# rotors_sim

**Repository Path**: liu_zhen_chang/rotors_sim

## Basic Information

- **Project Name**: rotors_sim
- **Description**: 本仓库合并了rotors_simulation和livox_laser_simulation两个仓库，其中rotors_simulation用于提供无人机动力学模型，livox_laser_simulation用于提供激光雷达模型。在此基础上开发了搭载Mid360激光雷达的旋翼无人机模型，以及多种仿真场景。
- **Primary Language**: C++
- **License**: Not specified
- **Default Branch**: master
- **Homepage**: None
- **GVP Project**: No

## Statistics

- **Stars**: 3
- **Forks**: 1
- **Created**: 2024-02-02
- **Last Updated**: 2025-12-11

## Categories & Tags

**Categories**: Uncategorized

**Tags**: None

## README

# Rotors Simulation with Livox Plugins

本仓库合并了rotors_simulation，livox_laser_simulation和realsense_ros_gazebo三个仓库，其中rotors_simulation用于提供无人机动力学模型，livox_laser_simulation用于提供激光雷达模型，realsense_ros_gazebo用于提供深度相机模型。在此基础上开发了搭载Mid360激光雷达和D435深度相机的旋翼无人机模型，以及多种仿真场景。

https://github.com/ethz-asl/rotors_simulator.git

https://github.com/Livox-SDK/livox_laser_simulation

https://github.com/nilseuropa/realsense_ros_gazebo



## 1. 安装依赖包

（1）首先确保电脑上已经正确安装了ROS noetic以及Gazebo，如果没有安装，建议直接安装ros-noetic-desktop-full，具体安装步骤如下：

```
$ sudo sh -c 'echo "deb http://packages.ros.org/ros/ubuntu `lsb_release -sc` main" > /etc/apt/sources.list.d/ros-latest.list'
$ wget http://packages.ros.org/ros.key -O - | sudo apt-key add -
$ sudo apt-get update
$ sudo apt-get install ros-noetic-desktop-full
$ sudo rosdep init
$ rosdep update
$ source /opt/ros/noetic/setup.bash
```

（2）安装rotors-simulation和livox_laser_simulation依赖的库，建议逐个安装，检查是否安装成功。

```
$ sudo apt-get install ros-noetic-joy
$ sudo apt-get install ros-noetic-octomap-ros
$ sudo apt-get install ros-noetic-mavlink
$ sudo apt-get install python3-wstool
$ sudo apt-get install python3-catkin-tools
$ sudo apt-get install protobuf-compiler
$ sudo apt-get install libgoogle-glog-dev
$ sudo apt-get install ros-noetic-control-toolbox
$ sudo apt-get install ros-noetic-mavros
$ sudo apt-get install libignition-math4-dev
$ sudo apt-get install ros-noetic-vision-opencv
$ sudo apt-get install ros-noetic-depth-image-proc
$ sudo apt-get install gnome-terminal
```

（3）下载gazebo模型

Gazebo仿真中会使用一些自定义的场景，如果模型不全会导致gazebo打开时黑屏或者打开缓慢，可通过官方仓库

https://github.com/osrf/gazebo_models

下载模型，但是官方仓库很容易链接不上，建议通过本文提供的gitee链接下载，内容都一样。

```
$ cd ~/.gazebo/models
$ git clone https://gitee.com/shu-peixuan/gazebo_models.git
```

下载结束后把gazebo_models文件夹中的模型文件复制到 ~/.gazebo/models路径下

```
$ cp -r ~/.gazebo/models/gazebo_models/* ~/.gazebo/models
$ rm -r gazebo_models
```

模型正确存储方式如下图所示：

<p align="center">
     <img src="Readme.assets/05.png" width = "80%"/>
</p>

（4）克隆并编译本仓库。

```
$ mkdir ~/Work
$ cd ~/Work
$ git clone https://gitee.com/liu_zhen_chang/rotors_sim.git
$ cd rotors_sim
$ catkin build
```

编译通过后会显示如下结果：

<p align="center">
     <img src="Readme.assets/01.png" width = "60%"/>
</p>
## 2. 运行程序

