SLAM Drone — Offboard Takeoff + 0.50m Forward
自主起飞 + 前进测试 · livox_offboard_forward · FAST-LIO · PX4
自主起飞
↗ 0.50m 前进
FAST-LIO
PX4 Offboard
通过 实机验证
概述
本流程使用 livox_offboard_forward 控制器执行以下任务：
• 等待你解锁并选择 Offboard
• 爬升约 0.50 米
• 确认飞行器已稳定
• 保持 5 秒
• 以 0.10 m/s 前进 0.50 米
• 无限期保持最终位置
• 爬升约 0.50 米
• 确认飞行器已稳定
• 保持 5 秒
• 以 0.10 m/s 前进 0.50 米
• 无限期保持最终位置
控制器不会解锁 PX4、选择 Offboard、避障或自动降落。
⏱ 预期任务时间线
| 阶段 | 计算 | 时间 |
|---|---|---|
| 爬升 | 0.50 m ÷ 0.20 m/s | ≈ 2.5 秒 |
| 稳定检查 | settle_confirm_time_s | ≥ 2 秒 |
| 起飞后保持 | post_takeoff_hold_s | 5 秒 |
| 前进运动 | 0.50 m ÷ 0.10 m/s | 5 秒 |
前进运动不会在切换到 Offboard 后立即开始。预计需要约 10 秒或更长时间，具体取决于飞行器稳定速度。
控制器参数
| 参数 | 值 | 说明 |
|---|---|---|
takeoff_height_m | 0.50 | 起飞高度（米） |
climb_rate_mps | 0.20 | 爬升率（米/秒） |
arm_settle_time_s | 1.00 | 解锁稳定时间（秒） |
forward_distance_m | 0.50 | 前进距离（米） |
forward_speed_mps | 0.10 | 前进速度（米/秒） |
post_takeoff_hold_s | 5.00 | 起飞后保持时间（秒） |
settle_position_tolerance_m | 0.15 | 稳定位置容差（米） |
settle_vertical_speed_mps | 0.15 | 稳定垂直速度容差（米/秒） |
settle_confirm_time_s | 2.00 | 稳定确认时间（秒） |
takeoff_settle_timeout_s | 20.00 | 起飞稳定超时（秒） |
setpoint_rate_hz | 20.0 | 设定点频率（Hz） |
odom_timeout_s | 0.50 | 里程计超时（秒） |
max_odom_jump_m | 0.75 | 最大里程计跳变（米） |
警告 启动前准备
安全要求：
• 无人机机头朝向预定前进方向
• 前方至少 1.5 米 净空
• 两侧至少 1 米 净空
• 移除轨迹上的人员、门、线缆、家具和其他障碍物
• 本控制器 无避障功能
• 无人机机头朝向预定前进方向
• 前方至少 1.5 米 净空
• 两侧至少 1 米 净空
• 移除轨迹上的人员、门、线缆、家具和其他障碍物
• 本控制器 无避障功能
仅使用一个控制器。停止
slam_position_hold 和 livox_offboard_takeoff。
EKF2_EV_CTRL = 1
EKF2_GPS_CTRL = 0
EKF2_HGT_REF = 0
终端 1 — 启动堆栈和 rosbag
# 仅在无人机已上锁时移除现有 tmux 会话
tmux kill-session -t slam 2>/dev/null || true
# 选择且仅选择一个启动器
# 新 MID-360S：
~/start_slam_takeoff_test_mid360s.sh
# 原有 MID-360：
~/start_slam_takeoff_test.sh
保持终端 1 连接到 tmux。不要同时运行两个启动器。
终端 2 — 启动前进控制器
source /opt/ros/humble/setup.bash
source ~/slam_ws/install/setup.bash
source ~/super_ws/install/setup.bash
ros2 run drobotics_super_bridge livox_offboard_forward \
--ros-args \
-p takeoff_height_m:=0.50 \
-p climb_rate_mps:=0.20 \
