UAV Ubuntu18.04 PX4环境搭建

2023-05-16

Ubuntu18.04 PX4环境搭建

设备

VMware WorkStation16.0pro
Ubuntu18.04(虚拟机)

参考链接

XTDrone团队的：仿真平台基础配置（PX4 1.11版）
https://www.yuque.com/xtdrone/manual_cn/basic_config_1.11

CSDN网友的：Ubuntu18.04下基于ROS和PX4的无人机仿真平台的基础配置搭建（参考的XTDrone）
https://blog.csdn.net/qq_45067735/article/details/107303796?utm_medium=distribute.pc_relevant.none-task-blog-BlogCommendFromMachineLearnPai2-6.control&depth_1-utm_source=distribute.pc_relevant.none-task-blog-BlogCommendFromMachineLearnPai2-6.control

UAV环境搭建（虚拟机18.04）

温馨提示：每个人安装都会遇到不一样的问题，遵循一句话：遇到啥问题，就解决啥问题，干就完事了

依赖安装

按步骤执行

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

pip2 install pandas jinja2 pyserial cerberus pyulog numpy toml pyquaternion  -i https://pypi.tuna.tsinghua.edu.cn/simple

sudo apt install python3-pip

pip3 install packaging numpy empy toml pyyaml jinja2 -i https://pypi.tuna.tsinghua.edu.cn/simple

ROS

设置源

这里需要设置源：有清华的、中科大的、官方的

我使用的是官方的

sudo sh -c 'echo "deb http://packages.ros.org/ros/ubuntu $(lsb_release -sc) main" > /etc/apt/sources.list.d/ros-latest.list'

设置key

sudo apt-key adv --keyserver 'hkp://keyserver.ubuntu.com:80' --recv-key C1CF6E31E6BADE8868B172B4F42ED6FBAB17C654

安装

sudo apt update
sudo apt install ros-melodic-desktop

这里安装的不是full版本，因为这个版本自带的gazebo会有一些问题，所有后面单独装

设定环境

echo "source /opt/ros/melodic/setup.bash" >> ~/.bashrc
source ~/.bashrc

构建软件包的依赖关系

sudo apt install python-rosdep python-rosinstall python-rosinstall-generator python-wstool build-essential
sudo apt install python-rosdep

初始化

sudo rosdep init

执行rosdep update更新

rosdep update

启动roscore测试

roscore

输出下面，说明成功：

... logging to /home/robin/.ros/log/a5118af0-5474-11ea-8b86-e454e828c524/r
Checking log directory for disk usage. This may take awhile.
Press Ctrl-C to interrupt
Done checking log file disk usage. Usage is <1GB.
started roslaunch server http://robin-G3-3590:34223/
ros_comm version 1.12.14
SUMMARY
========
PARAMETERS
* /rosdistro: kinetic
* /rosversion: 1.12.14
NODES
auto-starting new master
process[master]: started with pid [30244]
ROS_MASTER_URI=http://robin-G3-3590:11311/
setting /run_id to a5118af0-5474-11ea-8b86-e454e828c524
process[rosout-1]: started with pid [30261]
started core service [/rosout]

建立工作空间

mkdir -p ~/catkin_ws/src
cd ~/catkin_ws
catkin_make
source devel/setup.bash

ROS安装成功！

Gazebo

一部分参照官网的步骤，一部分参考网友链接

设置计算机以接受来自package.osrfoundation.org的软件

sudo sh -c 'echo "deb http://packages.osrfoundation.org/gazebo/ubuntu-stable `lsb_release -cs` main" > /etc/apt/sources.list.d/gazebo-stable.list'

#执行：
cat /etc/apt/sources.list.d/gazebo-stable.list
#如果出现下面：
deb http://packages.osrfoundation.org/gazebo/ubuntu-stable bionic main
#说明正确

