Jetson Orin NX 开发指南（9）: MAVROS 的安装、配置与运行

1. MAVROS简介与Jetson Orin NX适配性

MAVROS是ROS（Robot Operating System）与MAVLink协议之间的桥梁，专门用于无人机和地面站之间的通信。在Jetson Orin NX这类高性能嵌入式平台上部署MAVROS，可以实现与PX4或ArduPilot飞控的高效数据交互。

为什么选择Jetson Orin NX作为无人机机载电脑？这块开发板搭载了NVIDIA最新的Orin系列处理器，算力高达100TOPS，却只有信用卡大小。我在实际项目中测试发现，它不仅能流畅运行MAVROS，还能同时处理视觉SLAM、路径规划等计算密集型任务。

MAVROS的核心功能包括：

• 实时传输飞控状态数据（位置、姿态、电池电压等）
• 接收来自地面站的控制指令
• 支持多种连接方式（USB、串口、网络）
• 提供丰富的ROS话题和服务接口

2. 安装ROS Noetic与MAVROS

2.1 基础环境准备

Jetson Orin NX默认搭载JetPack 5.1.2，对应Ubuntu 20.04系统。首先需要安装ROS Noetic：

sudo sh -c 'echo "deb http://packages.ros.org/ros/ubuntu $(lsb_release -sc) main" > /etc/apt/sources.list.d/ros-latest.list' sudo apt-key adv --keyserver 'hkp://keyserver.ubuntu.com:80' --recv-key C1CF6E31E6BADE8868B172B4F42ED6FBAB17C654 sudo apt update sudo apt install ros-noetic-desktop-full -y

安装完成后，记得在~/.bashrc中添加环境变量：

echo "source /opt/ros/noetic/setup.bash" >> ~/.bashrc source ~/.bashrc

2.2 MAVROS安装步骤

官方提供了两种安装方式：二进制包和源码编译。对于大多数应用场景，推荐使用APT安装：

sudo apt-get install ros-noetic-mavros ros-noetic-mavros-extras -y

这个命令会安装：

• mavros核心包
• 常用插件（如地理围栏、航点任务等）
• 基础配置文件

安装完成后，检查/usr/share/GeographicLib目录。我第一次安装时发现这个目录是空的，需要补充地理数据集。

3. 地理数据集配置

3.1 自动安装方法

官方提供了自动化脚本：

cd ~ wget https://raw.githubusercontent.com/mavlink/mavros/master/mavros/scripts/install_geographiclib_datasets.sh sudo chmod +x ./install_geographiclib_datasets.sh sudo ./install_geographiclib_datasets.sh

这个脚本会自动下载并安装：

• EGM96高程模型（5'分辨率）
• EGM96重力模型
• EMM2015地磁模型

3.2 手动安装方法

如果自动安装失败（有时确实会遇到网络问题），可以手动下载：

1. 下载egm96-5高程模型：

   wget https://geographiclib.sourceforge.io/geoids/egm96-5.tar.bz2 tar xvjf egm96-5.tar.bz2 -C /usr/share/GeographicLib/

2. 下载egm96重力模型：

   wget https://geographiclib.sourceforge.io/gravity/egm96.zip unzip egm96.zip -d /usr/share/GeographicLib/

3. 下载emm2015地磁模型：

   wget https://geographiclib.sourceforge.io/magnetic/emm2015.zip unzip emm2015.zip -d /usr/share/GeographicLib/

最终目录结构应该是：

/usr/share/GeographicLib/ ├── geoids ├── gravity └── magnetic

4. USB连接配置（/dev/ttyACM0）

4.1 启动文件配置

默认的px4.launch文件可能不适合所有场景，建议创建自定义启动文件：

sudo gedit /opt/ros/noetic/share/mavros/launch/px4_ACM0.launch

文件内容如下：

<launch> <arg name="fcu_url" default="/dev/ttyACM0:921600" /> <arg name="gcs_url" default="" /> <arg name="tgt_system" default="1" /> <arg name="tgt_component" default="1" /> <include file="$(find mavros)/launch/node.launch"> <arg name="pluginlists_yaml" value="$(find mavros)/launch/px4_pluginlists.yaml" /> <arg name="config_yaml" value="$(find mavros)/launch/px4_config.yaml" /> <arg name="fcu_url" value="$(arg fcu_url)" /> <arg name="gcs_url" value="$(arg gcs_url)" /> <arg name="tgt_system" value="$(arg tgt_system)" /> <arg name="tgt_component" value="$(arg tgt_component)" /> </include> </launch>

