ROS下基于YOLO的px4无人机目标检测

1777

2020年5月27日 14时59分

神秘老铁

1 搭建无人机仿真环境

首先需要安装mavros，这是一个飞机固件与ros通信的包：

sudo apt install ros-kinetic-mavros ros-kinetic-mavros-extras
wget https://raw.githubusercontent.com/mavlink/mavros/master/mavros/scripts/install_geographiclib_datasets.sh
sudo chmod a+x ./install_geographiclib_datasets.sh
./install_geographiclib_datasets.sh ##此时执行速度很慢，耐心等待完成

接下来，下载固件：

git clone https://github.com/PX4/Firmware.git ##我一般将固件放在主目录下而不是ros的工作空间中
cd Firmware
git checkout v1.9.2
make posix_sitl_default gazebo

一般来说，第一次安装飞控固件，编译时会报错，因为缺少了必要的python依赖，因此在下载玩Firmware后，在编译之前，首先：

 cd Firmware
 bash
 bash ./Tools/setup/ubuntu.sh --no-nuttx --no-sim-tools ##此处跳过了仿真器的安装，因为已经在ros已经配置好了

这之后，再执行下面指令，一般就不会出错，如果继续报错，一般为个人电脑环境配置的问题，请根据终端中的错误提示自行安装依赖。

make posix_sitl_default gazebo

现在，px4无人机的基本环境就配置好了，应该可以看到gazebo界面中已经有了一个叫做iris的无人机。
为了方便，将Firmware的环境变量加入bashrc中：

source ~/Firmware/Tools/setup_gazebo.bash ~/Firmware/ ~/Firmware/build/px4_sitl_default
export ROS_PACKAGE_PATH=$ROS_PACKAGE_PATH:~/Firmware
export ROS_PACKAGE_PATH=$ROS_PACKAGE_PATH:~/Firmware/Tools/sitl_gazebo

在这之后，就可以通过launch文件启动仿真了：

roslaunch px4 mavros_posix_sitl.launch  ##此命令同时启动了mavros

接下来，安装无人机的地面站控制软件QGC：

sudo usermod -a -G dialout $USER
sudo apt-get remove modemmanager -y
sudo apt install gstreamer1.0-plugins-bad gstreamer1.0-libav -y
Download [QGroundControl.AppImage](https://s3-us-west-2.amazonaws.com/qgroundcontrol/latest/QGroundControl.AppImage)
chmod +x ./QGroundControl.AppImage
./QGroundControl.AppImage  (or double click)

打开地面站后，可以看见已经自动连接上了仿真中的无人机。

在这里，无人机环境搭建已经全部完成了。

２切换无人机模型

上面启动的无人机，并没有携带相机，我们进行目标检测，需要携带一个摄像头，Firmware中已经提供了模型，因此，我们只需要更换一个带有相机的飞机模型。
我提供了一个模型下载：

链接：https://pan.baidu.com/s/1D_3pG3bqmBsSxLOCZVhl3w
提取码：fnam

将下载的模型放到Firmware/tools/sitl_gazebo/models下，替换原来的模型文件。
然后修改Fimeware/launch/mavros_posix_sitl.launch的第16行：

此时，iris模型已经携带了一台双目相机，有用的话题为：

/stereo/camera/left/camera_info
/stereo/camera/left/image_raw
/stereo/camera/right/camera_info
/stereo/camera/right/image_raw

３配置YOLO环境

该过程参开官方配置文档即可，基本没什么坑，yolo并不完全依赖gpu，但是没有gpu速度会非常慢。
官网提供的环境配置为：darkned_ros安装配置方法
按照官方文档安装必要的依赖和包是非常有必要的。

安装完成后，需要修改两处：

首先，在darknet_ros/launch/darknet_ros.launch中修改：

  <arg name="image" default="/stereo/camera/left/image_raw" />

接着修改darknet_ros/config/ros.yaml:

camera_reading:
    topic: /stereo/camera/left/image_raw

然后运行：

roslaunch darknet_ros darknet_ros.launch

此时在终端中可以看到：

说明yolo已经正常运行并且开始检测目标了。

接着，可以在gazebo中添加各种模型，然后使用yolo进行检测。

本文在这里提供一个gazebo的world文件，下载地址为：
XTDrone

下载后，复制 XTDrone /sitl_config /worlds/outdoor1.world到Firmware/tools/sitl_gazebo/worlds下。
接着修改Fimeware/launch/mavros_posix_sitl.launch的第15行为：

