Gazebo 仿真¶

本文档介绍如何使用 Gazebo 仿真环境进行无人机飞行仿真调试。

仿真的作用¶

仿真实现了构建在虚拟物理引擎中构建的一架飞机的操作，在我们修改了基本的飞行控制功能之后，为了快速且低成本的验证算法的正确性，我们常常采用仿真的方式。
幸运的是我们的ROS自带了一套仿真工具，Gazebo和RViz，其中Gazebo负责展示物理模型，RViz负责视觉相关的仿真，我们主要用到的是Gazebo。

注意：虚拟机ROS-DUT中已经完整配置好了仿真的全部环境，打开即用。
另外不建议在Jetson上运行仿真，除非设置成让Gazebo使用显卡资源加速，否则使用CPU会很卡很慢。

前置条件¶

在进行仿真操作之前，请确保已完成以下准备工作：

已完成环境部署中的基础环境安装
已安装 PX4-Autopilot 固件（位于 ~/PX4_Firmware），可从以下链接下载：固件源码下载
已安装 ROS 与 MAVROS
已安装 Gazebo 仿真器

仿真使用操作¶

1. 启动 Gazebo 仿真并加载无人机模型¶

进入 ~/PX4_Firmware 目录，打开终端，执行以下命令：

cd ~/PX4_Firmware/
make px4_sitl_default gazebo

说明

此命令会启动 PX4 软件在环仿真（SITL），默认加载的是 PX4 内置的标准多旋翼飞机模型。如果需要更换其他无人机模型，可以修改 Gazebo 配置文件来加载自定义模型。

执行成功后，将会看到 Gazebo 仿真界面，无人机模型会出现在默认的世界场景中。

2. 启动 MAVROS 连接飞控¶

注意

仿真环境下的飞控连接命令与实机环境不同，请确保使用正确的参数。

新开一个终端窗口（同样在 ~/PX4_Firmware 目录下），输入以下命令：

roslaunch mavros px4.launch fcu_url:="udp://:14550@127.0.0.1:18570"

此命令会启动 MAVROS 节点，通过 UDP 协议连接到仿真中的飞控。

与实机连接的区别

环境	飞控连接命令
仿真	`fcu_url:="udp://:14550@127.0.0.1:18570"`
实机	通常使用串口连接，如 `fcu_url:="/dev/ttyACM0:921600"`

3. 启动任务控制节点¶

新开终端窗口，启动各功能节点：

roslaunch px4_controller start.launch

此命令会启动 px4_controller 功能包中的所有任务节点，包括：

无人机状态机
PX4 接口通信
瞄准与跟踪
目标侦察
投放控制
位置发布

提示

任务控制节点的详细说明请参考软件功能包章节。

验证仿真运行¶

完成以上三步操作后，即可在 Gazebo 仿真环境中观察到无人机的飞行状态。你可以通过以下方式验证系统是否正常运行：

在 Gazebo 界面中观察无人机模型是否正确加载
使用 rostopic list 查看是否有飞控相关的话题发布
检查 MAVROS 连接状态是否正常

# 查看当前所有 ROS 话题
rostopic list

# 查看飞控状态
rostopic echo /mavros/state

常见问题¶

1. Gazebo 启动失败¶

检查 Gazebo 是否正确安装：gazebo --version
确保 PX4 固件已完整编译：make px4_sitl_default
尝试清理并重新编译：make clean && make px4_sitl_default gazebo

2. MAVROS 无法连接¶

确认飞控仿真已经成功启动
检查 UDP 端口 14550 和 18570 是否被其他进程占用
确保 MAVROS 已正确安装：roslaunch mavros px4.launch

3. 任务节点启动异常¶

确认工作空间已正确 source：source ~/catkin_ws/devel/setup.bash
检查功能包是否已编译：catkin_make