PX4使用手册-自主避障-ObstacleAvoidance
P200的VFH避障是航点避障么？
转载自：https://www.rdplat.com/news/25444.html
PX4使用手册-自主避障-ObstacleAvoidance
2018-12-07
内容详细：
自主避障
自主避障 使飞机沿预定路线前进时，能够自动绕开障碍物。
该功能需要运行计算机视觉软件的机载计算机。 该软件对期望路线重新规划，在导航绕开障碍物，并选取最佳路径。
自主避障适用于自动化模式，目前仅支持多旋翼飞行器的 任务Missions 和 Offboard 模式。
本文将阐述怎样在这两种模式中设置自主避障功能。
Offboard模式避障
PX4在 Offboard模式 中支持避障功能。
期望路径来自在配套计算机上运行的一个 ROS 节点。 并传递给自主避障模块（另一个ROS节点）。 避障软件将规划路径通过 SET_POSITION_TARGET_LOCAL_NED 消息流发送给飞行控制栈。
Note 唯一需要PX4这边的设置是将PX4切换到 Offboard 模式 。 PX4飞控并不知道发送SET_POSITION_TARGET_LOCAL_NED 消息的信息源来自哪一个MAVLink系统。
功能测试所使用的软硬件是：运行local_planner 或 global_planner软件的 Intel Aero 。 自主避障功能也支持Gazebo仿真测试。 配置方法详见Intel Aero > Obstacle Avoidance 和PX4/avoidance两个Github代码仓库。
任务模式避障
PX4支持 任务模式 避障，需要使用一台独立的运行避障软件的机载计算机配合。
要启用自主避障功能，只需将PX4的 MPC_OBS_AVOID 设置为1即可。 PX4通过MAVLink的路径规划协议（Trajectory 接口）实现与避障软件的交互，#详见后文。 PX4兼容所有符合此接口的避障系统。
功能测试所使用的软硬件是：运行local_planner 或 global_planner软件的 Intel Aero 。 自主避障功能也支持Gazebo仿真测试。 配置方法详见Intel Aero > Obstacle Avoidance 和PX4/avoidance两个Github代码仓库。
任务模式的变化
开启自主避障功能的任务模式的行为有些许不同。
激活避障之后的不同之处有：
-
飞机距离目标航点小于阈值半径，即判定为抵达，不考虑航向。
-
在普通任务模式下，飞机必须沿某一航向抵达目标航点（比如从上一航点沿直线靠近）。 开启避障模式后该约束失效，因为避障算法接管了飞机的航向控制，飞机只是根据当前视野进行移动。
一旦判定为到达某航点（即距离航点小于阈值半径），PX4就开始切换新的当前航点与下一个航点。
如果一个航点在某个障碍物之内，有可能无法抵达（任务将被阻塞）。
-
如果飞机在上一航点与当前航点连线上的投影经过了当前航点，阈值半径将被放大，当前航点将被标记为抵达。
-
如果载具只能进入x-y方向的阈值半径，高度方向的可接受阈值将被修改，然后任务将继续（即使无法进入高度的可接受半径）。
（由 QGroundControl或PX4）预设的任务模式速度将被忽略。 速度将由避障软件决定：
-
local planner 任务速度约 3m/s。
-
global planner 任务速度约 1~1.5 m/s。
如果PX4接收不到期望点，自主避障功能将被关闭，PX4将恢复普通任务模式。
任务模式避障接口
将MPC_OBS_AVOID 设置为 1 即会在PX4上开启任务模式。
PX4将期望轨迹封装在 TRAJECTORY_REPRESENTATION_WAYPOINTS 消息中，以 5Hz 的频率发送给机载计算机。
各字段定义如下：
-
time_usec: UNIX纪元时间戳
-
valid_points: 3
-
当前飞机信息：
-
pos_x[0], pos_y[0], pos_z[0]: x-y-z NED坐标系下的载具位置
-
vel_x[0], vel_y[0], vel_z[0]: x-y-z NED 坐标系下速度设定值
-
acc_x[0], acc_y[0], acc_z[0]: x-y-z NED 坐标系下加速度设定值
-
pos_yaw[0]: 当前航向角
-
vel_yaw[0]: NaN
当前航点：
-
pos_x[1], pos_y[1], pos_z[1]: x-y-z NED 坐标系下的 当前 任务航点位置坐标
-
vel_x[1], vel_y[1], vel_z[1]: NaN
-
acc_x[1], acc_y[1], acc_z[1]: NaN
-
pos_yaw[1]: 航向设定值