关键参数说明：

• fcu_url：指定设备节点和波特率（921600是推荐值）
• tgt_system：飞控系统ID，默认为1

4.2 权限设置与启动

第一次运行通常会遇到权限问题：

sudo chmod 777 /dev/ttyACM0 roslaunch mavros px4_ACM0.launch

如果遇到持续性的权限问题，可以创建udev规则：

sudo gedit /etc/udev/rules.d/99-px4.rules

添加以下内容：

SUBSYSTEM=="tty", ATTRS{idVendor}=="26ac", ATTRS{idProduct}=="0011", MODE="0666"

然后重新加载udev规则：

sudo udevadm control --reload-rules sudo udevadm trigger

5. 串口连接配置（/dev/ttyTHS0）

5.1 硬件连接指南

Jetson Orin NX的40针GPIO接口中：

• Pin 6 (GND) -> Pixhawk TELEM2 Pin6
• Pin 8 (UART1_TX) -> Pixhawk TELEM2 Pin3 (RX)
• Pin 10 (UART1_RX) -> Pixhawk TELEM2 Pin2 (TX)

注意：TX和RX需要交叉连接！

5.2 软件配置

创建串口启动文件：

sudo gedit /opt/ros/noetic/share/mavros/launch/px4_THS0.launch

内容与USB版本类似，只需修改fcu_url：

<arg name="fcu_url" default="/dev/ttyTHS0:921600" />

启动前同样需要设置权限：

sudo chmod 777 /dev/ttyTHS0 roslaunch mavros px4_THS0.launch

5.3 性能对比

在实际测试中：

• USB连接：IMU数据频率约200Hz
• 串口连接：IMU数据频率约150Hz

如果对实时性要求高，建议优先使用USB连接。我在四旋翼项目中实测发现，USB连接的延迟比串口低15-20ms。

6. 通信验证与故障排查

6.1 基础检查命令

查看MAVROS节点是否正常运行：

rosnode list | grep mavros

检查话题列表：

rostopic list | grep mavros

测试IMU数据流：

rostopic hz /mavros/imu/data

6.2 常见问题解决

1. 连接超时：

   • 检查飞控是否上电
   • 确认波特率设置一致（建议统一使用921600）
   • 尝试降低波特率（如57600）测试

2. 数据异常：

   rostopic echo /mavros/state

   查看connected字段是否为True

3. 权限问题： 永久解决方案是创建用户组：

   sudo usermod -a -G dialout $USER

   然后注销重新登录

7. 高级配置技巧

7.1 多飞控连接

如果需要连接多个飞控，可以修改启动文件：

<arg name="tgt_system" default="1" /> <!-- 第一个飞控ID --> <arg name="tgt_component" default="1" />

为每个飞控创建独立的启动文件，指定不同的系统ID。

7.2 自定义消息转发

在px4_config.yaml中可以配置需要转发的话题。例如增加视觉定位数据：

mavros: ftp: true startup_px4_usb_quirk: true odometry: vision: true vision_pose: true

7.3 日志记录配置

启用MAVLink日志记录：

rosrun mavros mavsys mode -c MANUAL rosrun mavros mavsafety arm rosrun mavros mavlog start ~/mavlink_log

8. 实际应用案例

8.1 与PX4配合使用

在QGroundControl中设置参数：

• MAV_1_CONFIG = TELEM2
• MAV_1_MODE = On
• SER_TEL2_BAUD = 921600

8.2 与ROS导航栈集成

典型的数据转换示例：

#!/usr/bin/env python3 import rospy from sensor_msgs.msg import NavSatFix from mavros_msgs.msg import GlobalPositionTarget def gps_callback(data): target = GlobalPositionTarget() target.latitude = data.latitude target.longitude = data.longitude target.altitude = data.altitude pub.publish(target) rospy.init_node('gps_converter') pub = rospy.Publisher('/mavros/setpoint_raw/global', GlobalPositionTarget, queue_size=10) rospy.Subscriber('/gps/fix', NavSatFix, gps_callback) rospy.spin()

8.3 性能优化建议

1. 关闭不需要的插件（在px4_pluginlists.yaml中注释）
2. 调整消息频率：

   rosrun mavros mavcmd stream -s 0 -r 50

3. 使用USB3.0接口（Jetson Orin NX的Type-C接口）