PX4 自动驾驶用户指南 (v1.13)

# 自主避障

Obstacle Avoidance enables a vehicle to navigate around obstacles when following a preplanned path.

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）。

注解

Obstacle avoidance can use the local planner planner emits messages at ~30Hz and can move at around 3 m/s) or global planner (emits messages at ~10Hz and mission speed with obstacle avoidance is around 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。

The only required PX4-side setup is to put PX4 into Offboard mode.

Companion-side hardware setup and hardware/software configuration is provided in the PX4/PX4-Avoidance (opens new window) Github repo.

# 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

Mission behaviour with obstacle avoidance enabled is slightly different to the original plan.

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。
  • 一旦判定为到达某航点（即距离航点小于阈值半径），PX4 就开始切换新的当前航点与下一个航点。
  • If a waypoint is inside an obstacle it may 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。
    • 如果载具只能进入x-y方向的阈值半径，高度方向的可接受阈值将被修改，然后任务将继续（即使无法进入高度的可接受半径）。
  • 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.

如果 PX4 停止接收设定点更新超过半秒钟， 将切换到 保持Hold 模式。

# PX4 配置

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

注解

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 (opens new window) 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 (opens new window).

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