提取出来,构成一个逗号分隔的字符串。

#将序列化后的字符串 data 编码为字节,并通过 sendto 函数发送到 udp_ip 和 udp_port 指定的无人机地址。
     udp_socket.sendto(ground_msg_json.encode('utf-8'), (udp_ip, udp_port))
#订阅 ROS 话题 ground_data_topic,当收到消息时,调用 send_udp_message 函数。该函数会将收到的 ROS 消息通过 UDP 发送出去。
rospy.Subscriber("ground_data_topic", 1_GroundObject, send_udp_message)

3.UDP 接受代码(ground_udp.py)

#!/usr/bin/env python
# -*- coding: utf-8 -*-
import rospy
from my_drone.msg import GroundObject, VEHICLE_OBJ_COOP
import socket
import json
import time

def udp_receiver():
    # 初始化ROS节点
    rospy.init_node('udp_receiver', anonymous=True)
    #pub = rospy.Publisher('/ground_object_info', GroundObject, queue_size=10)

    # 定义UDP监听的地址和端口
    udp_ip = "0.0.0.0"  # 监听所有IP
    udp_port = 5004      # 与无人机端的发送端口保持一致

    # 创建UDP socket
    udp_socket = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_DGRAM)
    udp_socket.bind((udp_ip, udp_port))

    rospy.loginfo("Listening for UDP messages...")

    while not rospy.is_shutdown():
        # 接收UDP数据
        data, addr = udp_socket.recvfrom(1024)
        #rospy.loginfo(f"Received message from {addr}")
        rospy.loginfo("Received message from {}".format(addr))

        # 将JSON数据反序列化
        ground_msg_dict = json.loads(data.decode('utf-8'))

        # 创建GroundObject消息
        ground_msg = GroundObject()
        ground_msg.UTC_time = ground_msg_dict["UTC_time"]
        ground_msg.VehicleNumber = ground_msg_dict["VehicleNumber"]

        # 创建车辆对象并反序列化
        ground_msg.VehicleObjectCOOP = []
        for vehicle_dict in ground_msg_dict["VehicleObjectCOOP"]:
            vehicle = VEHICLE_OBJ_COOP()
            vehicle.type = vehicle_dict["type"]
            vehicle.ismove = vehicle_dict["ismove"]
            vehicle.vehicleclass = vehicle_dict["vehicleclass"]
            vehicle.lon = vehicle_dict["lon"]
            vehicle.lat = vehicle_dict["lat"]
            ground_msg.VehicleObjectCOOP.append(vehicle)

        # 发布消息

        current_time = time.time() * 1000.0  # 转换成毫秒
        # 消息的UTC时间
        msg_time = ground_msg.UTC_time
        # 计算延迟
        delay = current_time - msg_time
        rospy.loginfo("Communication delay: %.2f ms" % delay)
        rospy.loginfo("udp message received")
        #pub.publish(ground_msg)


if __name__ == '__main__':
    try:
        udp_receiver()
    except rospy.ROSInterruptException:
        pass

4.编译和运行

cd ~/your_ros_workspace
catkin_make

编译成功后,使用以下命令使环境变量生效:

source devel/setup.bash

4.2 启动 ROS 节点(启动无人车和无人机的 UDP 发布和订阅节点。)