<arg name="world" default="$(find mavlink_sitl_gazebo)/worlds/outdoor1.world"/>

此时再次启动，应该看到是这样的:

这样，就完成了所有的配置。

４运行效果展示

关闭之前所有的命令，按照这个顺序重新启动仿真：

roslaunch px4 mavros_posix_sitl.launch
启动地面站　＃＃此处建议使用游戏手柄控制无人机，或更简单直接开启QGC自带的虚拟摇杆功能对飞机控制
roslaunch darknet_ros darknet_ros.launch

演示效果请看视频：

最后，如果你对无人机的仿真和应用感兴趣，推荐一个非常优秀的开源的无人机项目XTDrone，在里面可以学习到更多的无人机知识。

gazebo ROS 无人机机器人视觉

神秘老铁

2 28

相机标定——基础知识整理

« 上一篇 2020年5月27日 11时17分

机器人定位技术：robot_localization

下一篇 » 2020年5月27日 16时30分

发表评论取消回复

后才能评论

评论列表（28条）

2rhu4_7662 2020年9月11日下午4:58

您好，MAVROS与SITL通信为什么一直是false啊？

回复
2rhu4_7662 2020年9月11日下午3:41

您好，想问一下，地面站怎么自动连接仿真中无人机啊？我的一直显示连接失败

回复
2rhu4_7662 2020年9月11日下午2:44

您好，我的系统是18.04的，安装步骤操作这条命令后：roslaunch px4 mavros_posix_sitl.launch
总出现下面这个错，并且也打不开gazebo:
[Err] [REST.cc:205] Error in REST request
libcurl: (51) SSL: no alternative certificate subject name matches target host name ‘api.ignitionfuel.org’
VMware: vmw_ioctl_command error 无效的参数.
Aborted (core dumped)
[gazebo_gui-4] process has died [pid 2534, exit code 134, cmd /opt/ros/melodic/lib/gazebo_ros/gzclient __name:=gazebo_gui __log:=/home/ws/.ros/log/76b37004-f3f9-11ea-9b48-000c29df3869/gazebo_gui-4.log].
log file: /home/ws/.ros/log/76b37004-f3f9-11ea-9b48-000c29df3869/gazebo_gui-4*.log

请问这是怎么回事啊？

回复
- 2rhu4_7662 回复 2rhu4_7662 2020年9月11日下午3:42
  
  这条不用回复啦，已解决，感谢。
  
  回复
丢了薛定谔的猫 2020年9月2日下午10:44

对了请问我用make posix_sitl_default gazebo打开gazebo，QGC会自动连接飞机，但是我用roslaunch px4 mavros_posix_sitl.launch打开gazebo（能正常打开，也有飞机），但是QGC无反应。这是什么原因？？

回复
- 神秘老铁回复丢了薛定谔的猫 2020年9月3日下午3:48
  
  一般为环境配置不完整，你需要查看mavros是否安装完成，同时需要配置一下px4的python环境（官网中https://dev.px4.cc/master/zh/setup/dev_env_linux_ubuntu.html 运行.sh自动配置）
  
  回复
- 2rhu4_7662 回复丢了薛定谔的猫 2020年9月11日下午5:21
  
  您好，MAVROS与SITL通信为什么一直是false啊？请问您知道怎么解决嘛？
  
  回复
丢了薛定谔的猫 2020年9月2日下午10:09

替换了outdoor1.world世界模型之后导致gazebo打不开。使用原本的空场景，gazebo一切正常。这是什么原因？？
还有百度云链接失效了，大佬能补一下吗

