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控制层程序

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控制层程序

控制层程序包括无人机控制、无人车控制，程序放置于Sunray_swarm/sunray_swarm/agent_control文件夹中。

无人机控制节点rmtt_control_node

  • 无人机控制节点程序放置在Sunray_swarm/sunray_swarm/agent_control文件夹中，对应的程序有rmtt_control_node.cpp、rmtt_control.cpp、rmtt_control.h

  • 该节点负责无人机（Agent）的运动控制，包括位置控制、速度控制和航向控制等功能。该节点通过订阅来自运动捕捉系统（Mocap）的位置信息和速度信息，并通过发布速度控制命令来驱动无人机的运动。该节点支持多种控制模式，包括悬停、位置控制、速度控制、避障等，同时能够通过参数配置来设置控制参数和地理围栏。

  • 启动文件截取如下：

    XML 复制代码 
    <!-- 第1台无人机 -->
<group ns="/sunray_swarm/rmtt_1">
  <!-- 启动rmtt_control_node -->
  <node pkg="sunray_swarm" type="rmtt_control_node" name="rmtt_control_node_1" output="screen">
    <param name="agent_id" value="1" />
    <param name="agent_ip" value="192.168.25.95" />
    <rosparam command="load" file="$(find sunray_swarm)/config/rmtt_params.yaml" />
  </node>
</group>

  • rmtt_control_node参数

    • agent_type: 无人机类型，默认为1，不需要修改

    • agent_id: 无人机编号，默认为1，根据实际情况指定

    • agent_ip: 无人机IP地址，仅作显示，无实际作用

    • agent_height: 无人机的指定飞行高度，默认为1.0米，所有的无人机飞行在指定高度，z轴暂不支持外部控制，建议设置为0.5-1.5之间

    • sim_mode: 是否开启仿真模式，默认为false，不需要修改

    • flag_printf: 是否打印调试信息，默认为true。

    • pose_source: 位姿输入源参数，默认为1，即从动捕获得数据，不需要修改

    • 控制参数：

      • rmtt_control_param/Kp_xy: XY方向的控制增益，默认为1.5，不需要修改
      • rmtt_control_param/Kp_z: Z方向的控制增益，默认为1.5，不需要修改
      • rmtt_control_param/Kp_yaw: 航向（Yaw）方向的控制增益，默认为0.8，不需要修改

    • 无人机飞行地理围栏参数：（根据实际情况修改，如果无人机超出该围栏，将会触发自动降落）

      • rmtt_geo_fence/min_x: 地理围栏X轴最小值，默认为3.5米。
      • rmtt_geo_fence/max_x: 地理围栏X轴最大值，默认为3.5米。
      • rmtt_geo_fence/min_y: 地理围栏Y轴最小值，默认为4米。
      • rmtt_geo_fence/max_y: 地理围栏Y轴最大值，默认为4米。
      • rmtt_geo_fence/min_z: 地理围栏Z轴最小值，默认为-0.1米。
      • rmtt_geo_fence/max_z: 地理围栏Z轴最大值，默认为2米。

    • LED配置参数：

      • led_color/r: LED的红色分量，取值范围0-255
      • led_color/g: LED的绿色分量，默认为0-255
      • led_color/b: LED的蓝色分量，默认为0-255
      • led_color/a: LED的Alpha色彩空间，默认为0-1

    • mled_text: 点阵屏字符，默认为yundrone

  • rmtt_control_node订阅的话题（部分）

    • ~battery （std_msgs/Float32）：无人机电池电量，来自rmtt_node
    • /vrpn_client_node/{agent_name}/pose（geometry_msgs/PoseStamped）：动捕输出的无人机位姿，来自vrpn_client_node
    • /sunray_swarm/agent_cmd （sunray_msgs/agent_cmd）地面站/ORCA节点下发的控制模式指令，来自orca_node或者Sunray_swarm地面站

  • rmtt_control_node发布的话题（部分）

    • /sunray_swarm/{agent_name}/agent_state(sunray_msgs/agent_state): 发布智能体状态
    • ~cmd_vel （geometry_msgs/Twist）机体系速度控制指令，发送至rmtt_node
    • ~takeoff （std_msgs/Empty）起飞指令，发送至rmtt_node
    • ~land （std_msgs/Empty）降落指令，发送至rmtt_node
    • ~led （std_msgs/ColorRGBA） LED灯颜色，发送至rmtt_node
    • ~mled （std_msgs/String）点阵屏的字符，发送至rmtt_node

  • 关于话题/sunray_swarm/agent_cmd 中控制模式的说明

    • 该话题为自定义消息**agent_cmd.msg**，消息定义存放目录为Sunray_swarm/sunray_msgs/msg
    Markdown 复制代码 
    ## 自定义消息：智能体控制命令

## 消息header
std_msgs/Header header

## 智能体ID：只有指定ID的智能体才会响应该命令(注：当agent_id赋值为99时，所有智能体均响应)
uint8 agent_id  

## 控制指令来源
string cmd_source

## 控制指令
uint8 control_state   

## control_state枚举
## 对于无人车来说，TAKEOFF和LAND为无效指令
uint8 INIT = 0
uint8 HOLD = 1
uint8 POS_CONTROL = 2
uint8 VEL_CONTROL_BODY = 3
uint8 VEL_CONTROL_ENU = 4
uint8 TAKEOFF = 11
uint8 LAND = 12