-p arm_settle_time_s:=1.00 \
-p forward_distance_m:=0.50 \
-p forward_speed_mps:=0.10 \
-p post_takeoff_hold_s:=5.00 \
-p settle_position_tolerance_m:=0.15 \
-p settle_vertical_speed_mps:=0.15 \
-p settle_confirm_time_s:=2.00 \
-p takeoff_settle_timeout_s:=20.00 \
-p setpoint_rate_hz:=20.0 \
-p odom_timeout_s:=0.50 \
-p max_odom_jump_m:=0.75
保持此终端可见。其消息指示当前任务阶段。
终端 3 — 解锁前验证
source /opt/ros/humble/setup.bash
source ~/slam_ws/install/setup.bash
source ~/super_ws/install/setup.bash
# 检查 FAST-LIO 和桥接频率
timeout 10 ros2 topic hz /Odometry
timeout 10 ros2 topic hz /mavros/odometry/out
# 检查控制器设定点频率
timeout 6 ros2 topic hz /mavros/setpoint_position/local
# 确认正确的控制器是唯一发布者
ros2 topic info /mavros/setpoint_position/local --verbose
# 检查 PX4 和本地里程计
ros2 topic echo /mavros/state --once
ros2 topic echo /mavros/extended_state --once
ros2 topic echo /mavros/local_position/odom --once --field pose.pose.position
预期：
/Odometry: 约 10 Hz
/mavros/odometry/out: 约 10 Hz
/mavros/setpoint_position/local: 约 20 Hz
发布者: livox_offboard_forward
connected: true · armed: false · mode: POSCTL · landed_state: 1
/Odometry: 约 10 Hz
/mavros/odometry/out: 约 10 Hz
/mavros/setpoint_position/local: 约 20 Hz
发布者: livox_offboard_forward
connected: true · armed: false · mode: POSCTL · landed_state: 1
如果另一个控制器也在发布，请勿解锁。位置必须稳定。
无桨测试限制
无桨测试可以验证：设定点流 · Position→Offboard 模式切换 · 电机响应 · 控制器和 MAVROS 通信
无法完成前进任务，因为无人机无法爬升或满足起飞稳定条件。
无法完成前进任务，因为无人机无法爬升或满足起飞稳定条件。
无桨测试流程：
1. 在 Position 模式下解锁
2. 居中油门
3. 等待 1-2 秒
4. 切换至 Offboard
5. 仅观察 3-5 秒
6. 切换回 Position 模式
7. 降低油门并上锁
1. 在 Position 模式下解锁
2. 居中油门
3. 等待 1-2 秒
4. 切换至 Offboard
5. 仅观察 3-5 秒
6. 切换回 Position 模式
7. 降低油门并上锁
警告 无桨时不要等待 20 秒起飞稳定超时。
实际飞行流程
1. FAST-LIO 初始化期间保持无人机静止。
2. 验证所有话题频率和 MAVROS 状态。
3. 确认无人机前方区域完全畅通。
4. 机头朝向预定前进方向。
5. 选择 Position 模式。
6. 保持低油门解锁。
7. 将油门移至中位（仍在 Position 模式下）。
8. 等待约 1-2 秒。
9. 保持所有 RC 摇杆居中。
10. 切换至 Offboard。
2. 验证所有话题频率和 MAVROS 状态。
3. 确认无人机前方区域完全畅通。
4. 机头朝向预定前进方向。
5. 选择 Position 模式。
6. 保持低油门解锁。