回复
- 神秘老铁回复丢了薛定谔的猫 2020年9月3日下午3:45
  
  最近主机出问题了过两天放新链接
  
  回复
- 丢了薛定谔的猫回复神秘老铁 2020年9月3日下午9:07
  
  博主你好，我替换了这个模型，也修改了对应的launch文件，但是打开gazebo是黑色的，而且也没有查到有话题出现。跟一楼出现的问题一样，希望博主能指点一下。
  
  回复
- 神秘老铁回复丢了薛定谔的猫 2020年9月3日下午3:55
  
  链接：https://pan.baidu.com/s/1D_3pG3bqmBsSxLOCZVhl3w
  提取码：fnam
  
  回复
楽ˇˇ 2020年6月30日下午3:57

我下载的是这个https://github.com/osrf/gazebo_models，然后解压至.gazebo/models，文件大小为1.9G，然后重新打开还是不行，卡在

回复
楽ˇˇ 2020年6月30日下午2:13

您好，在第二点“切换无人机模型”中，将下载的模型放到Firmware/tools/sitl_gazebo/models下，替换原来的模型文件。这里的替换原来的模型指的是哪一个？我的Firmware/tools/sitl_gazebo/models文件夹中没有“iris_stereo_camera”这个文件夹，复制进来后，按照您给的方案，启动roslaunch, 没有无人机，也没有双目的话题

回复
楽ˇˇ 2020年6月29日下午8:52

按照您的方式下载模型和修改，但是打不开，卡在了GAZEBO-Preparing your world。。。界面，请问是不是有什么文件没有复制？

下载后，复制 XTDrone /sitl_config /worlds/outdoor1.world到Firmware/tools/sitl_gazebo/worlds下。
接着修改Fimeware/launch/mavros_posix_sitl.launch的第15行为：

回复
- 神秘老铁回复楽ˇˇ 2020年6月29日下午9:10
  
  是否是第一次使用gazebo 有可能因为gazebo默认的模型需要下载往往需要很久时间才能启动一般来说都是先去官网把模型自己下载下来然后放到对应的位置这样就能正常启动gazebo了
  
  回复
- 丢了薛定谔的猫回复楽ˇˇ 2020年9月3日上午10:42
  
  你好，请问飞机的模型你下载了吗？？？如果下载了可否发我一份。
  
  回复
‭木顶思上 2020年6月13日下午5:59

您好，我开发的环境是Ubuntu16.04，按照您文章的步骤，打开QGC后，提示Waiting For Vehicle Connection。我QGC版本是3.5.6

