Ubuntu18.04配置搭建基于Gazebo的虚拟仿真平台(Px4)：无人机(UAV)、无人车等模拟实验平台

2022-08-10 13:41:03

这篇我觉得是写得比较详细完整的

摘自：https://dgzc.ganahe.top/ganahe/2021/uavgazebomoni.html

Ubuntu18.04配置搭建基于Gazebo的虚拟仿真平台(Px4)：无人机(UAV)、无人车等模拟实验平台

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开篇警示！

  • 一定要一步一步解决
  • 安装Ubuntu需要的环境可为Ubuntu16.04与Ubuntu18.04（此环境检验可用，其他未知），推荐Ubuntu18.04
  • 要保证磁盘空间足够大或是后续磁盘空间可扩容，因为配置完成后，20G的磁盘只会剩余1.3G左右的可用空间，后续编译运行直接挂
  • 本文教程配置如下：
项目 内容
环境 VMWare16虚拟环境
系统 Ubuntu18.04
ROS版本 ros-melodic
控制 PX4
仿真平台 Gazebo

Ubuntu18.04配置搭建基于Gazebo的虚拟仿真平台(Px4)：无人机(UAV)、无人车等模拟实验平台

一、安装依赖

  • 使用apt安装安装Python2、pip、Python3、pip3
 
  1. sudo apt update
  2.  
  3. # 安装Python2.7
  4. sudo apt install python
  5. sudo apt install python-pip
  6.  
  7. #Ubuntu18.04默认安装Python3.6.9，如果没有则下载
  8. sudo apt install python3.6
  9. sudo apt install python3-pip

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  • 其他依赖安装
 
  1. sudo apt install -y ninja-build exiftool python-argparse python-empy python-toml python-numpy python-yaml python-dev python-pip ninja-build protobuf-compiler libeigen3-dev genromfs xmlstarlet libgstreamer1.0-dev libgstreamer-plugins-base1.0-dev
  2.  
  3. pip2 install pandas jinja2 pyserial cerberus pyulog numpy toml pyquaternion
  4.  
  5. pip3 install packaging numpy empy toml pyyaml jinja2
  • 有时候apt报错，提示“有几个软件包无法下载，要不运行 apt-get update 或者加上 –fix-missing 的选项再试试？”，这时按照提示的要求进行操作即可。

(扩展）如果出现如下报错情况，可先更新 setuptools 和 pip，否则跳过

 
  1. Collecting pandas
  2. Using cached https://files.pythonhosted.org/packages/64/f1/8fdbd74edfc31625d597717be8c155c6226fc72a7c954c52583ab81a8614/pandas-1.1.2.tar.gz
  3. Complete output from command python setup.py egg_info:
  4. Traceback (most recent call last):
  5. File "<string>", line 1, in <module>
  6. File "/tmp/pip-build-qtvsjq8t/pandas/setup.py", line 349
  7. f"{extension}-source file '{sourcefile}' not found.\n"
  8. ^
  9. SyntaxError: invalid syntax
  10.  
  11. ----------------------------------------
  12. Command "python setup.py egg_info" failed with error code 1 in /tmp/pip-build-qtvsjq8t/pandas/

执行：

 
  1. pip install --upgrade setuptools
  2. #若未报错不需要输入这两行命令
  3. python -m pip install --upgrade pip

• 特别提醒,在整个环境配置中,不要轻易使用 apt-get autoremove,详见
慎用apt-get autoremove
• 特别提醒，PX4和ROS不能使用Anaconda，如果之前已经安装，在.bashrc里一定要把相关代码注释掉

二、ROS安装

安装步骤ROS官网,需注意：

  1. Ubuntu 16.04对应Kinetic,18.04对应Melodic，XTDrone平台目前支持这两个发行版，本教程以Ubuntu18.04为基准，对应Melodic。

  2. 如果您的网络环境不佳，Setup your sources.list 时中可选择中科大镜像或清华镜像。

下面开始安装ROS-Melodic教程（也可自行查看官网教程）：

配置国内镜像源（Ubuntu的Desktop版本可用设置选项配置 或 命名行配置）：

手动配置：在软件列表中找到 software & updates，点击后Download from选择other更改：

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建议自己点击Select Best Server自行定位到最佳下载速度的源，我定位到的是China下的清华源：