7. 将油门移至中位（仍在 Position 模式下）。
8. 等待约 1-2 秒。
9. 保持所有 RC 摇杆居中。
10. 切换至 Offboard。
任务阶段
阶段 1 — 自动起飞
无人机以 0.20 m/s 爬升约 0.50 米，同时保持初始 X/Y 位置和偏航角。
阶段 2 — 稳定
控制器等待无人机在目标 0.15 米以内且垂直速度低于 0.15 m/s 至少 2 秒。
阶段 3 — 起飞后保持
无人机保持起飞位置 5 秒。
警告 前几秒没有前进运动不代表有问题。
阶段 4 — 前进运动
无人机沿任务开始时机头方向前进约 0.50 米。
速度：0.10 m/s · 持续时间：约 5 秒
速度：0.10 m/s · 持续时间：约 5 秒
阶段 5 — 最终保持
到达前进目标后，无人机停止并保持最终 XYZ 位置和偏航角，直到你切换模式。
观察要点
起飞期间：
通过 缓慢、受控爬升
通过 无明显水平漂移
通过 偏航稳定
通过 无快速电机波动
通过 缓慢、受控爬升
通过 无明显水平漂移
通过 偏航稳定
通过 无快速电机波动
前进运动期间：
通过 沿机头方向运动
通过 约步行速度
通过 无意外横向运动
通过 高度大致恒定
通过 在 0.50 米附近减速停止
通过 沿机头方向运动
通过 约步行速度
通过 无意外横向运动
通过 高度大致恒定
通过 在 0.50 米附近减速停止
立即停止测试，如果：
• 无人机方向错误
• 侧向移动而非前进
• 在达到稳定悬停前开始移动
• 前进时高度明显变化
• FAST-LIO 位置跳变
• 控制器报告陈旧里程计或超时
• 飞行路径不再畅通
• 无人机方向错误
• 侧向移动而非前进
• 在达到稳定悬停前开始移动
• 前进时高度明显变化
• FAST-LIO 位置跳变
• 控制器报告陈旧里程计或超时
• 飞行路径不再畅通
正常降落
1. 保持油门居中。
2. 从 Offboard 切换回 Position 模式。
3. 确认手动控制已恢复。
4. 逐渐将油门移到底部以下。
5. 下降并着陆。
6. 将油门完全拉低。
7. 如必要切换至 Stabilized 模式。
8. 上锁。
2. 从 Offboard 切换回 Position 模式。
3. 确认手动控制已恢复。
4. 逐渐将油门移到底部以下。
5. 下降并着陆。
6. 将油门完全拉低。
7. 如必要切换至 Stabilized 模式。
8. 上锁。
控制器不会自动返航或降落。
紧急恢复
如果任何异常：
1. 立即切换至 Position 模式。
2. 初始保持油门接近中位。
3. 允许无人机停止前进运动。
4. 必要时手动重新定位。
5. 逐渐下降并着陆。
6. 模式切换时无人机可能有前进惯性，预留额外停车空间。
2. 初始保持油门接近中位。
3. 允许无人机停止前进运动。
4. 必要时手动重新定位。
5. 逐渐下降并着陆。
6. 模式切换时无人机可能有前进惯性，预留额外停车空间。
如果 Position 模式不可用或不稳定：切换至 Stabilized 模式 · 手动控制 · 降落并上锁
停止并保存 rosbag
# 着陆并上锁后：
# 终端 2：停止控制器
Ctrl-C
# 返回终端 1 并分离 tmux：
Ctrl-b
# 释放按键，然后按：
d
source /opt/ros/humble/setup.bash
LATEST_BAG=$(cat ~/rosbags/.latest_indoor_hover)
echo "$LATEST_BAG"
ls -lah "$LATEST_BAG"
ros2 bag info "$LATEST_BAG"
bag 应包含
/mavros/setpoint_position/local 以及里程计和状态话题。pgrep -af \
'livox_ros_driver2_node|fastlio_mapping|fastlio_to_mavros|mavros_node|rosbag2_recorder' \
|| echo "PASS: no stack processes remain"
备注
这是此前成功完成 0.50 米前进飞行 的控制器。对于 MID-360S 测试，保留相同的保守距离和速度。
平台：Jetson · ROS2 Humble · Livox Mid360 · FAST-LIO · PX4 · livox_offboard_forward
(c) 卓博泰科技 · Offboard Takeoff + Forward 测试流程
(c) 卓博泰科技 · Offboard Takeoff + Forward 测试流程