PX4 Guide (v1.15)

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Appearance

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 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.