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保存退出。

执行：sudo apt undate，此步骤实际上可不用，在配置后关闭时，系统已经更新了，但为了避免个别朋友没有注意关闭保存，可以执行一次确保更新。

安装ROS

  1. 配置ROS软件源以接受来自package.ros.org的软件包：
 
  1. sudo sh -c 'echo "deb http://packages.ros.org/ros/ubuntu $(lsb_release -sc) main" > /etc/apt/sources.list.d/ros-latest.list'
  1. 配置密钥
 
  1. sudo apt-key adv --keyserver 'hkp://keyserver.ubuntu.com:80' --recv-key C1CF6E31E6BADE8868B172B4F42ED6FBAB17C654

执行结果如下即可：

 
  1. sudo apt-key adv --keyserver 'hkp://keyserver.ubuntu.com:80' --recv-key C1CF6E31E6BADE8868B172B4F42ED6FBAB17C654
  2. Executing: /tmp/apt-key-gpghome.0oSwXKzemT/gpg.1.sh --keyserver hkp://keyserver.ubuntu.com:80 --recv-key C1CF6E31E6BADE8868B172B4F42ED6FBAB17C654
  3. gpg: key F42ED6FBAB17C654: public key "Open Robotics <info@osrfoundation.org>" imported
  4. gpg: Total number processed: 1
  5. gpg: imported: 1
  1. 再次更新系统软件源
 
  1. sudo apt update
  1. Desktop版本桌面安装:ROS、rqt、rviz和机器人通用库 
     
    1. sudo apt install ros-melodic-desktop

可以选择安装Melodic不同的版本，不同版本之间，包含的软件包不同，其他版本官方的指令如下，可自行选择：

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  1. 初始化rosdep（问题常出）
 
  1. sudo rosdep init
  2.  
  3. sudo rosdep fix-permissions
  4.  
  5. rosdep update

5.1 如报错找不到 rosdep 命令：

 
  1. ganahe@ganahe-virtual-machine:~$ sudo rosdep init
  2. sudo: rosdep: command not found

则执行再继续上面的操作：

 
  1. sudo apt-get install python-rosdep

5.2 如报错网络连接失败，是网络问题导致，而不是软件源的问题，解决办法：

 
  1. #备份hosts文件，以防瞎改
  2. sudo cd /etc/hosts /etc/hosts_backup
  3. #打开hosts文件
  4. sudo gedit /etc/hosts
  5. #在文件末尾添加
  6. 151.101.84.133 raw.githubusercontent.com

保存后退出再执行以上操作。

处理完成后，出现如下则正常：

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  1. 配置用户环境
 
  1. echo "source /opt/ros/melodic/setup.bash" >> ~/.bashrc
  2. source ~/.bashrc

这两条指令相当于Windows系统中设置环境变量path，实现在terminal中执行ROS系统指令，这里强调是系统指令，而不是自己创建的包或者节点，后者是需要使能相应的工作空间，具体可以参考：ROS工作空间。

查看环境变量是否设置正确，命令如下：

 
  1. env | grep ROS
  1. 构建包的依赖关系
    到目前为止，已经安装了运行核心ROS软件包所需的软件。 为了创建和管理自己的ROS工作区，有各种工具和要求分别分发。 例如，rosinstall是一个常用的命令行工具，使您可以通过一个命令轻松下载ROS软件包的许多源代码树。
    要安装此工具和其他依赖项以构建ROS软件包，请运行：
 
  1. sudo apt install python-rosdep python-rosinstall python-rosinstall-generator python-wstool build-essential
  1. 验证安装
    执行rosversion -d出现：
 
  1. ganahe@ganahe-virtual-machine:~$ rosversion -d
  2. melodic

安装完成后,启动roscore：

 
  1. roscore

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成功安装ROS melodic。

  1. 工作空间管理

如果之前没有catkin_ws，则需要新建工作空间，之后除去PX4仿真环境启动外，其余ROS相关工程在此工作空间下管理。

 
  1. mkdir -p ~/catkin_ws/src
  2. mkdir -p ~/catkin_ws/scripts
  3.  
  4. # 移动到工作空间，如果使用catkin-tools话，则为cd catkin_ws && catkin init
  5. cd catkin_ws/src && catkin_init_workspace
  6.  
  7. cd .. && catkin_make # 使用catkin-tools话，则为catkin build

