PX4实战之旅（五）：利用T265实现室内定点飞行

前言

硬件：
Intel NUC
Intel Realsense T265
Pixhawk 2.4.8

软件：
PX4 1.13.0
Ubuntu 20.04
Ros Neotic
Mavros

视觉惯性里程计测距（VIO）是一种计算机视觉技术，用于估算3D姿态（本地位置和方向），相对于本地起始位置的移动的机体速度。 它通常用于在GPS不存在或不可靠的情况下（例如室内或在桥下飞行时）给载具导航。
VIO 使用视觉里程计（Visual Odometry）从相机图像中估计机身姿态，并结合机身IMU的惯性测量以校正。

一、相机安装

将相机连接到机载计算机并将其安装到机架上：
使用提供的线缆连接 T265 和板载计算机。
尽可能使镜头朝下安装相机（默认）。
相机对振动非常敏感；建议使用软安装（例如使用隔振泡沫）。

二、安装Realsense驱动

使用下面的命令安装

sudo apt-get install ros-noetic-realsense2-camera
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安装完驱动之后，将T265连接到NUC，启动下面的launch文件测试

roslaunch realsense2_camera demo_t265.launch
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启动后会弹出RVIZ，里面可以显示T265的位姿，移动T265可以查看RVIZ显示是否正常。

三、安装VIO桥接包

下载

cd ~/catkin_ws/src
git clone https://github.com/Auterion/VIO.git
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如果上面网址不存在，也可以在网盘中下载，然后解压放到src下
链接：https://pan.baidu.com/s/1lFRgjZ7rEOrt7hP4Q74M2g?pwd=1hbc
提取码：1hbc
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编译

cd ~/catkin_ws
catkin_make
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四、配置摄像头方向

如果需要，配置摄像头方向：
如果摄像机的镜头朝下安装（默认设置），则VIO桥接包不需要任何配置。
对于任何其他方向，请在修改bridge_mavros.launch中以下部分

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这是将ROS中摄像头帧camera_pose_frame链接到mavros无人机帧base_link的静态转换。
前三个参数指定解释为从飞控中心到摄像机的 x，y，z方向，以米为单位。 例如，如果摄像头在飞控前方10cm，上方4cm, 则前三个数字将是：[0.1, 0, 0.04 …]
接下来的三个 参数 是旋转弧度(偏航, 俯仰, 横滚)。 所以 [… 0, 1.5708, 0] 是向下俯仰90度(朝向地面)。 直面是 [… 0 0 0]。

PX4中还需要修改下面三个参数。
EKF2_EV_POS_X, EKF2_EV_POS_Y, EKF2_EV_POS_Z 设置T265相对于机体的位置。

五、运行VIO

通过使用适当的启动文件调用 roslaunch 来运行VIO：

cd ~/catkin_ws
source devel/setup.bash 
roslaunch px4_realsense_bridge 启动文件
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启动文件可以是下面三个：

bridge_mavros.launch: 同时启动桥接和MAVROS。
bridge.launch: 如果其他组件负责启动 MAVROS（仅启动桥接），则使用此launch文件
bridge_mavros_sitl.launch:用于模拟仿真(启动桥接, MAVROS, SITL)验证与飞控的连接。

我这里使用bridge_mavros.launch测试时发现飞控收不到T265位姿，可能是MAVROS启动失败。于是单独进行启动，就正常了。
先将飞控连上NUC，启动MAVROS

roslaunch mavros px4.launch
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出现下面的提示说明连接正常

再启动T265桥接

cd ~/catkin_ws
source devel/setup.bash 
roslaunch px4_realsense_bridge bridge.launch
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出现下面提示说明启动正常

然后执行：

rostopic echo /mavros/odometry/out
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正常的话会打印T265的位姿

六、通过MAVROS连接地面站

我这里飞控是用USB连接的NUC，USB端口已经被MAVROS使用，不能再连地面站，为了方便我这里通过MAVROS连接地面站

修改px4.launch

roscd mavros
cd launch
gedit px4.launch
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将下图位置修改为

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设置地面站不要自动连接飞控
然后打开地面站，启动MAVROS，地面站就自动连接到飞控了，并且和MAVROS不冲突

PX4设置

连接到地面站，修改下面的参数
EKF2_AID_MASK
修改数据来源，将位置和偏航的数据来源修改为视觉，也就是T265

修改
EKF2_HGT_MODE
将高度模式设置为视觉

然后重启飞控，启动MAVROS和VIO桥接，打开地面站，在MAVLink Inspector可以看到LOCAL_POSITION_NED消息，移动T265可以查看数据是否正常，无人机此时可以切换到Position模式

数据的坐标系为前右下（FRD），将机架抬离地面，应该看到位置的z坐标减小。 向前移动无人机，应该增加位置的 x 坐标。 向右移动无人机时，应增加 y 坐标。线性速度也是以 FRD 机架参照系表示。

检查无误就可以飞行测试了。

常见问题 / 解决方案

问题： 当无人机飞行时发生漂移/飞走，但是手拿着时位姿不会发生漂移。
如果使用 T265，请尝试将其软安装（soft-mounting，做好减震，此相机对高频振动非常敏感）。

问题： 启用 VIO 定点时无人机绕一个点转圈，越转越大。
确保相机的方向与启动文件中的变换匹配。 确保相机方向没有装错