（1）在Linux系统中打开一个终端，进入rotors_sim文件夹路径，输入：

```
$ source devel/setup.bash
$ roslaunch rotors_gazebo mav_hovering_multi.launch
```

此时看到Gazebo启动，并且等待一段时间后（大约10s）无人机起飞。

<p align="center">
     <img src="Readme.assets/02.png" width = "70%"/>
</p>

<p align="center">
     <img src="Readme.assets/03.png" width = "70%"/>
</p>

（2）在Linux系统中再打开一个终端，进入rotors_sim文件夹路径，输入：

```
$ source devel/setup.bash
$ roslaunch rotors_gazebo rviz.launch
```

此时在rviz中会看到无人机以及订阅到的激光点云

<p align="center">
     <img src="Readme.assets/04.png" width = "80%"/>
</p>

如果希望控制无人机运动请参照本文第5部分，或者rflysim_explore仓库中的Version_2.0_traj分支。

## 3. 配置传感器

本仓库支持设置传感器类型、安装位置和安装角度。首先打开文件：

src/rotors_simulator/rotors_description/urdf/firefly_base.xacro

通过以下程序设置传感器类型及安装方式：

```
  <!-- Mount an Livox Lidar. -->
  <xacro:Livox_Mid360 namespace="${namespace}" parent_link="${namespace}/base_link">
    <origin rpy="0 0.524 0 " xyz="0.1 0 0.12"/>
  </xacro:Livox_Mid360>
  
  <!-- Mount an Realsense Depth Camera. -->
  <xacro:realsense_d435 namespace="${namespace}" parent_link="${namespace}/base_link" rate="10">
    <origin rpy="0 0 0 " xyz="0.12 0 0"/>
  </xacro:realsense_d435>
```

其中“rpy”代表传感器在机体坐标系下的安装角(roll, pith, yaw)，单位为rad，“xyz”代表传感器在机体坐标系下的安装位置，单位为m。

值得注意的是完成传感器在xacro文件的配置后，还需要对坐标转换节点参数进行修改，打开文件：

src/rotors_simulator/rotors_gazebo/launch/mav_hovering_single.launch

对launch文件中的sensor_converter节点参数进行修改：

```
    <!-- launch message converter nodes -->
    <node name="sensor_converter" pkg="msg_converter" type="sensor_converter_node" output="screen">
      <remap from ="/scan" to="/UAV$(arg mav_id)/scan"/>
      <remap from ="/ground_truth/pose" to="/UAV$(arg mav_id)/ground_truth/pose"/>
      <remap from ="/depth/image_raw" to="/UAV$(arg mav_id)/d435/depth/image_raw"/>
      <remap from ="/depth/camera_info" to="/UAV$(arg mav_id)/d435/depth/camera_info"/>
      <remap from ="/cloud_world_lidar" to="/UAV$(arg mav_id)/cloud_world"/>
      <remap from ="/cloud_world_depth" to="/UAV$(arg mav_id)/depth_global"/>

      <param name="camera_downsample_num" value="5" type="int"/>

      <param name="lidar_mount_roll" value="0.0" type="double"/>
      <param name="lidar_mount_pitch" value="0.524" type="double"/>
      <param name="lidar_mount_yaw" value="0.0" type="double"/>

      <param name="lidar_mount_x" value="0.1" type="double"/>
      <param name="lidar_mount_y" value="0.0" type="double"/>
      <param name="lidar_mount_z" value="0.12" type="double"/>

      <param name="camera_mount_roll" value="0.0" type="double"/>
      <param name="camera_mount_pitch" value="0.0" type="double"/>
      <param name="camera_mount_yaw" value="0.0" type="double"/>

      <param name="camera_mount_x" value="0.12" type="double"/>
      <param name="camera_mount_y" value="0.0" type="double"/>
      <param name="camera_mount_z" value="0.0" type="double"/>
    </node>
```

注意需要使传感器的安装角度和位置与firefly_base.xacro文件中的数值保持一致。修改深度相机安装角的效果如下图所示：

<p align="center">
     <img src="Readme.assets/v2-1.png" width = "40%"/>
     <img src="Readme.assets/v2-2.png" width = "38%"/>
</p>

