利用 ArduCopter、ROS 和 AprilTag 检测器实现室内自主飞行¶
本维基页面介绍如何建立一个能够实现室内自主飞行的系统。该系统基于一架带有 Raspberry Pi 3 和 USB 摄像头的四旋翼飞行器。摄像头拍摄的图像用于在 Raspberry Pi 上计算姿势估计，并将结果作为 MAVLink 信息发送给飞行控制器。摄像头朝下，地板上有一块这样的 AprilTag 板：
系统概述¶
系统使用 ROS 的所有任务。来自 USB 摄像模块 由 usb_cam 节点，姿势估计值的计算公式为 apriltag_ros 节点然后由 vision_too_mavros 节点相关信息将通过 马弗罗斯.所有这些 ROS 软件包都可以在 Raspberry Pi 3 上运行。
"这款" USB 摄像头 节点发布 摄像机/图像 和 摄像机/摄像机信息 主题 priltag_ros 节点会订阅这些主题，并将 camera_pose 消息发布到 mavros/vision_pose/pose 主题、 马夫罗斯 将 ROS 信息转换为 MAVLink 信息并发送给飞行控制器。
信息 set_gps_global_origin 和一个 设置起始位置 在系统准备好运行之前发送。设置 EKF 起始点的两种方法：
使用Mission Planner地面站（右击> 设置 EKF 主页> 设置原点）
用脚本 set_origin.py.
飞行控制器和四旋翼飞行器上的 Raspberry Pi 3 通过串口连接，而 Raspberry Pi 3 和台式电脑则通过 WiFi 连接。台式电脑仅用于配置和可视化目的。 RViz 用于在 ROS 的 PC 上进行可视化。
系统组件¶
小型四旋翼飞行器配备 Pixhack (飞行)控制器, CUAV PX4FLOW, TeraRanger One.有了这样的设置，您就可以根据维基实现 使用 PX4FLOW 进行非 GPS 飞行.
树莓派 3 B 型 使用 16GB micro SD 卡运行 Ubuntu Mate 16.04连接到 USB 摄像头 面向地面，摄像机的 x 轴在右侧。
备注
摄像机的安装方向没有硬性限制，只能朝下，但需要进行帧变换，以便根据摄像机的不同方向对齐帧。
软件设置¶
为相机安装 ROS 驱动程序：
用于 USB 摄像机：
苏都 apt-get 安装 ROS-KINETECH-USB-CAM对于 RPi 摄像头模块：您可以按照以下步骤操作 本说明 以启用摄像机，然后安装 rastpicam_节点.
安装 Apriltag 图书馆, Apriltag ROS 包装器 和 对马夫罗斯的憧憬 打包。
# 安装 Apriltag 库
CD
git 复制 https://github.网/四月机器人/杏花.git
CD 杏花
cmake .
苏都 生产 安装
# 安装 Apriltag ROS 封装程序
CD ~/catkin_ws/来源
git 复制 https://github.网/hoangthien94/priltags2_ros.git
git 复制 https://github.网/hoangthien94/对马夫罗斯的憧憬.git
CD ../
catkin_make
相机校准¶
按照 ROS 维基百科 来校准并获取相机的校准文件。
更换
相机信息URL 停止在 gsoc.launch 文件，其中包含校准文件的正确路径。
配置 ArduPilot¶
用地面站（即 Mission Planner）连接飞行控制器，并检查以下参数是否设置如下：
ahrs_ekf_type 2 brd_rtc_types 2 ekf2_enable 1 ekf3_enable 0 ek2_gps_type 3 ek2_posne_m_nse 0.1 ek2_veld_m_nse 0.1 ek2_velne_m_nse 0.1 EK2_EXTNAV_DELAY 80 GPS_TYPE 0 COMPASS_USE 0 COMPASS_USE2 0 COMPASS_USE3 0 SERIAL1_BAUD 921（用于连接 Raspberry Pi 的串行端口） SERIAL1_PROTOCOL 2 SYSID_MYGCS 1（接受来自 mavros 的控制）。
复制系统的说明¶
1.运行所有节点¶
首先，让我们分别测试每个 ROS 节点，并解决出现的任何问题：
USB 摄像头节点：在 RPi 上
玫瑰发射 USB 摄像头 usb_cam-test.launch如果 RPi 没有连接到显示器，则可在装有 Linux Ubuntu 的电脑上查看原始图像：
出口 ROS_MATER_URI=http://<rpi-ip>:11311 &&； rqt_image_view确认相机是否有图像输出。
马弗罗斯节点：在 RPi 上
玫瑰发射 马夫罗斯 apm.launch fcu_url:=<tty-port>:<baud-rate>；确认 MAVROS 运行正常。例如
游标 回响 /mavros/state应显示 FCU 已 "连接"。
Apriltag 网站和对马夫罗斯的憧憬节点：确保
相机信息URL指向相机校准文件的正确路径。在 RPi 上
玫瑰发射 对马夫罗斯的憧憬 apriltags_too_mavros.launch打开 RViz 并查看
/tf和/mavros/vision_pose/pose主题。与/tf然后，您就可以在标签帧中看到摄像机的姿态，Z 轴朝下。如果摄像机的 x 轴指向右侧，那么/mavros/vision_pose/pose将与主体帧对齐。如果摄像机的 X 轴指向不同的方向，则需要修改对马夫罗斯的憧憬因此。
2.接地测试¶
如果每个节点都能成功运行，就可以进行地面测试：
在 RPi 上：如上所述启动所有节点。查看主题
/mavros/vision_pose/pose上的 RViz。移动载具，看看姿势是否会随着移动而改变。设置 EKF 主页 通过发送 MAVLink 信息 set_gps_global_origin 和 设置起始位置.
使用Mission Planner地面站:右键单击地图上的任意一点>；
设置 首页 这里>；设置 EKF 起源 这里.
使用代码：您可以使用此 Python 脚本 set_origin.py.
安装
pymavlink:按照说明操作 这里.运行脚本：
玫瑰 对马夫罗斯的憧憬 set_origin.py.
设置好 EKF 的原点后，地图上会出现一个四旋翼飞行器图标。
举起飞行器，在保持标签板在摄像头视野内的情况下左右移动，并在Mission Planner地面站上观察飞行器的轨迹。
如果最后一步成功，就可以进行飞行测试。
3.飞行测试¶
在稳定状态下起飞，检查四旋翼飞行器是否稳定。
在摄像机可以很好地看到标签的高度，切换到 Alt-Hold，调整水平位置。观察 RViz 和Mission Planner地面站上的反馈，查看是否检测到标签。
查看Mission Planner地面站地图，确认系统仍在跟踪。
切换到 "闲置 "状态，但随时准备在出现意外时切换回 "Alt-保持 "状态。
否则，四旋翼飞行器应在标签上方稳定悬停。
备注
EKF 要接受外部导航数据，数据速率必须高于某个阈值（通常为 10Hz）。如果您使用的也是 RPi，首先我们需要调整与计算成本相关的参数，以达到可接受的检测率。 标签这将提高检测率而降低准确率，或提高 标签线程如果您没有运行任何其他程序，并且有多余的 CPU。相关调整参数位于文件 settings.yaml.