catkin-tools与catkin_make的区别参见Migrating from catkin_make，自行选择合适的管理工具。

执行效果如下：

 
  1. ganahe@ganahe-virtual-machine:~$ mkdir -p ~/catkin_ws/src
  2. ganahe@ganahe-virtual-machine:~$ mkdir -p ~/catkin_ws/scripts
  3. ganahe@ganahe-virtual-machine:~$ cd catkin_ws/src && catkin_init_workspace
  4. Creating symlink "/home/ganahe/catkin_ws/src/CMakeLists.txt" pointing to "/opt/ros/melodic/share/catkin/cmake/toplevel.cmake"
  5. ganahe@ganahe-virtual-machine:~/catkin_ws/src$ ls
  6. CMakeLists.txt
  7. ganahe@ganahe-virtual-machine:~/catkin_ws/src$ cd .. && catkin_make
  8. Base path: /home/ganahe/catkin_ws
  9. Source space: /home/ganahe/catkin_ws/src
  10. Build space: /home/ganahe/catkin_ws/build
  11. Devel space: /home/ganahe/catkin_ws/devel
  12. Install space: /home/ganahe/catkin_ws/install
  13. ####
  14. #### Running command: "cmake /home/ganahe/catkin_ws/src -DCATKIN_DEVEL_PREFIX=/home/ganahe/catkin_ws/devel -DCMAKE_INSTALL_PREFIX=/home/ganahe/catkin_ws/install -G Unix Makefiles" in "/home/ganahe/catkin_ws/build"
  15. ####
  16. l
  17. -- The C compiler identification is GNU 7.5.0
  18. -- The CXX compiler identification is GNU 7.5.0
  19. -- Check for working C compiler: /usr/bin/cc
  20. -- Check for working C compiler: /usr/bin/cc -- works
  21. -- Detecting C compiler ABI info
  22. -- Detecting C compiler ABI info - done
  23. -- Detecting C compile features
  24. -- Detecting C compile features - done
  25. -- Check for working CXX compiler: /usr/bin/c++
  26. -- Check for working CXX compiler: /usr/bin/c++ -- works
  27. -- Detecting CXX compiler ABI info
  28. -- Detecting CXX compiler ABI info - done
  29. -- Detecting CXX compile features
  30. -- Detecting CXX compile features - done
  31. -- Using CATKIN_DEVEL_PREFIX: /home/ganahe/catkin_ws/devel
  32. -- Using CMAKE_PREFIX_PATH: /opt/ros/melodic
  33. -- This workspace overlays: /opt/ros/melodic
  34. -- Found PythonInterp: /usr/bin/python2 (found suitable version "2.7.17", minimum required is "2")
  35. -- Using PYTHON_EXECUTABLE: /usr/bin/python2
  36. -- Using Debian Python package layout
  37. -- Using empy: /usr/bin/empy
  38. -- Using CATKIN_ENABLE_TESTING: ON
  39. -- Call enable_testing()
  40. -- Using CATKIN_TEST_RESULTS_DIR: /home/ganahe/catkin_ws/build/test_results
  41. -- Found gtest sources under '/usr/src/googletest': gtests will be built
  42. -- Found gmock sources under '/usr/src/googletest': gmock will be built
  43. -- Found PythonInterp: /usr/bin/python2 (found version "2.7.17")
  44. -- Looking for pthread.h
  45. -- Looking for pthread.h - found
  46. -- Looking for pthread_create
  47. -- Looking for pthread_create - not found
  48. -- Looking for pthread_create in pthreads
  49. -- Looking for pthread_create in pthreads - not found
  50. -- Looking for pthread_create in pthread
  51. -- Looking for pthread_create in pthread - found
  52. -- Found Threads: TRUE
  53. -- Using Python nosetests: /usr/bin/nosetests-2.7
  54. -- catkin 0.7.29
  55. -- BUILD_SHARED_LIBS is on
  56. -- BUILD_SHARED_LIBS is on
  57. -- Configuring done
  58. -- Generating done
  59. -- Build files have been written to: /home/ganahe/catkin_ws/build
  60. ####
  61. #### Running command: "make -j4 -l4" in "/home/ganahe/catkin_ws/build"
  62. ####
  63. ganahe@ganahe-virtual-machine:~/catkin_ws$ l
  64. build/ devel/ scripts/ src/

