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6.5 MAVROS2

提示
  1. 推荐优先使用uXRCE-DDS实现ROS2与PX4通信。
  2. 若代码迁移困难，仍可按照以下教程在RDK X5 Module安装MAVROS2。

MAVROS​

用于 ROS2 的 MAVLink 可扩展通信节点。

ROS API 文档已移至 wiki.ros.org 。

特征​

  • 通过串行端口、UDP 或 TCP 与自动驾驶仪通信（例如 PX4 Pro 或 ArduPilot ）
  • 地面控制站的内部代理（串行、UDP、TCP）
  • ROS-MAVLink 翻译插件系统
  • 参数操作工具
  • 航点操作工具
  • PX4Flow 支持（由 mavros_extras 提供）
  • OFFBOARD 模式支持
  • 地理坐标转换。

限制​

仅适用于 Linux。

此软件包依赖于 ros-*-mavlink 构建，该构建来自 mavlink-gbp-release 。它位于 ROS 软件包索引中，通常每月更新。

连接地址​

连接由 URL 定义，您可以使用 FCU 和 GCS 支持的任何类型。

支持的架构：

  • 序列号： /path/to/serial/device[:baudrate]
  • 序列号： serial:///path/to/serial/device[:baudrate][?ids=sysid,compid]
  • 具有硬件流控制的串行： serial-hwfc:///path/to/serial/device[:baudrate][?ids=sysid,compid]
  • UDP： udp://[bind_host][:port]@[remote_host[:port]][/?ids=sysid,compid]
  • UDP 广播直到 GCS 发现： udp-b://[bind_host][:port]@[:port][/?ids=sysid,compid]
  • UDP广播（永久）： udp-pb://[bind_host][:port]@[:port][/?ids=sysid,compid]
  • TCP 客户端： tcp://[server_host][:port][/?ids=sysid,compid]
  • TCP 服务器： tcp-l://[bind_host][:port][/?ids=sysid,compid]

说明：

  • URL 中的 ID 会覆盖 system_id 和 component_id 参数给出的值。
  • bind_host - 默认 0.0.0.0 - 即 IP4 ANY
  • UDP 默认端口：14555 @ 14550
  • 每次绑定端口上的传入数据包都会更新 UDP 远程地址。
  • TCP默认端口：5760

坐标系​

MAVROS 可以将 FCU 中使用的航空航天 NED 坐标系转换为 ROS ENU 坐标系，反之亦然。对于与机身相关的数据，我们只需绕 ROLL (X) 轴旋转 180°。对于本地数据，我们绕 ROLL (X) 轴旋转 180°，绕 YAW (Z) 轴旋转 90°。有关更多信息，请参阅问题 #473 中的文档。

所有转换分别在 src/lib/ftf_frame_conversions.cpp 和中处理并在 和中 src/lib/ftf_quaternion_utils.cpp 测试 。 test/test_frame_conversions.cpp test/test_quaternion_utils.cpp

相关问题： #49（过时） 、 #216（过时） 、 #317（过时） 、 #319（过时） 、 #321（过时） 、 #473 。文档： 坐标系转换 、 Mavlink 坐标系 。

MAVROS 还允许通过GeographicLib 转换大地坐标和地心坐标， 因为：

  • geographic_msgs 并 NatSatFix.msg 要求 LLA 字段必须使用 WGS-84 基准，这意味着高度应为 WGS-84 椭球面以上的高度。为此，已提供从大地水准面以上高度（AMSL，考虑 egm96 大地水准面模型）到 WGS-84 椭球面以上高度的转换，反之亦然，此转换已在多个插件中使用；
  • 根据 ROS REP 105， earth 坐标系应在 ECEF（地心、地固）局部坐标系中传播。为此，需要使用 GeographicLib 的功能，以便将大地坐标转换为地心坐标。
  • 从 GPS 坐标到本地地心坐标的转换需要在坐标系上定义一个本地原点 map （ECEF），并计算与该原点的偏移量（ENU）。所有转换均由 GeographicLib 类和方法支持，并在 global_position 插件中实现。

组件节点​

另请参阅： https://docs.ros.org/en/foxy/Tutorials/Composition.html

mavros::router::Router​

这是支持与飞行控制单元 (FCU)、地面控制站 (GCS) 和无人机系统 (UAS) 节点连接所需的路由器节点。路由器允许您在不重启节点的情况下动态添加/删除端点。

mavros::uas::UAS​

此节点是一个插件容器，用于管理所有协议插件。每个插件都是此节点的一个子节点。

程序​

mavros_node  -- all-in-one container​

这是一个预配置的组件节点容器，提供与 ROS1 mavros_node 类似的参数。该容器加载路由器、UAS 并配置它们协同工作（设置 uas_link 等）。

主节点。允许通过设置空 URL 来禁用 GCS 代理。

ros2 run mavros mavros_node --ros-args --params-file params.yaml

启动文件​

XXX 待办事项 ！#1564

提供的启动文件可用于常见的 FCU，特别是 Pixhawk ：

  • px4.launch—— 用于 PX4 自动驾驶仪（用于垂直起降、多旋翼飞行器和飞机）
  • apm.launch—— 用于 APM 飞行堆栈（例如，所有版本的 ArduPlane、ArduCopter 等）

例子：

roslaunch mavros px4.launch
roslaunch mavros apm.launch fcu_url:=tcp://localhost gcs_url:=udp://@

安装​

必需的依赖项​

大多数 ROS 依赖项都由 支持和安装 rosdep ，包括 Eigen 和 Boost 等外部库。

GeographicLib 可以通过以下方式安装 apt-get ，它已包含在 MAVROS 软件包的 rosdep 中。也可以从 src 编译并安装，但建议使用与安装目录相同的正确安装目录 apt-get ，以确保 FindGeographicLib.cmake 找到所需的共享库（ libGeographic.so )。