在无人机端启动发布节点

rosrun your_package drone_udp.py

在无人车启动接受节点

rosrun your_package ground_udp.py

这样,无人机上的 ROS 信息将通过 UDP 协议发送到地面站,地面站再将这些信息发布为 ROS 话题,进行进一步的处理。

<think>好的,我现在需要帮助用户了解如何使用Python进行大疆无人机的二次开发。用户提到了参考站内的两个引用,一个是关于MAVSDK的,另一个是关于EP机器人的Python控制。我需要结合这些信息来构建回答。 首先,用户的问题是关于大疆无人机SDK的Python二次开发教程资源。根据引用[1],MAVSDK允许用Python控制无人机,而无需C++或ROS知识。引用[2]提到EP机器人使用Python SDK,但大疆无人机可能使用不同的SDK。需要确认大疆官方支持的Python SDK。 大疆的SDK主要有Mobile SDKOnboard SDK。Mobile SDK主要用于移动应用开发,而Onboard SDK用于机载计算机,如Manifold。Python可能在这里有支持,比如Onboard SDK的Python版本。此外,MAVSDK也是一个选项,支持多种无人机,包括通过MAVLink通信的大疆设备。 接下来,我需要整理开发步骤: 1. 环境准备:安装Python,确认支持的SDK版本,可能需要ROS桥接,但引用[1]提到无需ROS,所以可能直接使用MAVSDK-Python。 2. SDK获取:从大疆官网或GitHub获取SDK,比如DJI OSDK的Python库或MAVSDK-Python。 3. 连接无人机:通过USB或WiFi连接,设置正确的端口权限。 4. 编写代码:包括初始化、控制指令(起飞、移动、降落)、处理遥测数据。 5. 测试与调试:安全环境下测试,处理异常。 需要确保引用相关部分,比如MAVSDK简化开发(引用[1]),以及可能的SDK开放类似EP机器人(引用[2])。 可能的问题包括环境配置、基本控制实现、SDK文档资源、模拟器使用以及高级功能。需要生成相关问题,如开发环境搭建、飞行控制、图像处理等。 需要验证信息是否正确,比如大疆是否官方支持Python SDK,或者是否需要通过MAVLinkMAVSDK。如果用户主要参考MAVSDK,可能需要调整步骤,强调MAVSDK的使用而非官方SDK。另外,确保代码示例正确,使用MAVSDK-Python的示例,比如连接起飞。 总结:回答应分步骤,结合引用,提供资源链接,示例代码,注意事项相关问题。</think>### 如何使用Python进行大疆无人机SDK二次开发 #### 1. **环境准备** - **Python环境**:安装Python 3.6及以上版本,建议使用虚拟环境(如`venv`或`conda`)[^1]。 - **SDK选择**: - **大疆官方SDK**:大疆Onboard SDK(OSDK)或Mobile SDK(MSDK)提供部分Python支持,需从官网注册开发者账号并下载。 - **MAVSDK-Python**:若无人机支持MAVLink协议(如通过数传电台连接),可使用跨平台的MAVSDK-Python库,简化开发流程。 - **依赖安装**:通过`pip`安装相关库,例如: ```bash pip install mavsdk # MAVSDK-Python ``` #### 2. **开发流程** 1. **初始化连接** 使用USB或WiFi连接无人机,确保地面站软件(如DJI Assistant 2)已配置通信端口。 **示例代码(MAVSDK)**: ```python from mavsdk import System async def connect_drone(): drone = System() await drone.connect(system_address="udp://:14540") # 默认模拟器端口 print("等待无人机连接...") async for state in drone.core.connection_state(): if state.is_connected: print("无人机已连接!") break ``` 2. **基础控制指令** 实现起飞、悬停、降落等动作,需注意安全机制(如低电量自动返航)。 **示例代码**: ```python async def takeoff_and_land(drone): await drone.action.arm() await drone.action.takeoff() await asyncio.sleep(5) # 悬停5秒 await drone.action.land() ``` 3. **遥测数据获取** 读取位置、电量、速度等信息: ```python async def print_telemetry(drone): async for position in drone.telemetry.position(): print(f"高度: {position.relative_altitude_m}m") ``` #### 3. **资源与工具** - **官方文档**: - [大疆OSDK文档](https://developer.dji.com/onboard-sdk/documentation/)(需登录) - [MAVSDK-Python文档](https://mavsdk.mavlink.io/main/en/python/) - **GitHub仓库**: - [MAVSDK-Python示例](https://github.com/mavlink/MAVSDK-Python/tree/main/examples) - [大疆OSDK示例](https://github.com/dji-sdk/Onboard-SDK) - **模拟测试**:使用仿真工具如DJI Simulator或Gazebo搭配ROS避免真机风险。 #### 4. **注意事项** - **安全机制**:开发时需在空旷环境测试,优先使用低高度指令。 - **协议兼容性**:MAVSDK依赖MAVLink协议,需确保无人机固件支持。 - **权限申请**:部分大疆SDK功能需申请开发者权限[^1]。
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