WSL2上のPX4シミュレータにWindows上のQGroundControlからアクセスする

はじめに

PX4、ArduPilotのGCSであるQGroundControlの調査・検証用にPX4シミュレータ環境が必要になったため、WSL2を使って構築してみました。

本来はUbuntu、Windowsのいずれかに寄せた方がよいかと思いますが、プログラミングは普段慣れてるWindowsで、PX4のビルドと実行は安定している（ハマりが少ない）Ubuntuで、というニーズを想定しています。

動作環境

Software	Version	Commnets
Windows	10	ホストOS
QGroundControl	4.0	GCS(GroundControlStation)。Windowsに導入
WSL	2	Windowsに導入
Ubuntu	20.04LTS	ゲストOS。WSL2に導入
jMAVSim	2021/10時点最新	Java製シミュレータ。Ubuntuに導入
PX4	1.13	フライトコントロールソフトウェア。Ubuntuに導入

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WSL2&Ubuntu導入(Windows)

1. 下記記事を参考にWSL2とUbuntuをインストール。
   https://qiita.com/pyon_kiti_jp/items/0be8ac17439abf418e48

2. 下記記事を参考にUbuntuのGUI環境をセットアップ。
   https://qiita.com/ryoi084/items/0dff11134592d0bb895c

QGroundControl導入(Windows)

1. http://qgroundcontrol.com/ を開いて上部メニューの DOWNLOADS > WINDOWS をクリック。
2. ダウンロードされたインストーラを開いて指示に従いインストールを完了させる。

PX4セットアップスクリプト実行(Ubuntu)

• 参考URL ... https://docs.px4.io/master/en/dev_setup/dev_env_linux_ubuntu.html
  

1. GitHubからソースコードを取得

   $ git clone https://github.com/PX4/PX4-Autopilot.git --recursive
   

2. セットアップスクリプトを実行。

   $ bash ./PX4-Autopilot/Tools/setup/ubuntu.sh
   

jMAVSimに必要なJava環境導入(Ubuntu)

• 参考URL1 ... https://docs.px4.io/master/en/simulation/jmavsim.html
• 参考URL2 ... https://github.com/PX4/jMAVSim

1. 下記コマンドを実行してjMAVSimのビルド・実行に必要なJDK、JRE、Antをインストール。

   $ sudo apt-get install ant openjdk-13-jdk openjdk-13-jre libvecmath-java -y
   

PX4ビルド&SITL起動(Ubuntu)

• 参考URL ... https://docs.px4.io/master/en/dev_setup/building_px4.html

1. 下記コマンドを実行。PX4のビルドが開始される。

   $ cd PX4-Autopilot
   $ make px4_sitl jmavsim
   

   • jMAVSimをヘッドレスモード（GUI無し）で起動する場合はHEADLESS=1をコマンド先頭に追加する。

2. ビルドが成功するとシミュレータが起動する。下記のように表示されたらOK。

   (((省略)))    
   ______  __   __    ___ 
   | ___ \ \ \ / /   /   |
   | |_/ /  \ V /   / /| |
   |  __/   /   \  / /_| |
   | |     / /^\ \ \___  |
   \_|     \/   \/     |_/
   
   px4 starting.
   
   INFO  [px4] Calling startup script: /bin/sh etc/init.d-posix/rcS 0
   (((省略)))
   pxh>
   

MAVProxyを使ったテレメトリ転送(Windows&Ubuntu)

• Ubuntu/WSL2上のlocalhostにWindowsからアクセスできないため、MAVProxy（ルーティング機能を持つCLIのGCP）でテレメトリを転送する必要がある。
  

1. ipconfig などでWindwos のIPアドレスを調べる。

2. MAVProxyがインストールされてない場合、下記コマンドを実行してインストールする。

   $ sudo apt-get install python3-dev python3-opencv python3-wxgtk4.0 python3-pip python3-matplotlib python3-lxml python3-pygame
   $ pip3 install PyYAML mavproxy --user
   $ echo "export PATH=$PATH:$HOME/.local/bin" >> ~/.bashrc
   
   

3. 新しいUbuntuのウィンドウを開いて下記コマンドを実行する。

   $ mavproxy.py --master 127.0.0.1:14550 --out ＜WindowsのIPアドレス＞:14550
   

   • 本設定によりWindowsからアクセス可能となる

QGroundControl起動(Windows)

1. WindowsスタートメニューからQGroundControlを起動。

2. 左上のQGroundControlロゴボタンを押下 > 左メニューのComm Linksを押下 > 画面下部のAddを押下 。
   

3. 下記の通り入力（他はデフォルト値）してOKを押下。

   • Name ... 任意の名前
     
   • Type ... UDP
     
   • Automaticaly Connect On Start ... チェックあり
     

4. 上記手順で作成された接続を選択してConnectを押下。

5. 接続成功を示すメッセージが表示され、右上にPX4のロゴが表示されていたらOK。
   

動作シーン

@t_mac116
もう不要かもしれませんが、WSL2上のPX4 SITLからWin上のQGCからの接続を確認しました。
（手順は後述 pic.twitter.com/TTFfVrSKAy

— fujihide (@hfujikawa77) October 25, 2021

まとめ

使い慣れたWindowsでPX4の検証環境ができました。