6.1.2 无人机集群协同探索

windandchimes / 2024-08-07 / 原文

6.1.2 无人机集群协同探索

参考教程：

SYSU-STAR/RACER: Rapid Exploration with Multiple Unmanned Aerial Vehicles (UAV) (github.com)

1. 查看系统环境

要运行本仿真程序，需要保证当前环境为ubuntu18.04+ros-melodic-desktop-full

查看ubuntu版本：

rosnoetic@rosnoetic-VirtualBox:~$ lsb_release -a

No LSB modules are available.
Distributor ID:	Ubuntu
Description:	Ubuntu 18.04.6 LTS
Release:	18.04
Codename:	bionic

可知，当前ubuntu版本满足18.04

查看ros版本：

rosnoetic@rosnoetic-VirtualBox:~$ rosversion -d

melodic

可知，当前ros版本满足melodic

2. 安装依赖

ctrl+alt+T打开终端，执行如下指令下载相关依赖：

rosnoetic@rosnoetic-VirtualBox:~$ sudo apt-get install libarmadillo-dev ros-melodic-nlopt libelf-dev libdw-dev

如果出现错误：E: 无法获得锁 /var/lib/dpkg/lock-frontend - open (11: 资源暂时不可用)

我们在使用Ubuntu系统时经常性使用sudo apt install命令安装所需要的软件库，偶尔会出现如下问题：

解决方法

首先我们需要检测进程都有哪些：
```
rosnoetic@rosnoetic-VirtualBox:~$ ps -e | grep apt
```
我这里显示

接下来杀死这些进程（需要根据你自己的进程ID更改命令）
```
rosnoetic@rosnoetic-VirtualBox:~$ sudo kill 2746

rosnoetic@rosnoetic-VirtualBox:~$ sudo kill 2750
```
根据实际操作，一般只用执行第一句话就可以了，第二个进行会跟着一起被杀死。

接下来非常重要：
```
rosnoetic@rosnoetic-VirtualBox:~$ sudo rm /var/lib/dpkg/lock-frontend 

rosnoetic@rosnoetic-VirtualBox:~$ sudo rm /var/cache/apt/archives/lock

rosnoetic@rosnoetic-VirtualBox:~$ sudo rm /var/lib/dpkg/lock 

rosnoetic@rosnoetic-VirtualBox:~$ sudo rm /var/cache/apt/archives/lock
```
执行完一般都会解决问题

如果还提示错误，先更新：
```
rosnoetic@rosnoetic-VirtualBox:~$ sudo apt-get update
```

之后，需要使用以下命令安装 LKH-3（推荐使用 LKH-3.0.6 版本）。请确保可执行文件正确放置在。LKH/usr/local/bin

rosnoetic@rosnoetic-VirtualBox:~$ wget http://akira.ruc.dk/~keld/research/LKH-3/LKH-3.0.6.tgz

解压文件LKH-3.0.6.tgz

rosnoetic@rosnoetic-VirtualBox:~$ tar xvfz LKH-3.0.6.tgz

解压过程

编译LKH-3.0.6

rosnoetic@rosnoetic-VirtualBox:~$ cd LKH-3.0.6/

rosnoetic@rosnoetic-VirtualBox:~/LKH-3.0.6$ make

编译过程

将LKH文件复制到/usr/local/bin文件夹下：

rosnoetic@rosnoetic-VirtualBox:~/LKH-3.0.6$ sudo cp LKH /usr/local/bin

3. 下载源码并编译

ctrl+alt+T打开终端，并执行如下指令创建工作空间：

rosnoetic@rosnoetic-VirtualBox:~$ mkdir -p multi_uav_explore/src

进入multi_uav_explore/src文件夹下载源码：

rosnoetic@rosnoetic-VirtualBox:~$ cd multi_uav_explore/src/

rosnoetic@rosnoetic-VirtualBox:~/multi_uav_explore/src$ git clone https://github.com/SYSU-STAR/RACER.git

编译源码：

rosnoetic@rosnoetic-VirtualBox:~$ cd multi_uav_explore/

rosnoetic@rosnoetic-VirtualBox:~/multi_uav_explore$ catkin_make

此处编译的时候很容易出现msg或者srv没有转换为头文件.h，而导致编译那些引用这个头文件的cpp程序报错。

例如在编译multi_map_manager.h文件时，由于此前还没有生成ChunkStamps.h，所以导致此处引用的时候报错。

ctrl+alt+T打开终端，执行如下指令打开vscode

rosnoetic@rosnoetic-VirtualBox:~$ cd multi_uav_explore/

rosnoetic@rosnoetic-VirtualBox:~/multi_uav_explore$ code .

勾选”信任父文件夹”rosnoetic“中所有文件的作者“，点击”是，我信任此作者“

打开multi_uav_explore/src/RACER/swarm_exploration/plan_env/CMakeLists.txt，将调用multi_map_manager.cpp库、sdf_map.cpp、map_ros.cpp的代码注释，先不去编译报错的cpp程序，保证msg和srv头文件完整生成。

接着重新进行编译

rosnoetic@rosnoetic-VirtualBox:~$ cd multi_uav_explore/

rosnoetic@rosnoetic-VirtualBox:~/multi_uav_explore$ catkin_make

接着就可以发现devel/include文件下生成了相应的头文件

头文件列表

头文件生成后，重新将multi_map_manager.cpp库、sdf_map.cpp、map_ros.cpp的代码重新释放注释：

接着再次进行编译

rosnoetic@rosnoetic-VirtualBox:~$ cd multi_uav_explore/

rosnoetic@rosnoetic-VirtualBox:~/multi_uav_explore$ catkin_make

接着就能将剩余的内容编译完成：

编译过程

4. 运行

4.1 扩大内存

首先关闭交换分区

rosnoetic@rosnoetic-VirtualBox:~$ sudo swapoff /swapfile

接着创建分区， 4 * 1024 = 4096创建 4 G 的内存分区

rosnoetic@rosnoetic-VirtualBox:~$ sudo dd if=/dev/zero of=/swapfile bs=1M count=4096

继续执行如下指令：

rosnoetic@rosnoetic-VirtualBox:~$ sudo mkswap /swapfile

rosnoetic@rosnoetic-VirtualBox:~$ sudo swapon /swapfile

创建完交换分区之后就可以继续编译。

也可以查看分区的大小

rosnoetic@rosnoetic-VirtualBox:~$ free -m

如果不需要用交换内存，则执行如下指令进行关闭

rosnoetic@rosnoetic-VirtualBox:~$ sudo swapoff /swapfile

rosnoetic@rosnoetic-VirtualBox:~$ sudo rm /swapfile

4.2 启动仿真

ctrl+alt+T打开终端，执行如下指令启动可视化

rosnoetic@rosnoetic-VirtualBox:~$ cd multi_uav_explore/

rosnoetic@rosnoetic-VirtualBox:~/multi_uav_explore$ source ./devel/setup.bash 

rosnoetic@rosnoetic-VirtualBox:~/multi_uav_explore$ roslaunch exploration_manager rviz.launch

ctrl+alt+T打开终端，执行如下指令启动协同仿真：

rosnoetic@rosnoetic-VirtualBox:~$ cd multi_uav_explore/

rosnoetic@rosnoetic-VirtualBox:~/multi_uav_explore$ source ./devel/setup.bash 

rosnoetic@rosnoetic-VirtualBox:~/multi_uav_explore$ roslaunch exploration_manager swarm_exploration.launch

点击Rviz软件的2D Nav Goal设置目标，启动无人机运动：