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使用Nokov度量运动捕捉系统进行定位

news 来源：原创 2025/6/8 10:20:06

动作捕捉系统（mo-cap）是一种用于跟踪物体或人运动的技术，通常用于动画、运动分析或生物力学研究。它通常涉及摄像头和传感器，用于捕获放置在主体上的标记的位置、方向和移动。然后处理数据以创建数字表示或动画。 Nokov 动作捕捉系统（https://www.nokov.com/）是该领域可用于无人机室内定位的产品之一。

1. 准备工作

(1) 硬件设备

Nokov 度量运动捕捉系统
Kerloud 室内光流无人机
无人机数传地面端*1
地面站电脑

(2) 操作软件

安装Qgroundcontrol 软件到地面站电脑,

Ubuntu 18.04 系统(推荐): https://github.com/cloudkernel-tech/qgroundcontrol/releases/download/v0.2.1/QGC_3.5.6_kerloud_202411.AppImage
Windows 11系统: https://github.com/cloudkernel-tech/qgroundcontrol/releases/download/v0.3/QGroundControl-pursuit-installer.exe

2. Nokov系统设置

请参考《ROS 与 Nokov 动作捕捉系统的通信-V2》文件,完成 XINGYING 软件的安装, VRPN软件的安装。在无人机上合适位置贴上反光球,将无人机设置成系统中的一个 Markerset, 可以通过软件查看到无人机的位姿，详细操作可以阅读《XINGYING操作说明书》。

3. Kerloud无人机设置

(1) 机载ROS软件

首先参考供电和编程界面进入机载电脑，
参考《ROS与Nokov动作捕捉系统的通信-V2》文件中“ROS 与 XINGYING 软件的通信”，在无人机机载电脑Jetson Nano中完成vrpn软件包的安装。
保证无人机机载电脑可以自动连接到XINGYING软件的同一网络，可以ping通；之后测试启动 vrpn_client_ros可以获取对应tracker的位姿信息（详见第11页操作），例如可以在机载电脑中看到”/vrpn_client_node/Tracker2/pose”的输出。
对于我们Kerloud无人机，需要启动mavros节点后订阅运动捕捉的位姿输出话题，即可把运动捕捉系统的测量位姿发布给飞控。

(2) 飞控参数设置

连接无人机和 QGC 地面站,针对运动捕捉环境,我们需要设置对应飞控的参数为:

EKF2_AID_MASK 24     #select vision position, vision yaw
EKF2_HGT_MODE 3      #vision height

4. 定位状态测试与室内飞行

(1) 定位状态测试

无人机在机载电脑端需要通过三个topic来核对它的定位信息，如果设置正确，这三个定位输出的数据应该很接近。

rostopic echo /vrpn_client_node/<tracker_name>/pose   # position measurement from the motion capture system
rostopic echo /mavros/vision_pose/pose     # external localization position sent to the autopilot
rostopic echo /mavros/local_position/pose  # fused position from the autopilot

用户也可以在运动捕捉环境下手持移动无人机测试输出数据，比如往运动捕捉系统的X轴正向移动1米，则对应坐标输出X的值也会增加1。

(2) 室内飞行

请先校准无人机加速度计、陀螺仪、磁感计等传感器。
启动运动捕捉系统，核查定位输出正常。
启动无人机机载电脑端的vrpn_client_ros和mavros节点，核查飞机位置和姿态正常，可以通过手持无人机验证它的显示位姿。
尝试使用POSITION模式进行半自动飞行，参考无人机用户手册快速启动章节，如果POSITION模式下可以飞行，则无人机在运动捕捉环境下可以实现正确的定位，自动飞行也没问题。
进行自动飞行前，一定要核查飞行的航路点坐标在限定范围内，如果使用提供的off_mission节点，默认的航路点坐标需要修改，其中起飞高度是5米会超过室内限制。自动飞行前软件程序一定要通过软件仿真环境测试。