由于 GeographicLib 需要某些数据集 （主要是大地水准面数据集）才能完成某些计算，因此用户需要使用 手动安装这些数据集 geographiclib-tools ，Debian 系统中可以通过 进行安装 apt-get 。为了加快安装速度，只需 运行“mavros/scripts”文件夹中的脚本即可。 install_geographiclib_datasets.sh 即可。

请注意，如果您使用的是旧版 MAVROS 发行版源安装，并且想要更新到新版本，请记住 rosdep update 在运行 之前 rosdep install --from-paths ${ROS_WORKSPACE} --ignore-src --rosdistro=${ROSDISTRO} ，使用 ROS_WORKSPACE catkin 工作区的 src 文件夹运行 。这将允许 rosdep 在发布 时更新列表并安装所需的依赖项 rosdep install 。

‼️ 为了遵循 ROS msg API，大地水准面数据集是必需的，以便进行高程转换。如果没有可用的数据集，系统将关闭 mavros_node ‼️

❗运行 install_geographiclib_datasets.sh 安装所有数据集或 geographiclib-datasets-download egm96_5 （ Debian 7 ， Ubuntu 14.04，14.10 ） ， （ Debian 8 ， Fedora 22 ， Ubuntu 15.04或更高 版本 ）仅安装大地水准面数据集：heavy_exclamation_mark： geographiclib-get-geoids egm96-5

二进制安装（deb）​

ROS 仓库包含适用于 Ubuntu x86、amd64 (x86_64) 和 armhf (ARMv7) 的二进制软件包。Kinetic 还支持 Debian Jessie amd64 和 arm64 (ARMv8)。

只需用于 apt 安装：

sudo apt install ros-foxy-mavros

然后通过运行 install_geographiclib_datasets.sh 脚本安装 GeographicLib 数据集：

ros2 run mavros install_geographiclib_datasets.sh

# Alternative:
wget https://raw.githubusercontent.com/mavlink/mavros/ros2/mavros/scripts/install_geographiclib_datasets.sh
./install_geographiclib_datasets.sh

源码安装​

使用 vcs 实用程序检索源并 colcon 使用工具进行构建。

注意：源安装说明适用于 ROS Foxy 版本。

sudo apt install -y python3-vcstool python3-rosinstall-generator python3-osrf-pycommon

# 1. Create the workspace: unneeded if you already has workspace
mkdir -p ~/ros2_ws/src
cd ~/ros2_ws

# 2. Install MAVLink
#    we use the Kinetic reference for all ROS distros as it's not distro-specific and up to date
rosinstall_generator --format repos mavlink | tee /tmp/mavlink.repos

# 3. Install MAVROS: get source (upstream - released)
rosinstall_generator --format repos --upstream mavros | tee -a /tmp/mavros.repos
# alternative: latest source
# rosinstall_generator --format repos --upstream-development mavros | tee -a /tmp/mavros.repos
# For fetching all the dependencies into your ros2_ws, just add '--deps' to the above scripts
# ex: rosinstall_generator --format repos --upstream mavros --deps | tee -a /tmp/mavros.repos

# 4. Create workspace & deps
vcs import src < /tmp/mavlink.repos
vcs import src < /tmp/mavros.repos
rosdep install --from-paths src --ignore-src -y

# 5. Install GeographicLib datasets:
./src/mavros/mavros/scripts/install_geographiclib_datasets.sh

# 6. Build source
colcon build

# 7. Make sure that you use setup.bash or setup.zsh from workspace.
#    Else ros2 run can't find nodes from this workspace.
source install/setup.bash

构建错误 。如果出现缺失错误 mavlink* ，则需要更新 mavlink 包。您可以从 ros-shadow-fixed （二进制安装）更新，或重做脚本步骤 2 和 4。

注意 ：自 MAVLink 2.0 (0.18) 合并以来，所有方言均由同一二进制文件支持。遗憾的是，v1.0 消息 ID 的重叠尚未完全处理，因此第一个加载的消息禁止进一步更改。加载顺序始终为：

  1. 常见的
  2. ardupilotmega
  3. 按字母顺序排列的列表
  4. ...

注意 ： MAVLINK_DIALECT 不再使用。

故障排除​

错误：serial0：接收：文件结束​

该问题应该在 mavros v0.23.2 中得到解决，它被发现是 Boost.ASIO 错误，应该在版本 > v1.12.0（>Boost 1.66）中修复。

贡献​

请参阅 CONTRIBUTING.md 。

词汇表​

  • GCS ：地面控制站
  • FCU — 飞行控制单元（又名 FC ）
  • OBC — 车载计算机（您的 odroid 或 raspberry）

链接​

  • MAVLink—— 无人机的通信协议，由飞行控制器、地面控制站和外围设备使用
  • mavlink_ros—— 原始 ROS 节点（少量消息，无代理）
  • Pixhawk—— 无人机硬件的开放标准
  • PX4 AutoPilot ——支持大多数车辆类型和强化/测试 MAVROS 支持的飞行控制器
  • ArduPilot—— 经过测试的自动驾驶仪 APM:Plane（默认命令集）
  • QGroundControl ——MAVLink 自动驾驶仪的地面控制站，已测试支持 Android、iOS、Mac OS、Linux 和 Windows
  • mavros_extras -- mavros 的额外插件和节点

更多信息

请参考mavros官方链接 https://github.com/mavlink/mavros/blob/ros2/mavros/README.md#installation