三、安装Gazebo

（一）注意事项

• 注意：Melodic自带的gazebo9版本过低，建议升级

  1. 选用Alternative installation: step-by-step的安装方式，安装最新的gazebo9，不要安装gazebo11

  2. 如果安装有依赖问题，可以使用sudo aptitude install gazebo9，选择合理的依赖解决办法（别把ROS删了）

（二）开始安装

有两种安装方式，一种从官方获取脚本一行代码实现安装，但是此方式虽然简单，但安装时缺斤少两，不好处理；

选择”循序渐进“方式：

  1. 配置源以接受来自packes.osrfoundation.org的软件
 
  1. sudo sh -c 'echo "deb http://packages.osrfoundation.org/gazebo/ubuntu-stable `lsb_release -cs` main" > /etc/apt/sources.list.d/gazebo-stable.list'

检查是否配置成功cat /etc/apt/sources.list.d/gazebo-stable.list：

 
  1. ganahe@ganahe-virtual-machine:~/catkin_ws$ cat /etc/apt/sources.list.d/gazebo-stable.list
  2. deb http://packages.osrfoundation.org/gazebo/ubuntu-stable bionic main
  1. 配置密钥
 
  1. wget https://packages.osrfoundation.org/gazebo.key -O - | sudo apt-key add -

  1. 安装Gazebo9

    首先更新debian数据库：sudo apt-get update

    下载版本9：sudo apt-get install gazebo9

安装完成后执行gazebo运行如下：

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如果报错：

 
  1. ganahe@ganahe-virtual-machine:~$ gazebo
  2. VMware: vmw_ioctl_command error Invalid argument.

执行export SVGA_VGPU10=0再运行。

  1. 安装ROS的Gazebo插件

Gazebo本身是独立于ROS的,因此还需要安装ROS的Gazebo插件：

 
  1. sudo apt install ros-melodic-gazebo-*

如果是kinetic版本，执行sudo apt install ros-kinetic-gazebo9-* 。

  1. 获取gazebo模型

Gazebo有很多开源的模型文件，整个模型文件大致有1G，官方下载的速度极慢，可从合作平台微信公众号：星辰换日，获取下载提取码：

链接：https://pan.baidu.com/s/16LWBEBkxDLjRdgKfDm-mXA

回复Gazebo仿真模型即可。

将该压缩包解压缩后放在~/.gazebo中（一般在home目录），此时在~/.gazebo/models/路径下可以看到很多模型。如果不做这一步，之后运行Gazebo仿真，可能会缺模型，这时会自动下载，国内的网比较慢，自动下载会下载比较久。

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四、MAVROS安装

注意，mavros-extras一定别忘记装，否则视觉定位将无法完成

 
  1.  
  2. # ros-melodic版本，ros-kinetic的需要看后面标注。
  3. sudo apt install ros-melodic-mavros ros-melodic-mavros-extras
  4. wget https://raw.githubusercontent.com/mavlink/mavros/master/mavros/scripts/install_geographiclib_datasets.sh
  5. sudo chmod a+x ./install_geographiclib_datasets.sh
  6. sudo ./install_geographiclib_datasets.sh #这步需要装一段时间,请耐心等待PX4配置

ros-kinetic第一句执行版本：sudo apt install ros-kinetic-mavros ros-kinetic-mavros-extras

五、PX4配置

以下给出推荐配置,更多PX4仿真配置,见PX4仿真文档 。

由于国内的github下载速度较慢，XTDrone开发团队把固件和submodule同步到了gitee，如果嫌github慢，可以从gitee下载。

github（不推荐）

 
  1. git clone https://github.com/PX4/PX4-Autopilot.git
  2. mv PX4-Autopilot PX4_Firmware
  3. cd PX4_Firmware
  4. git checkout -b xtdrone/dev v1.11.0-beta1
  5. git submodule update --init --recursive
  6. make px4_sitl_default gazebo

gitee（推荐）

 
  1. git clone https://gitee.com/robin_shaun/PX4_Firmware
  2. cd PX4_Firmware
  3. git checkout -b xtdrone/dev v1.11.0-beta1

