ArduPilot+mavros+gazebo+QGC联合仿真初体验

首先给出最终效果图：
实现内容与PX4官网代码功能类似，四旋翼飞机自动起飞至2.5m高度，悬停一定时间，然后自主降落。
记录如下几个需要注意的地方：

1. 一共使用到三个文件夹，其中第一个为源代码，第二个为参照官网下载的gazebo地图信息，第三个为ROS功能包。
   

2.第二个gazebo地图需要在github上下载然后编译

git clone https://github.com/khancyr/ardupilot_gazebo
cd ardupilot_gazebo
mkdir build
cd build
cmake ..
make -j4
sudo make install

然后，注意要把环境变量配置好，参照github上的说法如下

echo 'source /usr/share/gazebo/setup.sh' >> ~/.bashrc

Set Path of Gazebo Models (Adapt the path to where to clone the repo)

echo 'export GAZEBO_MODEL_PATH=~/ardupilot_gazebo/models' >> ~/.bashrc

Set Path of Gazebo Worlds (Adapt the path to where to clone the repo)

echo 'export GAZEBO_RESOURCE_PATH=~/ardupilot_gazebo/worlds:${GAZEBO_RESOURCE_PATH}' >> ~/.bashrc
source ~/.bashrc

配置好的环境变量截图如下

3. 启动gazebo 地图为

gazebo --verbose worlds/iris_arducopter_runway.world

注：1）在启动过程中，存在一直download的情况，需要下载gazebo的地图包（从百度云盘直接下载即可），然后解压到~/.gazebo下（若没有worlds文件夹，则创建文件夹）如下图所示
2）启动gazebo地图的时候，发现 四轴云台链接件 需要下载，故在模型中直接选择屏蔽，即最终的仿真中该部件缺失。方法为找到下图中的model.sdf文件。
将其中的云台相关部分屏蔽掉

此时，即可正常启动gazebo环境，如下图所示。

4. 按照官网方式，打开ArduPilot代码中的sitl模式，命令为（可以理解为ArduPilot中的sitl模式调用的为Tools/autotest/sim_vehicle.py文件）

cd ~/ardupilot/ArduCopter
../Tools/autotest/sim_vehicle.py -f gazebo-iris --console --map

后面的参数–console为打开显示端，–map为打开地图。如下图所示。
此时，已经完成了ArduPilot的sitl模式与gezebo联合调试。（左下角的报错为地图未成功加载完毕，会不停的从网络上下载相应的地图）。
5. 此时，打开QGC会自动的链接上ArduPilot，即可完成直接的通信。同时可以在QGC上实现相应的动作。

6. 最后是ROS和mavros部分。功能包的创建和编译首先参照官网。和前面写的博客推文一致，增加了offboard模式的结点。（这里，对应ArduPilot代码，没有对应的offboard模式，我采用GUIDED模式进行，但是guide模式并非offboard模式）。按照官网说明，拷贝从mavros代码包中拷贝apm.launch到自己建的ROS功能包中
Let’s copy MAVROS default launchfile for ArduPilot :

roscp mavros apm.launch apm.launch

然后编辑apm.launch文件，修改对应的端口

<arg name="fcu_url" default="udp://127.0.0.1:14551@14555" />

在本次实验中，从下句输出信息可以看出，共打开了127.0.0.1:14550,14551端口。其中一个分配给QGC，另一个分配给mavros即可。

"--master" "tcp:127.0.0.1:5760" "--sitl" "127.0.0.1:5501" 
"--out" "127.0.0.1:14550" "--out" "127.0.0.1:14551" "--map" "--console"

7. 最后，通过ROSlaunch启动对应的ros结点，完成四旋翼的起飞，悬停和降落功能。运行指令为：

roslaunch apm_mavros apm.launch 

其中ROS的代码部分，主要是为了实现功能，粘贴主要部分如下：

   if(!current_state.armed && tmp)
    {
        arming_client.call(arm_cmd);
        tmp = 1;
        ROS_INFO("Call for arm!");
    }
    if(arm_cmd.response.success)
    {
         take_off.request.altitude = 2.5;
         if(!take_off.response.success && tmp)
         {
             tmp = 0;
             set_takeoff_client.call(take_off);
             ROS_INFO("Call for takeoff");
                    // sleep(10);
         }
         if(take_off.response.success)
         {
           // ROS_INFO("Takeoff successfully!");
            count++;
         }
    }
    if(count>300)
    {
        mode_rtl_ok = 1;
        offb_set_mode.request.custom_mode = "RTL";
        set_mode_client.call(offb_set_mode);
    }  

总结：至此，ROS/Mavros + gazebo 与PX4 （PX4推文点击这里查看）和ArduPilot的 sitl 仿真均已经验证实现过了。个人感觉，PX4代码对这一套仿真流程支持要好一些，主要好在提供的代码全，讲解全，附带的诸如lidar, camera的插件多。而ArduPilot则没有将重心放在这里，需要各位程序员自己变成实现，这就要求对gazebo插件，mavros等内容有较好的理解。另外，ArduPilot的官网信息也有很多需要维护和修改，存在一定的坑（此处对大神无效）。
当然，这一套仿真流程主要是用在swarm, SLAM等上面，PX4的代码维护者很多也都是机器视觉方面的。ArduPilot的代码维护和变动感觉要大一些，后面会推出UAVCAN，还有Lua脚本等高端玩法，加入了无人船，Rover等。
向两个活跃社区的贡献者致敬！