回复
- ‭木顶思上回复 ‭木顶思上 2020年6月13日下午5:59
  
  请问下是怎么回事呢？
  
  回复
- 神秘老铁回复 ‭木顶思上 2020年6月29日下午9:09
  
  连不上的情况一般可能和px4的版本有关 1.9.2我测试过是没问题的如不行那就是安装问题
  
  回复
魊 2020年5月30日下午11:02

执行到 bash ./Tools/setup/ubuntu.sh –no-nuttx –no-sim-tools 的时候报错显示：
Collecting pip
Downloading pip-20.1.1-py2.py3-none-any.whl (1.5 MB)
|█████████ | 419 kB 2.4 kB/s eta 0:07:20ERROR: Exception:
Traceback (most recent call last):
File “/home/yy/.local/lib/python2.7/site-packages/pip/_internal/cli/base_command.py”, line 188, in _main
status = self.run(options, args)
File “/home/yy/.local/lib/python2.7/site-packages/pip/_internal/cli/req_command.py”, line 185, in wrapper
return func(self, options, args)
File “/home/yy/.local/lib/python2.7/site-packages/pip/_internal/commands/install.py”, line 333, in run
reqs, check_supported_wheels=not options.target_dir
File “/home/yy/.local/lib/python2.7/site-packages/pip/_internal/resolution/legacy/resolver.py”, line 179, in resolve
discovered_reqs.extend(self._resolve_one(requirement_set, req))
File “/home/yy/.local/lib/python2.7/site-packages/pip/_internal/resolution/legacy/resolver.py”, line 362, in _resolve_one
abstract_dist = self._get_abstract_dist_for(req_to_install)
File “/home/yy/.local/lib/python2.7/site-packages/pip/_internal/resolution/legacy/resolver.py”, line 314, in _get_abstract_dist_for
abstract_dist = self.preparer.prepare_linked_requirement(req)
File “/home/yy/.local/lib/python2.7/site-packages/pip/_internal/operations/prepare.py”, line 412, in prepare_linked_requirement
hashes=hashes,
File “/home/yy/.local/lib/python2.7/site-packages/pip/_internal/operations/prepare.py”, line 198, in unpack_url
hashes=hashes,
File “/home/yy/.local/lib/python2.7/site-packages/pip/_internal/operations/prepare.py”, line 124, in get_http_url
link, downloader, temp_dir.path, hashes
File “/home/yy/.local/lib/python2.7/site-packages/pip/_internal/operations/prepare.py”, line 220, in _download_http_url
for chunk in download.chunks:
File “/home/yy/.local/lib/python2.7/site-packages/pip/_internal/cli/progress_bars.py”, line 166, in iter
for x in it:
File “/home/yy/.local/lib/python2.7/site-packages/pip/_internal/network/utils.py”, line 39, in response_chunks
decode_content=False,
File “/home/yy/.local/lib/python2.7/site-packages/pip/_vendor/urllib3/response.py”, line 564, in stream
data = self.read(amt=amt, decode_content=decode_content)
File “/home/yy/.local/lib/python2.7/site-packages/pip/_vendor/urllib3/response.py”, line 529, in read
raise IncompleteRead(self._fp_bytes_read, self.length_remaining)
File “/usr/lib/python2.7/contextlib.py”, line 35, in __exit__
self.gen.throw(type, value, traceback)
File “/home/yy/.local/lib/python2.7/site-packages/pip/_vendor/urllib3/response.py”, line 430, in _error_catcher
raise ReadTimeoutError(self._pool, None, “Read timed out.”)
ReadTimeoutError: HTTPSConnectionPool(host=’files.pythonhosted.org’, port=443): Read timed out.
怎么解决？是源的问题吗？

回复
- 神秘老铁回复魊 2020年5月31日上午11:00
  
  bash ./Tools/setup/ubuntu.sh –no-nuttx –no-sim-tools
  然后遇到里面提示某些python的依赖下不了就手动pip2或pip3的方式单独下载
  
  回复
- 魊回复神秘老铁 2020年5月31日下午2:12
  
  这一步今天执行没有问题可能是网络原因但又出现了新的问题执行make posix_sitl_default gazebo编译时，就一直跑不动？就卡在这一步 — PX4 ECL: Very lightweight Estimation & Control Library v1.9.0-rc1 报错显示 error: RPC failed; curl 18 transfer closed with outstanding read data remaining
  fatal: the remote end hung up unexpectedly
  fatal: early EOF
  fatal: index-pack failed
  fatal: clone of ‘https://github.com/PX4/sitl_gazebo.git’ into submodule path ‘/home/yy/Firmware/Tools/sitl_gazebo’ failed
  Failed to clone ‘Tools/sitl_gazebo’. Retry scheduled
  可是github的网址 https://github.com/PX4/sitl_gazebo.git 能打开啊？
  
  回复
- 魊回复神秘老铁 2020年5月31日下午2:14
  
  还有个问题作者大大你是在ubuntu16.04 还是18.04下搭建的？
  
  回复
- 神秘老铁回复魊 2020年5月31日下午11:54
  
  我在ubuntu18.04 但是这个在16.04也是没有问题的我都用过我建议你按照官方网站的环境配置过程检查一下：dev.px4.cc
  
  回复
- 魊回复神秘老铁 2020年6月1日上午10:41
  
  谢谢，昨天编译px4没问题了，现在试着往后面的步骤走
  
  回复
- 魊回复神秘老铁 2020年6月1日上午11:11
  
  更改模型后执行launch文件 gazebo反而打不开了？查看topic 也没有双目的话题发布将sdf 文件中的model://stereo_cam更改为model://stereo_camera 模型可以打开了但依然没有双目的话题？请问这个怎么处理？
  
  回复
- 神秘老铁回复魊 2020年6月1日下午4:38
  
  是我的模型吗我提供的那个和官方的不一样是修改后的
  
  回复
- 魊回复神秘老铁 2020年6月5日下午5:05
  
  是的按照文中描述将百度云中的模型添加进去的
  
  回复