如果是从gitee下载，则更新submodule前，需要修改替换 .gitmodules的内容为如下：

 
  1. [submodule "mavlink/include/mavlink/v2.0"]
  2. path = mavlink/include/mavlink/v2.0
  3. url = https://gitee.com/robin_shaun/c_library_v2.git
  4. branch = master
  5. [submodule "src/drivers/uavcan/libuavcan"]
  6. path = src/drivers/uavcan/libuavcan
  7. url = https://gitee.com/robin_shaun/uavcan.git
  8. branch = px4
  9. [submodule "Tools/jMAVSim"]
  10. path = Tools/jMAVSim
  11. url = https://gitee.com/robin_shaun/jMAVSim.git
  12. branch = master
  13. [submodule "Tools/sitl_gazebo"]
  14. path = Tools/sitl_gazebo
  15. url = https://gitee.com/robin_shaun/sitl_gazebo.git
  16. branch = master
  17. [submodule "src/lib/matrix"]
  18. path = src/lib/matrix
  19. url = https://gitee.com/robin_shaun/Matrix.git
  20. branch = master
  21. [submodule "src/lib/ecl"]
  22. path = src/lib/ecl
  23. url = https://gitee.com/robin_shaun/ecl.git
  24. branch = master
  25. [submodule "boards/atlflight/cmake_hexagon"]
  26. path = boards/atlflight/cmake_hexagon
  27. url = https://gitee.com/robin_shaun/cmake_hexagon.git
  28. branch = px4
  29. [submodule "src/drivers/gps/devices"]
  30. path = src/drivers/gps/devices
  31. url = https://gitee.com/robin_shaun/GpsDrivers.git
  32. branch = master
  33. [submodule "src/modules/micrortps_bridge/micro-CDR"]
  34. path = src/modules/micrortps_bridge/micro-CDR
  35. url = https://gitee.com/robin_shaun/micro-CDR.git
  36. branch = px4
  37. [submodule "platforms/nuttx/NuttX/nuttx"]
  38. path = platforms/nuttx/NuttX/nuttx
  39. url = https://gitee.com/robin_shaun/NuttX.git
  40. branch = px4_firmware_nuttx-9.1.0+
  41. [submodule "platforms/nuttx/NuttX/apps"]
  42. path = platforms/nuttx/NuttX/apps
  43. url = https://gitee.com/robin_shaun/NuttX-apps.git
  44. branch = px4_firmware_nuttx-9.1.0+
  45. [submodule "platforms/qurt/dspal"]
  46. path = platforms/qurt/dspal
  47. url = https://gitee.com/robin_shaun/dspal.git
  48. [submodule "Tools/flightgear_bridge"]
  49. path = Tools/flightgear_bridge
  50. url = https://gitee.com/robin_shaun/PX4-FlightGear-Bridge.git
  51. branch = master
  52. [submodule "Tools/jsbsim_bridge"]
  53. path = Tools/jsbsim_bridge
  54. url = https://gitee.com/robin_shaun/px4-jsbsim-bridge.git
  55. [submodule "src/examples/gyro_fft/CMSIS_5"]
  56. path = src/examples/gyro_fft/CMSIS_5
  57. url = https://gitee.com/mirrors/CMSIS_5

先执行：

 
  1. #切换到PX4代码目录
  2. cd PX4_Firmware
  3. #备份
  4. sudo cp .gitmodules .gitmodules_backup
  5. # 打开文件替换内容
  6. sudo gedit .gitmodules

随后执行：

 
  1. git submodule update --init --recursive
  2. make px4_sitl_default gazebo
 
  1. 如果编译报错提示PX4_Firmware/Tools/sitl_gazebo/src/gazebo_usv_dynamics_plugin.cpp中的ignition::math::Matrix4 xformV(vq);语句中，xformV之前没有定义类型
  2. 将其修改为ignition::math::Matrix4<double> xformV(vq);保存之后重新编译。

注意：如果编译没有因为代码原因报错，而是c++: internal compiler error: killed (program cc1plus)

参见解决办法：传送

其他错误可自行根据提示修正或搜寻解决办法。

如未报错，但是卡顿是正常现象，耐心等待编译。

虚拟机下，编译了无尽岁月……三小时，完成：

Ubuntu18.04配置搭建基于Gazebo的虚拟仿真平台(Px4)：无人机(UAV)、无人车等模拟实验平台

编译完成后，会弹出Gazebo界面，将其关闭即可。

配置用户环境

执行sudo gedit ~/.bashrc修改 ~/.bashrc，在最末尾加入以下代码,注意路径匹配，前两个source顺序不能颠倒。

 
  1. source ~/catkin_ws/devel/setup.bash
  2. source ~/PX4_Firmware/Tools/setup_gazebo.bash ~/PX4_Firmware/ ~/PX4_Firmware/build/px4_sitl_default
  3. export ROS_PACKAGE_PATH=$ROS_PACKAGE_PATH:~/PX4_Firmware
  4. export ROS_PACKAGE_PATH=$ROS_PACKAGE_PATH:~/PX4_Firmware/Tools/sitl_gazebo

