Файл: Реферат Выпускная.docx

MAVROS

MAVROS - MAVLink расширяемый узел связи ROS с прокси наземной станции управления.

Этот пакет обеспечивает коммуникационный драйвер для различных автопилотов с протоколом связи MAVLink. Дополнительно он обеспечивает мост UDP MAVLink для наземных станций управления (например, QGroundControl).

Основной узел может быть расширен плагинами, например, такими как mavros_extras.

Особенности пакета MAVROS:

• 
  связь с автопилотом через последовательный порт, UDP или TCP;
  
• 
  внутренний прокси-сервер для наземной станции управления;
  
• 
  система плагинов для перевода ROS-MAVLink;
  
• 
  поддержка PX4Flow (через mavros_extras);
  
• 
  поддержка режима OFFBOARD;
  
• 
  преобразование географических координат.
  

Главный коммутационный узел mavros_node. Его запуск необходимо осуществлять файлом запуска. Так как в нашем квадрокоптере установлена прошивка PX4, то и запуск MAVROS необходимо производить файлом px4.launch.

3. Протокол MAVLink

MAVLink является основным каналом передачи команд из миникомпьютера в полетный контроллер. Micro Aerial Vehicle Link (MAVLink) [18] – протокол, который использует PX4 для связи наземной станции (GCS). Протокол состоит из сообщений, и их типов, а также набора

предписанных и служебных функций. Физическая передача происходит через последовательную линию, либо через USB, либо с помощью модуля 3DR Radio по беспроводной сети. Протокол определяет набор сообщений, включая отчеты о состоянии

---

квадрокоптера, входов, настройки параметров и сообщения передачи телеметрии. Для этих драйверов имеются отчеты для получения статуса, данных датчиков, ввода команд и управления двигателем. Сообщение обычно зашифровывается и отправляется со станции, работающей на сопутствующем компьютере, на квадрокоптер. Квадрокоптер декодирует, активирует обработчик событий сообщения и предпринимает соответствующие действия. Общение также работает наоборот. PX4 автоматически генерирует сообщения и отправляет их на станцию, например

данные телеметрии.

Тип сообщения отличается идентификатором сообщения (Message ID), который определяется протоколом. Он также содержит часть данных, которая изменяется в соответствии с идентификатором сообщения.

1. 1   ...   13   14   15   16   17   18   19   20   ...   35

---

Структура пакета MAVLink

Сообщение содержит заголовок (6 байтов), тело и контрольную сумму (2 байта). Минимальная длина сообщения - 8 байт (сообщение не имеет тела) и максимум 263 байта. На рисунке 3.4 показана структура пакета MAVLink.



Рисунок 3.4 – Структура пакета MAVLink

Сообщения генерируются функциями оператора, и нам не нужно их полностью создавать из базы. Для выбора типа сообщения важны только две вещи: Message ID (MSG) и связанный с ним объект сообщения (PAYLOAD). Тело прочно связано с ID сообщения. Каждый идентификатор предварительно определен, он имеет идентификатор MAVLINK_MSG_ID,

который связан с именем сообщения. Например, MAVLINK_MSG_ID_HEARTBEAT имеет идентификатор, равный 0. Если он указан как идентификатор компонента, это сообщение HEARTBEAT.

Флаг пакета (STX) – указывает начало сообщения, всегда имеет значение 0xFE. Длина полезной нагрузки (LEN) – указывает длину тела пакета. Последовательность пакетов (SEQ) – последовательность увеличивается с каждым новым сообщением. Включает обнаружение потери пакетов. Системный идентификатор (SYS) – идентификационный номер ресурса или устройства, отправляющего это сообщение. Используется для различения соседних устройств. Идентификатор компонента (COMP) – подсистема или идентификатор компонента, который отправляет это сообщение. Позволяет различать различные компоненты одной системы. На данный момент этот элемент не имеет большого значения и установлен в ID системы. Идентификатор сообщения (MSG) – знает, как

---

будет выглядеть тело пакета (данные). Данные (PAYLOAD) – тело сообщения, также называемое полезной нагрузкой. Содержимое и размер зависят от идентификатора сообщения. Последней частью является контрольная сумма нужная для обнаружения ошибок.

2. Сообщения MAVLink

Рассмотрим некоторые сообщения, которые могут использоваться в проекте для управления квадрокоптером.

HEARTBEAT (# 0). Основная функция этого сообщения – информировать противоположную сторону о том, что система получает сообщения и отвечает. В частности, квадрокоптер отправляет это сообщение каждую секунду. Если в течение этого интервала произошел сбой пакета, произошло событие или проблема.

Например, перезапуск системы, разряд батареи, замерзание системы, авария, ошибка связи или потеря сигнала.

RAW_IMU (# 27). Здесь мы получаем необработанные данные из датчиков IMU (Инерционный измерительный блок). Для каждой оси x, y и z имеются данные ускорения, угловая скорость от гироскопа и данные магнитного поля от магнитометра.

ATTITUDE (# 30). В отчете дается информация о расположении квадрокоптера. Это выражается с помощью углов, которые делают оси x, y, z (конвенция North East Down) осями самолета. Оси самолета называются продольными, передними (продольными) и вертикальными (нормальными) осями и соответствуют элементам roll, pitch и yaw. Дополнительные данные представляют собой угловые скорости для отдельных осей.

LOCAL_POSITION_NED (# 32). Сообщение определяет рассчитанную локальную позицию из начала работы системы. Оси x, y, z соответствуют

---

конвенции North East Down, также известной как местная касательная плоскость (LTP). Элементы vx, vy, vz соответствуют рассчитанным скоростям оси.

GLOBAL_POSITION_INT (№ 33). Глобальная позиция, рассчитанная на основе GPS и акселерометров. Он предлагает расчетную географическую ширину, длину, высоту, относительную высоту, скорость движения по земле и направление компаса.

VFR HUD (# 74). Полетная информация, обычно отображаемая на контрольном дисплее (HUD, экран). Это дает, например, данные о скорости, направлении, высоте и подъеме летательного аппарата.

4. 1   ...   14   15   16   17   18   19   20   21   ...   35

---