#include <ros/ros.h> #include <geometry_msgs/PoseStamped.h> #include <mavros_msgs/CommandBool.h> #include <mavros_msgs/SetMode.h> #include <mavros_msgs/State.h> #include <unistd.h> // 全局变量存储无人机状态和位置 mavros_msgs::State current_state; geometry_msgs::PoseStamped current_pose; // 回调函数：更新无人机状态 void state_cb(const mavros_msgs::State::ConstPtr& msg) { current_state = *msg; } // 回调函数：更新当前位置 void pose_cb(const geometry_msgs::PoseStamped::ConstPtr& msg) { current_pose = *msg; } int main(int argc, char **argv) { ros::init(argc, argv, "drone_control_node"); ros::NodeHandle nh; // 订阅无人机状态和位置 ros::Subscriber state_sub = nh.subscribe<mavros_msgs::State>("mavros/state", 10, state_cb); ros::Subscriber pose_sub = nh.subscribe<geometry_msgs::PoseStamped>("mavros/local_position/pose", 10, pose_cb); // 发布目标位置 ros::Publisher local_pos_pub = nh.advertise<geometry_msgs::PoseStamped>("mavros/setpoint_position/local", 10); // 服务客户端：解锁无人机和设置模式 ros::ServiceClient arming_client = nh.serviceClient<mavros_msgs::CommandBool>("mavros/cmd/arming"); ros::ServiceClient set_mode_client = nh.serviceClient<mavros_msgs::SetMode>("mavros/set_mode"); // 等待MAVROS与飞控连接 while (ros::ok() && !current_state.connected) { ros::spinOnce(); ros::Duration(0.1).sleep(); } // 设置目标高度为8米（ENU坐标系，Z轴向上） geometry_msgs::PoseStamped target_pose; target_pose.pose.position.x = 0; target_pose.pose.position.y = 0; target_pose.pose.position.z = 8.0; // 目标高度 // 先发送若干目标点，激活Offboard模式 for (int i = 100; ros::ok() && i > 0; --i) { local_pos_pub.publish(target_pose); ros::spinOnce(); ros::Duration(0.01).sleep(); } // 设置Offboard模式 mavros_msgs::SetMode offboard_mode; offboard_mode.request.custom_mode = "OFFBOARD"; // 解锁无人机 mavros_msgs::CommandBool arm_cmd; arm_cmd.request.value = true; ros::Time last_request = ros::Time::now(); // 主循环 while (ros::ok()) { // 切换Offboard模式并解锁 if (current_state.mode != "OFFBOARD" && (ros::Time::now() - last_request > ros::Duration(5.0))) { if (set_mode_client.call(offboard_mode) && offboard_mode.response.mode_sent) { ROS_INFO("Offboard enabled"); } last_request = ros::Time::now(); } else { if (!current_state.armed && (ros::Time::now() - last_request > ros::Duration(5.0))) { if (arming_client.call(arm_cmd) && arm_cmd.response.success) { ROS_INFO("Drone armed"); } last_request = ros::Time::now(); } } // 检查是否到达目标高度（允许0.1米误差） if (current_pose.pose.position.z > 7.9) { ROS_INFO("Reached 8m, hovering..."); ros::Duration(2.0).sleep(); // 悬停2秒 target_pose.pose.position.z = 0.0; // 设置降落目标 ROS_INFO("Landing..."); } // 持续发布目标位置 local_pos_pub.publish(target_pose); ros::spinOnce(); ros::Duration(0.1).sleep(); } return 0; }

