ArduPilot飞控之Gazebo + SITL + MP的Jetson Orin环境搭建

1. 源由

很简单，希望伴机电脑上天之前先进行相关验证工作，而验证工作希望透过一个测试环境。

之前其实已经有了一个基于Ubuntu22.04 LTS的笔记本Laptop环境，尽管电脑是10年前的老电脑，但是还是基本可以用的。

• ArduPilot飞控之ubuntu22.04-Gazebo模拟
• ArduPilot飞控之ubuntu22.04-SITL安装
• ArduPilot飞控之Mission Planner模拟

为什么要切换到Jetson Orin的主要原因是：

1. 需要大量GPU来做视频/图像分析
2. 希望能模拟3D飞行环境
3. 搭建相对完整环境奠定基础

(MP + Simulator(Jetson Orin) + AI(Jetson Orin) + CC(Companion Computer) + FlightControl(SITL) + RC + FPV)

2. Linux环境整理

Jetson Orin系统安装这里就不再展开，需要了解的朋友，可以详细参考：《Linux 36.2@Jetson Orin Nano之基础环境构建》

这里的更新系统，更多的是需要对系统进行一些软件包上的整理。

$ sudo apt-get update
$ sudo apt-get upgrade

比如：有的时候会出现一些依赖问题，或者多余的安装包，请使用以下指令进行清理。

$ sudo apt-get clean
$ sudo apt-get autoclean

3. 安装Gazebo环境

3.1 安装Gazebo

Gazebo Garden安装

$ sudo wget https://packages.osrfoundation.org/gazebo.gpg -O /usr/share/keyrings/pkgs-osrf-archive-keyring.gpg
$ echo "deb [arch=$(dpkg --print-architecture) signed-by=/usr/share/keyrings/pkgs-osrf-archive-keyring.gpg] http://packages.osrfoundation.org/gazebo/ubuntu-stable $(lsb_release -cs) main" | sudo tee /etc/apt/sources.list.d/gazebo-stable.list > /dev/null
$ sudo apt-get install gz-garden

3.2 安装插件

$ sudo apt install libgz-sim7-dev rapidjson-dev
$ git clone [e-mail]:ArduPilot/ardupilot_gazebo.git
$ cd ardupilot_gazebo
$ mkdir build && cd build
$ cmake .. -DCMAKE_BUILD_TYPE=RelWithDebInfo
$ make -j4

3.3 配置插件

$ export GZ_SIM_SYSTEM_PLUGIN_PATH=<ardupilot_gazebo path>/build:$GZ_SIM_SYSTEM_PLUGIN_PATH
$ export GZ_SIM_RESOURCE_PATH=<ardupilot_gazebo path>/models:$HOME/ardupilot_gazebo/worlds:$GZ_SIM_RESOURCE_PATH
or
$ echo 'export GZ_SIM_SYSTEM_PLUGIN_PATH=$HOME/ardupilot_gazebo/build:${GZ_SIM_SYSTEM_PLUGIN_PATH}' >> ~/.bashrc
$ echo 'export GZ_SIM_RESOURCE_PATH=$HOME/ardupilot_gazebo/models:$HOME/ardupilot_gazebo/worlds:${GZ_SIM_RESOURCE_PATH}' >> ~/.bashrc

3.4 测试Gazebo

$ gz sim -v4 -r shapes.sdf
$ gz sim -v4 -r iris_runway.sdf --render-engine ogre

4. 安装Arudpilot-SITL环境

4.1 克隆工程

$ git clone [e-mail]:SnapDragonfly/ardupilot.git
$ git checkout Copter-4.5-lida2003
$ git log -n 1
commit b4407356a9193069c7f48b9dfed8785504968fca (HEAD -> Copter-4.5-lida2003, origin/Copter-4.5-lida2003)
Merge: 220478c733 913ec4b29c
Author: Daniel Li <[e-mail]>
Date:   Thu Apr 11 07:44:19 2024 +0800Merge branch 'Copter-4.5' into Copter-4.5-lida2003

4.2 编译准备

$ cd ardupilot
$ git submodule update --init --recursive
$ Tools/environment_install/install-prereqs-ubuntu.sh -y

4.3 环境配置

$ pwd
/home/daniel/ardupilot$ export PATH=$PATH:<ardupilot path>/Tools/autotest
$ export PATH=/usr/lib/ccache:$PATH$ . ~/.profile

4.4 配置编译

$ ./waf configure --board sitl           # software-in-the-loop simulator
or
$ ./waf configure --board sitl --debug   # software-in-the-loop simulator with debug symbols
$ ./waf

4.5 测试运行

第一次测试运行，清理虚拟EEPROM参数

$ sim_vehicle.py -w -v ArduCopter

加载默认参数后，正常启动SITL模拟器

$ sim_vehicle.py --console --map -v ArduCopter
or
$ sim_vehicle.py --console --map -v ArduCopter --custom-location=30.218788,120.092316,281,90

5. 测试运行

• 十里琅珰模拟飞行：BF飞行路线：BetaFlight Mark4 + 十里琅珰 + ELRS3.0 + 500mW_Dyn

• Jetson Orin运行起飞点模拟命令

$ sim_vehicle.py --console --map -v ArduCopter --custom-location=30.3051391,120.1556749,8.71000003814697,90

• MissionPlanner 连接 TCP端口5763

• 视频将Jetson Orin上的Map地图和MissionPlanner组合叠加显示

Jetson Orin(Gazebo + Ardupilot 4.5.1SITL) + MissionPlanner

整体来看效果不错，后面看看能否将3D环境也加进来，后续可以模拟障碍物中飞行。

6. 参考资料

【1】ArduPilot开源飞控系统之简单介绍
【2】PX4模块设计之一：SITL & HITL模拟框架
【3】PX4模块设计之七：Ubuntu 20.04搭建Gazebo模拟器
【4】PX4模块设计之八：Ubuntu 20.04搭建FlightGear模拟器
【5】PX4开发环境搭建–模拟器编译及QGroundControl & RC遥控模拟配置
【6】ArduPilot开源飞控之MAVProxy简介