-
vel_yaw[1]: 偏航速率设定值
下一个航点：
-
pos_x[2], pos_y[2], pos_z[2]: x-y-z NED 坐标系 下一个 任务航点位置坐标
-
vel_x[2], vel_y[2], vel_z[2]: NaN
-
acc_x[2], acc_y[2], acc_z[2]: NaN
-
pos_yaw[2]: 航向设定值
-
vel_yaw[2]: 偏航速率设定值
所有其它字段都是NaN(未定义)。
PX4期望在整个任务期间 (不论障碍物是否存在) 都能接收到由TRAJECTORY_REPRESENTATION_WAYPOINTS 消息发送的目标期望点信息。
来自避障软件的消息各字段定义如下：
-
time_usec: UNIX纪元时间戳
-
valid_points: 1
-
当前飞机信息：
-
pos_x[0], pos_y[0], pos_z[0]: x-y-z NED坐标系下的载具位置设定值
-
vel_x[0], vel_y[0], vel_z[0]: x-y-z NED 坐标系下速度设定值
-
acc_x[0], acc_y[0], acc_z[0]: NaN
-
pos_yaw[0]: 航向角设定值
-
vel_yaw[0]: 偏航速率设定值
所有其它字段都是NaN(未定义)。
目标期望点的发送频率，由规划软件的能力和用户设置决定。
Note 目前 local planner 发送消息的频率约 30Hz，可以保证载具的移动速度为 3 m/s。 global planner 发送消息的频率约为 10Hz ，任务速度只能达到 1-1.5 m/s。
下文将对避障功能进行更详细的描述，包括PX4飞控和来自ROS的消息流的行为。
任务模式更详细的行为描述
当QGC向飞控上传一个任务并将 MPC_OBS_AVOID 设置为 1，PX4将uORB消息vehicle_trajectory_waypoint_desired 填充如下：
数组 waypoints：
-
index 0 :
-
position: x-y-z NED 坐标系下的位置
-
velocity: x-y-z 由主动飞行控制栈产生的 NED 坐标系下的速度设定值
-
Acceleration: 飞机加速度
-
Yaw: 飞机航向角
-
Yaw_speed: NaN
index 1:
-
position: x-y-z NED 坐标系下当前任务航点位置
-
Velocity: NaN
-
Acceleration: NaN
-
Yaw: 航向设定值
-
Yaw_speed: 偏航速率设定值
Index 2:
-
position: x-y-z NED 坐标系下 下一个任务航点位置
-
Velocity: NaN
-
Acceleration: NaN
-
Yaw: 航向设定值
-
Yaw_speed: 偏航速率设定值
其余index均填充为NaN。
vehicle_trajectory_waypoint_desired 消息被映射到 MAVLink 消息TRAJECTORY_REPRESENTATION_WAYPOINTS（见上避障接口所述）。 消息发送频率为5Hz。
MAVROS 将 MAVLink 消息转换成 ROS 消息 mavros_msgs::trajectory ，并将坐标系从北东地 (NED) 转换到 东北天 (ENU)。 此消息由ROS话题 /mavros/trajectory/desired 发布。
在避障软件这端，算法将规划一条到航点的路径。
经避障算法优化后的位置或速度设定值，可能由以下两个ROS消息发送给飞控固件： mavros_msgs::trajectory(同时包含速度和位置设定值)，由ROS 消息 /mavros/trajectory/generated 发布 nav_msgs::Path (只有位置设定值)，由 ROS 消息 /mavros/trajectory/path 发布
MAVROS 将设定值的坐标系从 ENU 转换到 NED，并将 ROS 消息转换成 MAVLink 消息TRAJECTORY_REPRESENTATION_WAYPOINTS。
在PX4飞控这端，接收到的 TRAJECTORY_REPRESENTATION_WAYPOINTS 消息被转换成uORB消息vehicle_trajectory_waypoint。 航点队列包含了所有未定义字段，但不包含index 0，消息内容如下：
-
Position: 位置设定值
-
Velocity: 速度设定值
-
acceleration: NaN（飞控固件暂不支持加速度设定值）
-
Yaw: 航向设定值
-
Yaw_speed: 偏航速率设定值
以上设定值将作为飞控位置控制器的跟踪目标。