再运行：

source ~/.bashrc

然后运行如下命令：

 
  1. cd ~/PX4_Firmware
  2. roslaunch px4 mavros_posix_sitl.launch

此时会启动Gazebo,如下图所示。

Ubuntu18.04配置搭建基于Gazebo的虚拟仿真平台(Px4)：无人机(UAV)、无人车等模拟实验平台

 

另开终端，运行：

 
  1. rostopic echo /mavros/state

若connected: True,则说明MAVROS与SITL通信成功。

 
  1. ---
  2. header:
  3. seq: 11
  4. stamp:
  5. secs: 1827
  6. nsecs: 173000000
  7. frame_id: ''
  8. connected: True
  9. armed: False
  10. guided: False
  11. manual_input: True
  12. mode: "MANUAL"
  13. system_status: 3
  14.  
  15. ---
  • 特别注意：如若出现如下等类似字样，需要更新gazebo即可： 
     
    1.  
    2. process[gazebo-2]: started with pid [5115]
    3. process[gazebo_gui-3]: started with pid [5120]
    4. process[vehicle_spawn_ganahe_virtual_machine_5092_5457550620360429646-4]: started with pid [5125]

] has died!
process has died [pid 5114, exit code 255, cmd /home/ganahe/PX4_Firmware/build/px4_sitl_default/bin/px4 /home/ganahe/PX4_Firmware/ROMFS/px4fmu_common -s etc/init.d-posix/rcS name:=sitl log:=/home/ganahe/.ros/log/56afecbe-55a2-11eb-8e61-000c29537dc2/sitl-1.log].
log file: /home/ganahe/.ros/log/56afecbe-55a2-11eb-8e61-000c29537dc2/sitl-1*.log
Initiating shutdown!

 
  1. ![file](https://i.loli.net/2021/01/13/eTIgjtfz1bHJ7WA.png)
  2.  
  3. 更新gazebo：
  4. ```bash
  5. sudo sh -c 'echo "deb http://packages.osrfoundation.org/gazebo/ubuntu-stable `lsb_release -cs` main" > /etc/apt/sources.list.d/gazebo-stable.list'
  6. wget http://packages.osrfoundation.org/gazebo.key -O - | sudo apt-key add -
  7. sudo apt-get update
  8. sudo apt-get install gazebo9 gazebo9-common
  9.  
  10. #关闭硬件加速
  11. echo " export SVGA_VGPU10=0" >> ~/.bashrc
  12. source ~/.bashrc

六、安装地面控制站QGroundControl

然后需要安装地面站QGroundControl，点此安装链接。

QGroundControl可以安装/运行在Ubuntu LTS 18.04(及更高版本)上。

Ubuntu附带了一个串口调制解调器管理器，它会干扰任何与机器人相关的串口(或USB串口)的使用。在安装QGroundControl之前，应该删除调制解调器管理器，并授予自己访问串口的权限。为了支持视频流，还需要安装GStreamer。

首次安装QGroundControl前:
1.在命令提示符上输入:

 
  1. sudo usermod -a -G dialout $USER
  2. sudo apt-get remove modemmanager -y
  3. sudo apt install gstreamer1.0-plugins-bad gstreamer1.0-libav gstreamer1.0-gl -y

2.重启：注销并再次登录以启用对用户权限的更改。

3.下载 QGroundControl.AppImage（点击画线部分即可下载）。
4.运行：

 
  1. # 先加权限
  2. chmod +x ./QGroundControl.AppImage
  3.  
  4. # 终端运行
  5. ./QGroundControl.AppImage
  6.  
  7. #或是手动双击，点个赞

Ubuntu18.04配置搭建基于Gazebo的虚拟仿真平台(Px4)：无人机(UAV)、无人车等模拟实验平台

注意Ubuntu16.04没法直接使用QGroundcontrol 版本4系列（可以使用版本3系列），Ubuntu16.04需要源码编译版本4系列，请仔细查看安装链接。