<p align="center">
     <img src="Readme.assets/v2-3.png" width = "40%"/>
     <img src="Readme.assets/v2-4.png" width = "44.5%"/>
</p>

## 4. 编译问题

（1）在编译过程中如果遇到报错缺少future安装包，报错如下：

```
ImportError: No module named future
make[2]: *** [uAvionix-v2.0-cxx-stamp] Error 1
make[1]: *** [CMakeFiles/uAvionix.xml-v2.0.dir/all] Error 2
make: *** [all] Error 2
```

参照以下链接进行修改

https://github.com/ethz-asl/rotors_simulator/issues/587

（2）编译过程中如果遇到protoc报错，可能是因为缺少protoc包或者版本不匹配的问题。首先在终端中输入protoc --version查看是否存在小于等于3.6.1的版本，如果存在，输出结果应为：

```
root@ROG-Hyperion:~/Work/rotors_sim# protoc --version
libprotoc 3.6.1
```

如果不存在，参照以下链接进行安装

https://blog.csdn.net/weixin_42129772/article/details/128708211

如果存在多个protoc 版本，通过whereis protoc命令查看哪些路径下安装了protoc

如果只存在一个protoc，输出结果为：

```
root@ROG-Hyperion:~/Work/rotors_sim# whereis protoc
protoc: /usr/bin/protoc /usr/share/man/man1/protoc.1.gz
```

通过which protoc 可以查看默认选用protoc的路径：

```
root@ROG-Hyperion:~/Work/rotors_sim# which protoc 
/usr/bin/protoc
```

如果存在多个protoc版本，可以通过在~/.barchrc文件中注释其他版本的protoc路径只保留，3.6.1版本的protoc路径，即可使程序编译通过。

## 5. vscode初始化

本仓库.vscode文件夹中的c_cpp_properties.json文件通过读取compile_commands.json文件识别程序的头文件。在程序编译时输入：

```
catkin build --cmake-args -DCMAKE_EXPORT_COMPILE_COMMANDS=ON
```

编译后compile_commands.json会生成在每个功能包里，使用jq工具合并json文件，将合并后的compile_commands.json文件放置在build目录下。

```
sudo apt install jq
jq -s 'map(.[])' ./build/**/compile_commands.json > ./build/compile_commands.json
```

在~/Work/rotors_sim目录下输入code . 打开vscode后程序中的头文件就能被正确识别。如果个别文件的头文件还是无法识别，说明该文件在编译中没有被使用。

## 6. 控制接口说明

进入rotors_sim/src/rotors_simulation/rotors_gazebo/launch路径，打开mav_hovering_multi.launch文件，通过修改“world_name”可以修改无人机出生地图

```
<arg name="world_name" default="demo2"/>
```

打开mav_hovering_single.launch文件，以下内容定义了无人机对外发布/接收的点云和里程计信息

| original topic name | sensor/frame    | type                     |
| ------------------- | --------------- | ------------------------ |
| /scan               | lidar/local     | sensor_msgs::PointCloud  |
| /cloud_world_lidar  | lidar/global    | sensor_msgs::PointCloud2 |
| /cloud_world_depth  | depth/global    | sensor_msgs::PointCloud2 |
| /ground_truth/pose  | odometry/global | geometry_msgs::Pose      |

```
<node name="livox_converter" pkg="msg_converter" type="livox_converter_node" output="screen">
      <remap from ="/scan" to="/UAV$(arg mav_id)/scan"/>
      <remap from ="/ground_truth/pose" to="/UAV$(arg mav_id)/ground_truth/pose"/>
      <remap from ="/cloud_world_lidar" to="/UAV$(arg mav_id)/cloud_world"/>
      <remap from ="/cloud_world_depth" to="/UAV$(arg mav_id)/depth_global"/>
</node>
```

以下内容定义了无人机接收到的飞行控制指令

| original topic name        | frame  | type                       |
| -------------------------- | ------ | -------------------------- |
| /exploration_node/waypoint | global | geometry_msgs::PoseStamped |

```
<node name="mav_converter" pkg="msg_converter2" type="mav_converter_node" output="screen">
      <remap from ="/exploration_node/waypoint" to="/planning/pos_cmd_$(arg mav_id)"/>
</node>
```