设置密钥

wget https://packages.osrfoundation.org/gazebo.key -O - | sudo apt-key add -

安装gazebo9.1指令

sudo apt-get update
sudo apt-get install gazebo9=9.1*

在终端输入gazebo，能打开，说明gazebo安装成功

安装ROS的Gazebo插件

sudo apt install ros-melodic-gazebo9-*
sudo apt install ros-melodic-gazebo-*

测试gazebo

roscore  
rosrun gazebo_ros gazebo

能打开说明ros和gazebo插件安装成功

使用

gazebo --version

查看gazebo版本，我安装的是9.16版本

Gazebo安装成功！！

MAVROS

MAVROS的本质是ROS的一个功能包，其作用就是ROS与PX4平台的通信桥梁。
MAVROS安装有两种方法，在虚拟机上均可安装成功。方法一：二进制安装，方法二：源码安装。两种方法经过测试，都是可以使用的，暂时还未发现问题。

二进制安装

前面提到的两个参考链接，均使用的是二进制安装

sudo apt install ros-melodic-mavros ros-melodic-mavros-extras
roscd mavros
sudo wget https://raw.githubusercontent.com/mavlink/mavros/master/mavros/scripts/install_geographiclib_datasets.sh
sudo chmod a+x ./install_geographiclib_datasets.sh
sudo ./install_geographiclib_datasets.sh 
#最后一步需要等待一段时间，网络要好一点，请耐心等待

源码安装

参考链接

主要参考链接https://blog.csdn.net/zouxu634866/article/details/106526769

官网链接：https://docs.px4.io/master/en/ros/mavros_installation.html

阿木实验室提供安装链接：https://bbs.amovlab.com/forum.php?mod=viewthread&tid=688&highlight=mavros
安装依赖项

 sudo apt-get install python-catkin-tools python-rosinstall-generator -y

创建mavros的工作空间并初始化

mkdir -p ~/mavros_ws/src
cd ~/mavros_ws
catkin init
wstool init src

 rosinstall_generator --rosdistro melodic mavlink | tee /tmp/mavros.rosinstall

进入mavros_ws/src执行：

rosinstall_generator --upstream mavros | tee -a /tmp/mavros.rosinstall
git clone https://gitee.com/zhuleilei33/mavros.git
#这一步是从gitee拷贝zhuleilei大神仓库的mavros源码包
#也可以直接从官网的github链接拷贝，如下
#git clone https://github.com/mavlink/mavros.git

这里我有一个小疑问，官网github的源码安装说明和px4官网的安装说明，都没有进行git clone操作，但是如果不拷贝代码的话，就没有下面（/catklin_ws/src/mavros/mavros/scripts/install_geographiclib_datasets.sh）这个脚本，很奇怪，如有大神知道，不吝赐教，感谢！

创建工作区和部门
回到mavros_ws目录下运行：

wstool merge -t src /tmp/mavros.rosinstall
wstool update -t src -j4
rosdep install --from-paths src --ignore-src -y

安装GeographicLib数据集：
在mavros_ws目录下运行：

sudo ./src/mavros/mavros/scripts/install_geographiclib_datasets.sh

构建源

catkin build

这个过程要等待一段时间，请耐心等待

添加环境变量

gedit ~/.bashrc

在.bashrc文件最后加上下面这句话：

source ~/mavros_ws/devel/setup.bash    
#这里，mavros_ws是你自己工作空间的名字

保存后退出

这里mavros的通信测试需要相应的px4仿真或者硬件环境，请安装下面PX4环境的之后，再验证mavros是否安装成功。

PX4

这部分的操作按照xtdrone团队的方法来就好了，尽量选择从xtdrone的gitee拷贝代码，官方的github太慢。这里我直接贴过来：

git clone https://gitee.com/robin_shaun/PX4_Firmware
cd PX4_Firmware
git checkout -b xtdrone/dev v1.11.0-beta1
bash ./Tools/setup/ubuntu.sh --no-nuttx --no-sim-tools #安装python依赖

