避障功能

自主避障 可以使载具在沿预定路线前进时，能够自动绕开障碍物。

该功能需要运行计算机视觉软件的机载计算机。 该软件对期望路线重新规划，在导航绕开障碍物，并选取最佳路径。

自主避障适用于自动化模式，目前仅支持多旋翼飞行器的 任务Missions 和 Offboard 模式。

本文将阐述怎样在这两种模式中设置自主避障功能。

局限 / 能力

• 自主避障的最大速度当前约为 3m/s（由于计算避障路径的开销）。

:::note 避障可以使用 局部规划器 以约 30Hz 的速度发出消息，并且以约 3m/s的速度移动）或全局规划器（以约 10Hz 和任务速度发出消息，自主避障速度约为 1-1.5 m/s）。 :::

Offboard模式避障

PX4 在 Offboard 模式中支持自主避障功能。

期望路径来自在配套计算机上运行的一个 ROS 节点。 并传递给自主避障模块（另一个 ROS 节点）。 避障软件将规划路径通过 SET_POSITION_TARGET_LOCAL_NED 消息流发送给飞行控制栈。

PX4中唯一需要的配置是将 PX4 设置为 Offboard 模式。

机载计算机中的硬件设置和软/硬件配置在 Github 仓库 PX4/avoidance 中已经提供。

任务模式避障

PX4支持 任务模式 避障，需要使用一台独立的运行避障软件的机载计算机配合。

任务模式的变化

在开启自主避障功能时，任务模式的行为和原本规划的行为会有些许不同。

激活避障之后的不同之处有：

• 飞机距离目标航点小于阈值半径，即判定为抵达，不考虑航向。
  • 在普通任务模式下，飞机必须沿某一航向抵达目标航点（比如从上一航点沿直线靠近）。 开启自主避障后该约束失效，因为避障算法完全控制了飞机的航向，并且飞机始终在当前视野中移动。
• PX4 starts emitting a new current/next waypoint once the previous waypoint is reached (i.e. as soon as the vehicle enters its acceptance radius).
• If a waypoint is inside an obstacle it may be unreachable (and the mission will be stuck).
  • 如果飞机在上一航点与当前航点连线上的投影经过了当前航点，阈值半径将被放大，当前航点将被标记为抵达。
  • If the vehicle is within the x-y acceptance radius, the altitude acceptance is modified such that the mission progresses (even if it is not in the altitude acceptance radius).
• The original mission speed (as set in QGroundControl/PX4) is ignored. 速度将由避障软件决定：
  • local planner mission speed is around 3 m/s.
  • global planner mission speed is around 1-1.5 m/s.

If PX4 stops receiving setpoint updates for more than half a second it will switch into Hold mode.

PX4 配置

PX4 通过 设置 参数 COM_OBS_AVOID 为1 来使能自主避障功能。

Note that PX4 also requires that the companion computer meets the requirements of the Path Planning Interface. For example, the vehicle will fail the prearm check Avoidance system not ready if the companion computer isn't broadcasting a MAVLink HEARTBEAT with HEARTBEAT.system_status=MAV_STATE_ACTIVE.

:::note COM_OBS_AVOID 还使能了 安全着陆，以及使用了 PX4 Path Planning Offboard Interface （轨迹接口）将外部路径规划服务与 PX4 集成的其他功能。 :::

机载计算机设置

Companion-side hardware setup and hardware/software configuration is provided in the PX4/PX4-Avoidance Github repo.

Obstacle avoidance in missions can use either the local planner or global planner (the local planner is recommended/better performing).

自主避障接口

PX4 使用 Path Planning Offboard Interface 集成机载计算机中的路径规划服务（包括 任务中自主避障，安全着陆 以及更多的服务）。

The interface (messages sent) between PX4 and the companion are exactly the same as for any other path planning services.

支持的硬件

Tested companion computers and cameras are listed in PX4/PX4-Avoidance.