至此,PX4与ROS基础配置完成,各部分间的关系如下图所示,详见PX4仿真文档

Ubuntu18.04配置搭建基于Gazebo的虚拟仿真平台(Px4)：无人机(UAV)、无人车等模拟实验平台

七、附加项：配置编译XTDrone

XTDrone源码下载

 
  1. git clone https://gitee.com/robin_shaun/XTDrone.git
  2. cd XTDrone
  3. git submodule update --init --recursive
  4. cp sensing/gimbal/gazebo_gimbal_controller_plugin.cpp ~/PX4_Firmware/Tools/sitl_gazebo/src/
  5. cp sitl_config/init.d-posix/rcS ~/PX4_Firmware/ROMFS/px4fmu_common/init.d-posix/
  6. cp sitl_config/worlds/* ~/PX4_Firmware/Tools/sitl_gazebo/worlds/
  7. cp -r sitl_config/models/* ~/PX4_Firmware/Tools/sitl_gazebo/models/
  8. cp -r sitl_config/models/{3d_gpu_lidar,3d_lidar,hokuyo_lidar,kinect,stereo_camera} ~/.gazebo/models/
  9. cp sitl_config/launch/* ~/PX4_Firmware/launch/

注意由于修改了PX4 sitl_gazebo中的gazebo_gimbal_controller_plugin.cpp（源代码不能控制多无人机的云台），要再编译一次。

 
  1. cd ~/PX4_Firmware
  2. make px4_sitl_default gazebo

八、检验：用键盘控制无人机

在一个终端运行：

 
  1. cd ~/PX4_Firmware
  2. roslaunch px4 indoor1.launch

Ubuntu18.04配置搭建基于Gazebo的虚拟仿真平台(Px4)：无人机(UAV)、无人车等模拟实验平台

 

Gazebo启动后，在另一个终端运行：

 
  1. cd ~/XTDrone/communication/
  2. python multirotor_communication.py iris 0

与0号iris建立通信后，再打开另一个终端运行：

 
  1. cd ~/XTDrone/control/keyboard
  2. python multirotor_keyboard_control.py iris 1 vel

便可以通过键盘控制1架iris的解锁/上锁(arm/disarm)，修改飞行模式，飞机速度等。

键盘对应控制如下：

 
  1. Control Your XTDrone!
  2. To all drones (press g to control the leader)
  3. ---------------------------
  4. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0
  5. w r t y i
  6. a s d g j k l
  7. x v b n ,
  8.  
  9. w/x : increase/decrease forward velocity
  10. a/d : increase/decrease leftward velocity
  11. i/, : increase/decrease upward velocity
  12. j/l : increase/decrease orientation
  13. r : return home
  14. t/y : arm/disarm
  15. v/n : takeoff/land
  16. b : offboard
  17. s/k : hover and remove the mask of keyboard control
  18. 0~9 : extendable mission(eg.different formation configuration)
  19. this will mask the keyboard control
  20. g : control the leader
  21. CTRL-C to quit

使用v起飞利用的是takeoff飞行模式，相关参数（起飞速度、高度）要在rcS中设置。

一般可以使用offboard模式起飞，这时起飞速度要大于0.3m/s才能起飞(即：upward velocity 需要大于0.3)。注意，飞机要先解锁才能起飞！飞到一定高度后点击v可以切换为hover模式悬停，再运行自己的飞行脚本，或利用键盘控制飞机。

起飞流程：

  • 按i把向上速度加到0.3以上

  • 再按b切offboard模式

  • 最后按t解锁。

Ubuntu18.04配置搭建基于Gazebo的虚拟仿真平台(Px4)：无人机(UAV)、无人车等模拟实验平台

 

注意，现在mavros话题与服务前带有了无人机名字，如：/iris_0/mavros/state
仿真是可以暂停的，如下面的视频所示，点Gazebo的暂停键
仿真过程可以暂停.mp4
由于不同版本的Gazebo对光照的设置不同，因此有些场景在一些版本中光照可能不合适，您可以手动调整删除一些光照源。如indoor1在Gazebo9.15中，如果不做修改，光线就很亮，可以删除原先的一些光照源，保留下图所示的光照源。
到此，仿真平台基础配置完成！！

参考文献

[1]XTDrone无人机仿真平台基础配置
[2]ROS Melodic安装官方教程
[3]Gazebo安装官方教程
[4]Px4仿真文档
[5]QGroundControl地面控制站安装官方教程

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