【源码】基于ROS框架的无人机引导降落仿真系统

项目简介

本项目是基于ROS（机器人操作系统）构建的无人机引导降落仿真系统。利用阿鲁科（Aruco）标记实现无人机定位，通过PID控制、模糊PID控制、MPC控制等不同控制策略对无人机运动进行控制。系统节点接收来自Aruco检测器、位置传感器、速度传感器和移动平台（如轮式机器人）的数据，经计算后发布控制指令，以此模拟无人机着陆的起飞、导航、降落等关键阶段。

项目的主要特性和功能

1. 基于ROS框架开发，支持多传感器数据融合与实时控制。
2. 实现PID控制、模糊PID控制和模型预测控制（MPC）等多种控制策略，用于无人机位置和姿态控制。
3. 支持阿鲁科标记检测，用于无人机定位和导航。
4. 具备着陆策略，保障无人机在目标位置安全降落。
5. 支持数据记录，方便后续分析与优化。
6. 拥有用户友好的界面和简便的操作方式。

安装使用步骤

环境准备

推荐使用Ubuntu 18.04和ROS Melodic，但非必须。

依赖安装

1. Prometheus
   • 注意：Prometheus依赖项中除ROS外，其他模块的依赖项均无需安装。安装完成后，仅编译control模块： bash ./compile_control.sh
2. casadi bash cd casadi mkdir build cd build cmake -DWITH_IPOPT=ON -DWITH_OSQP=ON -DWITH_QPOASES=ON .. make sudo make install

运行项目

1. 进入到simulation/shell目录下，打开终端： bash cd ~/simulation/shell
2. 根据要进行的实验，执行对应的.sh文件：
   • 地面平台静止降落(无延迟) bash ./auto_landing.sh 执行后打开若干终端，正常无红色报错时，从右向左第2个终端窗口显示： Input 1 to switch to offboard mode and arm the drone. 键盘输入1并Enter，无人机解锁，螺旋桨转动，该窗口显示： Input 1 to takeoff. 再输入1并Enter，无人机起飞，仿真开始。
   • 地面平台直线运动降落(无延迟) bash ./auto_move_landing_straight.sh 在从右向左第2个终端窗口操作： bash Input 1 to switch to offboard mode and arm the drone. 1 #键盘输入并回车 Input 1 to takeoff. 1 #键盘输入并回车 无人机起飞到达预设位置悬停后，另开一个终端，输入： bash rostopic pub /moving_platform/wheelcontrol/cmd_vel geometry_msgs/Twist -r 1 [0.5,0.0,0.0] [0.0,0.0,0.0] 地面平台做直线运动，从无人机下方经过。
   • 地面平台曲线运动降落(无延迟) bash ./auto_move_landing_curve.sh 在从右向左第2个终端窗口操作： bash Input 1 to switch to offboard mode and arm the drone. 1 #键盘输入并回车 Input 1 to takeoff. 1 #键盘输入并回车 无人机起飞到达预设位置悬停后，另开一个终端，输入： bash rostopic pub /moving_platform/wheelcontrol/cmd_vel geometry_msgs/Twist -r 1 [0.5,0.0,0.0] [0.0,0.0,0.4] 地面平台做曲线运动，从无人机下方经过。

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