修改.gitmodules（在PX4_Firmware文件夹中ctrl+h查看隐藏文件可以找到图左下角第一个）
在这里插入图片描述

打开之后将内容替换成如下：

[submodule "mavlink/include/mavlink/v2.0"]
	path = mavlink/include/mavlink/v2.0
	url = https://gitee.com/robin_shaun/c_library_v2.git
	branch = master
[submodule "src/drivers/uavcan/libuavcan"]
	path = src/drivers/uavcan/libuavcan
	url = https://gitee.com/robin_shaun/uavcan.git
	branch = px4
[submodule "Tools/jMAVSim"]
	path = Tools/jMAVSim
	url = https://gitee.com/robin_shaun/jMAVSim.git
	branch = master
[submodule "Tools/sitl_gazebo"]
	path = Tools/sitl_gazebo
	url = https://gitee.com/robin_shaun/sitl_gazebo.git
	branch = master
[submodule "src/lib/matrix"]
	path = src/lib/matrix
	url = https://gitee.com/robin_shaun/Matrix.git
	branch = master
[submodule "src/lib/ecl"]
	path = src/lib/ecl
	url = https://gitee.com/robin_shaun/ecl.git
	branch = master
[submodule "boards/atlflight/cmake_hexagon"]
	path = boards/atlflight/cmake_hexagon
	url = https://gitee.com/robin_shaun/cmake_hexagon.git
	branch = px4
[submodule "src/drivers/gps/devices"]
	path = src/drivers/gps/devices
	url = https://gitee.com/robin_shaun/GpsDrivers.git
	branch = master
[submodule "src/modules/micrortps_bridge/micro-CDR"]
	path = src/modules/micrortps_bridge/micro-CDR
	url = https://gitee.com/robin_shaun/micro-CDR.git
	branch = px4
[submodule "platforms/nuttx/NuttX/nuttx"]
	path = platforms/nuttx/NuttX/nuttx
	url = https://gitee.com/robin_shaun/NuttX.git
	branch = px4_firmware_nuttx-9.1.0+
[submodule "platforms/nuttx/NuttX/apps"]
	path = platforms/nuttx/NuttX/apps
	url = https://gitee.com/robin_shaun/NuttX-apps.git
	branch = px4_firmware_nuttx-9.1.0+
[submodule "platforms/qurt/dspal"]
	path = platforms/qurt/dspal
	url = https://gitee.com/robin_shaun/dspal.git
[submodule "Tools/flightgear_bridge"]
	path = Tools/flightgear_bridge
	url = https://gitee.com/robin_shaun/PX4-FlightGear-Bridge.git
	branch = master 
[submodule "Tools/jsbsim_bridge"]
	path = Tools/jsbsim_bridge
	url = https://gitee.com/robin_shaun/px4-jsbsim-bridge.git
[submodule "src/examples/gyro_fft/CMSIS_5"]
	path = src/examples/gyro_fft/CMSIS_5
	url = https://gitee.com/mirrors/CMSIS_5

再次执行子模块更新指令

git submodule update --init --recursive

编译

make px4_sitl_default gazebo

在PX4_Firmware中修改 ~/.bashrc，加入以下代码,注意路径匹配

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

然后运行如下命令,此时会启动Gazebo,如下图所示

cd ~/PX4_Firmware
roslaunch px4 mavros_posix_sitl.launch

在这里插入图片描述

并运行

rostopic echo /mavros/state

若connected: True,则说明MAVROS与SITL通信成功。说明mavros和px4环境都搭建完成。

---
header:
seq: 11
stamp:
secs: 1827
nsecs: 173000000
frame_id: ''
connected: True   #这里显示True 表明连接成功
armed: False
guided: False
manual_input: True
mode: "MANUAL"
system_status: 3
---

后面的进一步学习使用，请参考XTdrone团队链接https://www.yuque.com/xtdrone，在这里也感谢XTdrone团队的指引。QGC地面站的安装较简单，这部分就不详细说明了。

整个流程是自己学习的一个记录和总结，有学习的小伙伴欢迎一起交流。

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