在Gazebo中使用ArduPilot进行多机无人机仿真

简介：
本教程介绍如何在Gazebo模拟环境中利用ArduPilot软件进行多架无人机的飞行仿真，适用于研究与开发人员。 ### Ardupilot多架无人机于gazebo内仿真的详细知识点 #### 一、Ardupilot_gazebo插件的安装与配置 ##### 1. 安装额外依赖项 要在Gazebo Garden环境中使用Ardupilot_gazebo插件，首先需要确保已经安装了必要的依赖项。可以通过以下命令完成： ```bash sudo apt update sudo apt install libgz-sim7-dev rapidjson-dev ``` 这里，`libgz-sim7-dev`是Gazebo Garden的开发库，而`rapidjson-dev`则用于JSON解析。 ##### 2. 创建工作区并克隆插件库 接下来创建一个新的工作区，并在这个工作区内克隆Ardupilot_gazebo插件库。可以按照以下步骤操作： ```bash mkdir -p gz_wssrc && cd gz_wssrc git clone https://github.com/ArduPilot/ardupilot_gazebo.git ``` 这样就将插件库克隆到了`gz_wssrc`目录下。 ##### 3. 构建插件 为了构建插件，需要先设置`GZ_VERSION`环境变量来指定使用的Gazebo版本。假设这里使用的是Gazebo Garden，可以设置环境变量为`garden`： ```bash export GZ_VERSION=garden cd ardupilot_gazebo mkdir build && cd build cmake .. -DCMAKE_BUILD_TYPE=RelWithDebInfo make -j4 ``` 这里，`-DCMAKE_BUILD_TYPE=RelWithDebInfo`指定了编译类型为带有调试信息的发布版本，而`-j4`则指定了同时运行的最大任务数为4。 #### 二、配置Gazebo环境变量 为了使Gazebo能够正确地识别和加载插件以及模型文件，需要设置一些环境变量。这些变量可以在终端中设置，也可以在`.bashrc`或 `.zshrc` 文件中设置，以便每次打开新的终端窗口时自动加载这些变量。 ```bash export GZ_SIM_SYSTEM_PLUGIN_PATH=$HOME/gz_wssrc/ardupilot_gazebo/build:$GZ_SIM_SYSTEM_PLUGIN_PATH export GZ_SIM_RESOURCE_PATH=$HOME/gz_wssrc/ardupilot_gazebomodels:$HOME/gz_wssrc/ardupilot_gazeworlds:$GZ_SIM_RESOURCE_PATH ``` 这里，`GZ_SIM_SYSTEM_PLUGIN_PATH`指向了插件的构建目录，而 `GZ_SIM_RESOURCE_PATH` 则包含了模型和世界的路径。 #### 三、测试运行Gazebo与Ardupilot结合使用 完成以上步骤后，就可以开始测试Gazebo与Ardupilot的结合使用了。 ##### 1. 运行Gazebo 首先启动Gazebo模拟器，并指定一个世界文件（如 `iris_runway.sdf`）： ```bash gz sim -v4 -r iris_runway.sdf ``` 这里， `-v4` 表示设置日志级别为 4，而 `-r` 则表示从文件加载世界。 ##### 2. 运行SITL（Software in the Loop） 接着，运行 SITL （软件在环路中）来模拟飞行控制器的行为。使用以下命令： ```bash sim_vehicle.py -v ArduCopter -f gazebo-iris --model JSON --map --console ``` 这里， `-v ArduCopter` 选择了飞行器类型为ArduCopter， `-f gazebo-iris` 指定了Gazebo中的模型， `--model JSON`、 `--map` 和 `--console` 则分别启用了JSON模型输出、地图显示和控制台输出。 ##### 3. 解锁并起飞 通过命令行解锁飞行器并使其起飞： ```bash STABILIZE> mode guided GUIDED> arm throttle GUIDED> takeoff 5 ``` 这里， `mode guided` 切换到引导模式， `arm throttle` 解锁电机，而 `takeoff 5` 让飞行器飞到高度 5 米。 #### 四、多架无人机文件配置 对于多架无人机的仿真，需要对模型文件进行相应的配置。 ##### 1. 模型文件的修改 需要复制原始模型文件夹（例如 `iris_with_ardupilot`），并为其分配不同的名称（例如 `iris_with_ardupilot_9002`）。 对于每个新模型文件夹，都需要进行以下修改： - 修改 `model.sdf` 文件中的 `model name` 为新的名称。 - 修改 `model.sdf` 文件中的 `` 标签，将其指向新的模型