## 期望位置、偏航角 -> 对应POS_CONTROL模式
geometry_msgs/Point desired_pos    ## [m]
float32 desired_yaw                 ## [rad]

## 期望速度 -> 对应VEL_CONTROL_BODY和VEL_CONTROL_ENU模式
geometry_msgs/Twist desired_vel

    • agent_id 为当前话题需要控制的无人机ID

    • control_state为控制模式

      智能体控制模式 解释
      INIT 初始化
      HOLD 悬停模式，保持当前位置不变
      POS_CONTROL 惯性系位置控制：根据desired_pos和desired_yaw指定期望位置
      VEL_CONTROL_BODY 车体系速度控制：根据desired_vel指定期望速度
      VEL_CONTROL_ENU 惯性系速度控制：根据desired_vel指定期望速度
      TAKEOFF 起飞模式，发布无人机起飞状态
      LAND 降落模式，发布无人机起飞状态

  • 关于话题/sunray_swarm/{agent_name}/agent_state的说明

    • 该话题为自定义消息agent_state.msg，消息定义存放目录为Sunray_swarm/sunray_msgs/msg
    Markdown 复制代码 
    ## 自定义消息：智能体状态

## 消息header
std_msgs/Header header

## 基本状态
uint8 agent_type              ## 智能体类型
uint8 agent_id                ## 智能体编号
string agent_ip               ## 智能体IP
bool connected                ## 是否连接上智能体驱动
bool odom_valid               ## 是否收到动捕数据

## 智能体位置、速度、姿态
float32[3] pos                 ## [m]
float32[3] vel                 ## [m/s]
float32[3] att                 ## [rad]
geometry_msgs/Quaternion attitude_q ## 四元数

## 智能体电池状态
float32 battery                ## [0-1]

## 智能体当前执行的控制状态
uint8 control_state
                          
## agent_type枚举
uint8 RMTT = 0
uint8 UGV = 1
    • 该自定义消息包含了智能体的当前状态，包括位置、速度、当前控制模式等信息

无人车控制节点ugv_control_node

  • 无人机控制节点程序放置在Sunray_swarm/sunray_swarm/agent_control文件夹中，对应的程序有ugv_control_node.cpp、ugv_control.cpp、ugv_control.h

  • 该节点负责无人车的运动控制，包括位置控制、速度控制和航向控制等功能。该节点通过订阅来自运动捕捉系统（Mocap）的位置信息和速度信息，并通过发布速度控制命令来驱动无人机的运动。该节点支持多种控制模式，包括悬停、位置控制、速度控制等，同时能够通过参数配置来设置控制参数和地理围栏。

  • 启动文件截取如下：

    XML 复制代码 
     <!-- 启动ugv_control_node -->
  <node pkg="sunray_swarm" type="ugv_control_node" name="ugv_control_node" output="screen">
  </node>

  • ugv_control_node参数

    • agent_type: 智能体类型，默认为2，不需要修改
    • agent_id: 智能体编号，默认为1，根据实际情况指定
    • agent_ip: 智能体IP地址，仅作显示，无实际作用
    • sim_mode: 是否开启仿真模式，默认为false，不需要修改
    • flag_printf: 是否打印调试信息，默认为true。
    • pose_source: 位姿输入源参数，默认为1，即从动捕获得数据，不需要修改
    • 控制参数：
      • ugv_control_param/Kp_xy: XY方向的控制增益，默认为1.5，不需要修改
      • ugv_control_param/Kp_yaw: 偏航方向的控制增益，默认为0.8，不需要修改
      • ugv_control_param/max_vel_xy: XY方向的最大速度，根据实际情况修改
      • ugv_control_param/max_vel_yaw: 航向（Yaw）方向的最大速度，根据实际情况修改
    • 无人车地理围栏参数：（根据实际情况修改，如果无人机超出该围栏，将会触发自动降落）
      • ugv_geo_fence/min_x: 地理围栏X轴最小值，默认为3.5米。
      • ugv_geo_fence/max_x: 地理围栏X轴最大值，默认为3.5米。
      • ugv_geo_fence/min_y: 地理围栏Y轴最小值，默认为4米。
      • ugv_geo_fence/max_y: 地理围栏Y轴最大值，默认为4米。
      • ugv_geo_fence/min_z: 地理围栏Z轴最小值，默认为-0.1米。
      • ugv_geo_fence/max_z: 地理围栏Z轴最大值，默认为2米。

  • ugv_control_node订阅的话题（部分）

    • ~battery （std_msgs/Float32）：无人车电池电量，来自无人车驱动节点
    • /vrpn_client_node/{agent_name}/pose（geometry_msgs/PoseStamped）：动捕输出的无人车位姿，来自vrpn_client_node
    • /sunray_swarm/ugv/agent_cmd （sunray_msgs/agent_cmd）地面站/ORCA节点下发的控制模式指令，来自orca_node或者Sunray_swarm地面站

  • ugv_control_node发布的话题（部分）

    • /sunray_swarm/{agent_name}/agent_state(sunray_msgs/agent_state): 发布智能体状态

  • 关于无人车控制指令的说明

    智能体控制模式 解释
    INIT 初始化
    HOLD 悬停模式，保持当前位置不变
    POS_CONTROL 惯性系位置控制：根据desired_pos和desired_yaw指定期望位置
    VEL_CONTROL_BODY 车体系速度控制：根据desired_vel指定期望速度
    VEL_CONTROL_ENU 惯性系速度控制：根据desired_vel指定期望速度
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最近修改: 2025-03-11