Docker-ROS1-DiffPlanner-PX4仿真环境搭建
前言
本文记录在 Docker 容器中搭建 PX4 SITL + ROS1 + Diff-Planner 的流程，并分别跑通深度相机和 Mid360 两条仿真链路。
如果还没有创建 ROS Noetic 容器，可以先参考《Docker使用教程》。
本文默认在容器内 root 用户下操作，~ 即 /root。
一、环境说明
- Docker 容器：
ros_noetic - ROS：Noetic
- PX4：
v1.14.3 - 仿真：Gazebo classic
- PX4 目录：
~/PX4-Autopilot - Catkin 工作空间：
~/catkin_ws
整体顺序：
- 安装并编译 PX4 SITL
- 配置 ROS、Gazebo 和 MAVROS
- 编译 Diff-Planner-PX4
- 分别启动深度相机和 Mid360 仿真
二、PX4 SITL 基础环境
1. 下载 PX4
1 | apt update |
2. 安装 PX4 依赖
1 | cd ~/PX4-Autopilot/Tools/setup |
这个脚本会补齐 PX4 基础依赖，首次执行会比较久。
如果出现 pandas 和 numpy 版本冲突，例如：
1 | ERROR: pandas 2.0.3 has requirement numpy>=1.20.3; python_version < "3.10", but you'll have numpy 1.17.4 which is incompatible. |
可以先清理 pip 中的版本，再使用系统源安装兼容版本：
1 | cd ~/PX4-Autopilot/Tools/setup |
3. 安装 Gazebo 相关依赖
下载 Gazebo 模型：
1 | mkdir -p ~/.gazebo/models |
因为前面使用了 --no-sim-tools，后续编译 Gazebo classic 前需要补充 GStreamer 依赖：
1 | apt update |
4. 编译 PX4
1 | cd ~/PX4-Autopilot |
如果编译时报 GSTREAMER_APP_LIBRARIES 或 GSTREAMER_LIBRARIES 为 NOTFOUND，安装上面的 GStreamer 依赖后清理 Gazebo classic 缓存，再重新编译：
1 | cd ~/PX4-Autopilot |
三、ROS 环境和 MAVROS
1. 写入环境变量
建议把环境变量写进 ~/.bashrc。如果容器的 /root 挂载到了宿主机，也可以直接在宿主机编辑：
1 | nano ~/docker/ros_root/.bashrc |
在文件末尾添加：
1 | # ROS Noetic |
当前终端手动加载一次：
1 | source ~/.bashrc |
2. 安装 MAVROS
PX4 通过 MAVROS 和 ROS 通信。容器内默认是 root 用户，不需要加 sudo：
1 | apt update |
安装 GeographicLib datasets：
1 | cd ~ |
这个脚本会下载地理坐标数据集，可能需要等待一段时间。
3. 验证 PX4 和 MAVROS
1 | roslaunch px4 mavros_posix_sitl.launch |
另开一个终端检查连接状态：
1 | rostopic echo /mavros/state | grep connected |
看到 connected: True 后，再继续后面的步骤。
四、Diff-Planner-PX4 集成
1. 安装依赖
1 | apt update |
2. 下载并编译
1 | mkdir -p ~/catkin_ws/src |
如果工作空间已经初始化过，直接执行 catkin build 即可。
3. 复制仿真配置
把 Diff-Planner-PX4 中的模型、世界文件和 launch 文件复制到 PX4 工程：
1 | # model and world |
如果 PX4 目录中已有同名文件，复制前可以先备份。
五、深度相机仿真
这一条链路需要三个终端：Gazebo、se3_controller、diff_planner。
终端一：启动 Gazebo
1 | roslaunch px4 outdoor_depth_camera.launch |
终端二：启动控制器
1 | cd ~/catkin_ws |
控制器启动后，通常会自动进入 offboard 模式、解锁，并起飞到 2 m。
终端三：启动 Diff-Planner
1 | cd ~/catkin_ws |
六、Mid360 仿真
Mid360 需要额外编译 Livox Gazebo 插件，并把插件和模型复制到 PX4。
1. 下载并编译插件
1 | cd ~/catkin_ws/src |
2. 测试插件
1 | source ~/catkin_ws/devel/setup.bash |
如果能正常看到点云，说明插件加载成功。
3. 复制 Mid360 配置
1 | cd ~/catkin_ws |
终端一：启动 Gazebo
1 | roslaunch px4 outdoor_mid360.launch |
终端二：启动控制器
1 | cd ~/catkin_ws |
终端三：启动 Diff-Planner
1 | cd ~/catkin_ws |
七、常见问题
1. roslaunch 找不到 package
确认当前终端已经加载环境：
1 | source /opt/ros/noetic/setup.bash |
如果已经写入 ~/.bashrc，重新打开终端或执行：
1 | source ~/.bashrc |
2. Gazebo 找不到模型
检查模型是否已经复制到：
1 | ~/.gazebo/models/ |
3. Mid360 插件没加载出来
重点检查：
- 是否执行过
source ~/catkin_ws/src/Mid360_px4_sim_plugin/gazebo_setup.bash liblivox_laser_simulation.so是否已经复制到~/PX4-Autopilot/build/px4_sitl_default/build_gazebo-classic/Mid360和iris_mid360模型是否已经复制到 PX4 的 Gazebo models 目录
4. 出现 obs Land enabled
这通常是地理围栏触发，不一定是程序错误。先确认仿真流程是否还能继续，再决定是否调整参数。
总结
这套流程的关键是先跑通 PX4 SITL + MAVROS，再接入 Diff-Planner。深度相机和 Mid360 的差异主要在 Gazebo 模型、插件和对应的 launch 文件。
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