<think>好的，我需要分析用户提供的这个ROS代码，然后解释它的功能和实现细节。首先，我应该先通读代码，了解整体结构。看起来这是一个控制无人机起飞到8米高度，悬停后降落的程序。 代码里使用了ROS的C++接口，包含了mavros的相关头文件。全局变量current_state和current_pose用来存储无人机的状态和位置信息。回调函数state_cb和pose_cb负责更新这些变量。主函数里初始化了节点，订阅了状态和位置的话题，发布了目标位置，并创建了服务客户端来解锁和设置模式。 接下来，主函数等待MAVROS连接，然后发送目标点激活Offboard模式。这里可能需要解释Offboard模式是什么，以及为什么需要先发送一些目标点。然后尝试切换到Offboard模式并解锁，主循环中检查是否到达高度，如果到了就悬停，然后降落。 需要注意代码中的ENU坐标系，z轴是向上的，目标高度设为8米。到达高度的判断用了7.9米，允许0.1米的误差。这部分可能需要解释为什么需要这样的容差。 另外，服务调用的部分，比如解锁和设置模式，可能需要说明这些服务的用途，以及如何通过服务客户端调用。还有消息类型，比如CommandBool和SetMode，需要简单提及。 在代码逻辑上，用户可能想知道各个部分的作用，比如为什么要循环发送100次目标点，这是为了激活Offboard模式之前的必要条件，确保飞控接收到足够的设定点。此外，主循环中的时间检查，每隔5秒尝试一次设置模式或解锁，避免频繁调用服务。 降落的部分，当检测到高度超过7.9米时，程序会休眠2秒，然后将目标高度设为0，触发降落。这里可能需要提醒用户，实际应用中可能需要更严谨的降落逻辑，比如逐步降低高度或使用着陆服务。 另外，代码中的ros::spinOnce()和sleep()的作用需要解释，确保回调函数被处理，同时控制循环频率。还要提到MAVROS的作用，作为ROS和飞控之间的中间件，处理通信和协议转换。 可能的问题点：在悬停后设置目标高度为0是否足够让无人机降落？或者是否需要切换回某种模式（如Land）？代码中的逻辑是直接改变目标位置，可能依赖飞控的位置控制来实现降落，但实际效果可能因飞控配置而异。 总结来说，这段代码实现了一个基本的Offboard控制，起飞到指定高度后降落。需要逐步解释代码结构、关键函数和服务，以及实现原理，同时指出可能的注意事项和改进点。</think>以下是对您提供的无人机控制代码的详细分析，我们将分步骤解析其功能及实现原理： $\boxed{1. \text{基础框架搭建}}$ ```cpp #include <ros/ros.h> ... int main(int argc, char **argv) { ros::init(argc, argv, "drone_control_node"); ros::NodeHandle nh; ``` - 创建ROS节点并初始化 - 使用MAVROS功能需包含对应头文件 - 全局变量存储飞行状态和位置信息 $\boxed{2. \text{通信系统建立}}$ ```cpp // 订阅者 ros::Subscriber state_sub = nh.subscribe("mavros/state", 10, state_cb); ros::Subscriber pose_sub = nh.subscribe("mavros/local_position/pose", 10, pose_cb); // 发布者 ros::Publisher local_pos_pub = nh.advertise<geometry_msgs::PoseStamped>("mavros/setpoint_position/local", 10); // 服务客户端 ros::ServiceClient arming_client = nh.serviceClient<mavros_msgs::CommandBool>("mavros/cmd/arming"); ros::ServiceClient set_mode_client = nh.serviceClient<mavros_msgs::SetMode>("mavros/set_mode"); ``` - 建立三种通信渠道： 1. 订阅无人机状态（连接状态/飞行模式） 2. 订阅当前位置反馈 3. 发布目标位置指令 4. 服务调用实现模式切换和解锁 $\boxed{3. \text{飞控连接验证}}$ ```cpp while (ros::ok() && !current_state.connected) { ros::spinOnce(); ros::Duration(0.1).sleep(); } ``` - 阻塞等待直到MAVROS与飞控建立连接 - 心跳检测机制保证通信可靠性 $\boxed{4. \text{Offboard模式激活策略}}$ ```cpp for (int i = 100; ros::ok() && i > 0; --i) { local_pos_pub.publish(target_pose); //... 持续发送目标点 } ``` - PX4飞控要求：进入Offboard模式前需持续接收设定点 - 100次发送保证满足飞控的最低需求（约2Hz频率） $\boxed{5. \text{飞行模式管理}}$ ```cpp mavros_msgs::SetMode offboard_mode; offboard_mode.request.custom_mode = "OFFBOARD"; mavros_msgs::CommandBool arm_cmd; arm_cmd.request.value = true; ``` - 模式切换服务调用原理： - Offboard模式：允许外部位置控制 - 解锁指令：激活电机系统 $\boxed{6. \text{主控制循环}}$ ```cpp while (ros::ok()) { // 模式切换逻辑 if (current_state.mode != "OFFBOARD" && ...) { set_mode_client.call(offboard_mode); } // 解锁逻辑 else if (!current_state.armed ...) { arming_client.call(arm_cmd); } // 高度检测 if (current_pose.pose.position.z > 7.9) { // 降落逻辑 target_pose.pose.position.z = 0.0; } local_pos_pub.publish(target_pose); } ``` - 双重状态机设计： 1. 优先确保进入Offboard模式 2. 在正确模式下执行解锁 - 高度容差控制（0.1m）避免测量抖动 - 降落策略：直接修改Z轴目标值为0 $\boxed{\text{关键注意事项}}$ 1. 坐标系规范： - 使用ENU（东-北-天）坐标系 - Z轴向上为正方向 2. 安全机制改进建议： - 添加紧急停止功能 - 使用mavros_msgs/CommandTOL实现标准着陆 - 增加位置误差监控 3. 性能优化方向： - 采用定时器回调代替sleep - 添加三维位置PID控制器 - 实现轨迹跟踪功能 该代码实现了基础的无人机定点控制功能，可作为Offboard模式开发的起点。实际部署时需要结合具体飞控参数进行调整，并建议增加故障保护机制。