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zhinengzhengfeng's Introduction

一、运行

1. 仿真

修改settings.json中"MODE": "Simulation" "IsRC": false,

将_ShootBall拷贝到Windows中。双击运行_ShootBall/client_ue4_SITL.bat

Linux中运行 ./simulation/shell/rfly-sitl.sh 或者 ./simulation/shell/rfly-hitl.sh

QGC中起飞到4m左右，聚焦Linux小窗口上，按O进入offboard模式，按A开始打击。（相当于模拟遥控器按B键和A键）

2. 实飞

修改settings.json中"MODE": "RealFlight" "IsRC": true,

修改offboard_pkg/script/utils_obs.py第194行n_td打击方向

运行 ./offboard_pkg/shell/all.sh 或者 ./offboard_pkg/shell/all_high.sh 或者 ./offboard_pkg/shell/all_acc.sh 或者 ./offboard_pkg/shell/all_high_startup.sh

二、飞行前准备

0. 物品清单

北航

  • 飞机、遥控器、电池
  • 两个三脚架
  • 电脑、硬盘、充电宝、网口、网线
  • 代码备份

优联

  • 气球、气罐、线
  • 备用机、遥控器
  • 若干电池、充电器
  • 钓鱼凳

1. 测试气球

充气一个气球，连接线并放飞和收回

2. 测试颜色

  • 打开csi_cam/src/csi_cam.cpp第155到162行，编译。
  • 测试能否在图像上看到气球，是否干净。
  • 通过simulation/script/get_hsv.py获取合适的hsv值。 csi_cam/src/csi_cam.cpp第25到30行，编译。
  • 测试多远到多近可以看到气球

3. 改时间

sudo date -s "2023-03-28 00:12:30"

三、实验

0. 关闭输出和显示

测试完成后应关闭终端输出和图像显示

ekf_pkg/src/img_imu_ekf_node.cpp第343-344行，显示图像并画ekf图像位置

1. 参数 ※※※※※

  • 前向最大速度，offboard_pkg/script/utils_obs.py第57行 self.v_norm_d = 15
  • 第52行self.v0 = self.h*0.43图像中心
  • 第216-217行横向和纵向控制增益
  • 第59行焦距
  • 第168行加速度

oo. 实验后

保存文件到移动硬盘

  • 保存offboard_pkg/bag/下本次bag
  • 保存.ros/log/下本次log文件夹

四、画图

[new] 论文图均在paper_plot\文件夹下运行

图1-5在simulation\statistics\路径下运行。

均使用Python3运行，保证多平台通用。Linux默认python2，Windows中先运行conda activate py2_env切换环境。

1. The trajectory of the interceptor and the target when the image measurement is filtered at 30Hz.

画50组实验的全体轨迹图，可以修改datas_30Hz_ekf.pkl为其他统计结果

# python draw_trajectory.py
python 1-draw_trajectory.py

2. Boxplots of control error for EKF

画30hz下有无EKF的误差对比箱线图

# python CEP_with_ekf.py
python 2-CEP_with_ekf.py

3. Boxplots of control error for different image frequencies

画不同图像频率下误差对比箱线图

# python CEP_with_rate.py
python 3-CEP_with_rate.py

4. Error distribution at 10Hz、30Hz、50Hz

画不同图像频率下撞击点散点图和圆概率误差

# python scatter_with_rate.py
python 4-scatter_with_rate.py

CEP_10Hz: 0.466656341936

CEP_30Hz: 0.470425914344

CEP_50Hz: 0.4568409922

5. Error distribution with EKF

画有EKF下撞击点散点图和圆概率误差

# python scatter_with_ekf.py
python 5-scatter_with_ekf.py

CEP_30Hz_ekf: 0.39116126392

图6-11在analyse\路径下运行。

6. Results for HITL simulation. (a) trajectory

画仿真中相对目标的全局坐标轨迹图

# python plot_data.py ../datas/377504aa-b91c-11eb-9cde-000c29e163c9/main_node-3-stdout.log mav_pos -p -t "0 10"
python 6-plot_data.py ../datas/377504aa-b91c-11eb-9cde-000c29e163c9/main_node-3-stdout.log mav_pos -p -t "0 10"

7. Results for HITL simulation. (b) image coordinates

画仿真中原始和滤波后图像坐标随时间变化图

# python plot_data.py ../datas/377504aa-b91c-11eb-9cde-000c29e163c9/ekf_node-2-stdout.log IMG_x ekf_x IMG_y ekf_y -t "10 37.5" --subplot 2
python 7-plot_data.py ../datas/377504aa-b91c-11eb-9cde-000c29e163c9/ekf_node-2-stdout.log IMG_x ekf_x IMG_y ekf_y -t "10 37.5" --subplot 2

8. Results for HITL simulation. (c) local image coordinates

画仿真中原始和滤波后图像坐标随时间变化图局部放大图

# python plot_data.py ../datas/377504aa-b91c-11eb-9cde-000c29e163c9/ekf_node-2-stdout.log IMG_y ekf_y -t "30.2 32.25"
python 8-plot_data.py ../datas/377504aa-b91c-11eb-9cde-000c29e163c9/ekf_node-2-stdout.log IMG_y ekf_y -t "30.2 32.25"
python 8-plot_data.py ../datas/377504aa-b91c-11eb-9cde-000c29e163c9/ekf_node-2-stdout.log IMG_y ekf_y -t "35 37.5"

9. Results for real flight experiments. (a) trajectory

画实飞静态目标中相对目标的全局坐标轨迹图

# python plot_data.py ../datas/20210521_172502_sim.log mav_pos -t "51 61" -p
python 9-plot_data.py ../datas/20210521_172502_sim.log mav_pos -t "51 61" -p

10. Results for HITL simulation. (b) image coordinates

画实飞静态目标中原始和滤波后图像坐标随时间变化图

# python plot_data.py ../datas/20210521_172502_sim.log IMG_x ekf_x IMG_y ekf_y -t "2 68.4" --subplot 2
python 10-plot_data.py ../datas/20210521_172502_sim.log IMG_x ekf_x IMG_y ekf_y -t "20 68.4" --subplot 2

11. Results for HITL simulation. (c) local image coordinates

画实飞静态目标中原始和滤波后图像坐标随时间变化图局部放大图

# python plot_data.py ../datas/20210521_172502_sim.log IMG_y ekf_y -t "36.5 41"
# python plot_data.py ../datas/20210521_172502_sim.log IMG_y ekf_y -t "62.5 68.4"
python 11-plot_data.py ../datas/20210521_172502_sim.log IMG_y ekf_y -t "36.5 41"
python 11-plot_data.py ../datas/20210521_172502_sim.log IMG_y ekf_y -t "62.5 68.4"

** 接下来参照ekf_pkg/launch/img_ekf.launch单独运行ekf保证帧率。运行后的结果拷贝到datas/里。 **

12. Results for real flight experiments. (a) trajectory

画实飞动态目标中相对目标的全局坐标轨迹图

# python 12-plot_data.py ../datas/2eb00a9e-ccc1-11ed-9ff8-c6766eff689d/ekf_node-1-stdout.log mav_pos -t "285 298" -p
python 12-plot_data.py ../datas/207692ec-eb14-11ed-94db-000c2992733c/ekf_node-1-stdout.log mav_pos -t "5 15" -p

13. Results for HITL simulation. (b) image coordinates

画实飞动态目标中原始和滤波后图像坐标随时间变化图

# python 13-plot_data.py ../datas/2eb00a9e-ccc1-11ed-9ff8-c6766eff689d/ekf_node-1-stdout.log IMG_x ekf_x IMG_y ekf_y -t "278 295" --subplot 2
python 13-plot_data.py ../datas/207692ec-eb14-11ed-94db-000c2992733c/ekf_node-1-stdout.log IMG_x ekf_x IMG_y ekf_y -t "5 13.2" --subplot 2

14. Results for HITL simulation. (c) local image coordinates

画实飞静态目标中原始和滤波后图像坐标随时间变化图局部放大图

# python 14-plot_data.py ../datas/2eb00a9e-ccc1-11ed-9ff8-c6766eff689d/ekf_node-1-stdout.log IMG_x ekf_x -t "286 288.5"
# python 14-plot_data.py ../datas/2eb00a9e-ccc1-11ed-9ff8-c6766eff689d/ekf_node-1-stdout.log IMG_x ekf_x -t "291.5 294"
python 14-plot_data.py ../datas/207692ec-eb14-11ed-94db-000c2992733c/ekf_node-1-stdout.log IMG_x ekf_x -t "5.3 6.3"
python 14-plot_data.py ../datas/207692ec-eb14-11ed-94db-000c2992733c/ekf_node-1-stdout.log IMG_y ekf_y -t "12.6 13.2"

三、更多

1. 总体绘图逻辑

  • 绘图前设置全局参数，保证所有图片风格一致。
  • 然后设置画布大小，这样生成的图片无论什么格式，后续都不需要缩放。
  • 编写数据处理和绘图程序，可以使用默认风格或自定义风格style_dict
  • 最后按照需要自定义本图片的修改，通常修改坐标轴范围和刻度数量

2. 论文和文档使用图片

Python -> svg -> emf -> Visio -> PDF -> eps -> LaTex

常用尺寸：单栏83mm，双栏176mm

新电脑里需要安装inkscape，安装到D:\Inkscape，添加环境变量。

  • Python中程序出图，得到svg和emf格式图片。其中svg或emf格式可以用于Word文档中使用。是可以无限放大的矢量格式。
  • 注意Python画图时就应该确定图片尺寸，避免后续缩放
  • 在Visio中进行图片拼接、加坐标注释、小标题等操作。预先设定Visio页面尺寸
  • PDF中裁剪多余空白，转换为eps格式用于LaTeX和投稿。

3. 模板

  • paper_plot\1-draw_trajectory.py可以作为3d图样板
  • paper_plot\5-scatter_with_ekf.py可以作为常规图样板
  • paper_plot\params.json定义了全局模式
  • paper_plot\plot_tools.py定义了一些线型和一些工具
  • paper_plot\Matplotlib 优雅作图笔记 - 可乐学人.ipynb相当全的教程

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