这个项目在做什么#

项目模拟的是灾后建筑中的无人机搜索任务。场景里有红、蓝两架无人机，它们需要在废墟和建筑障碍之间飞行，用机载相机检查一组目标点。这些点可以代表幸存者、危险物品，或者需要确认状态的关键位置。

目标点分为三类：红色点只能由红色无人机检查，蓝色点只能由蓝色无人机检查，紫色点可以交给任意一架。无人机也不是简单地“飞到坐标附近”就算完成，它需要到达合适的观察位置，同时让相机方向满足要求。位置误差需要控制在 0.3 m 以内，航向和俯仰误差不能超过 0.2 rad。

换成更直白的说法，这个项目需要回答四个问题：

1. 紫色目标应该分给哪架无人机？
2. 每架无人机应该按什么顺序访问目标？
3. 怎样绕开废墟和建筑，从一个目标安全飞到下一个目标？
4. 两架无人机怎样同时飞行，又不会互相碰撞？

这四个问题分别对应任务分配、旅行商问题（TSP）、三维路径规划和多机轨迹避碰。规划结果还要满足速度、加速度、障碍物距离和返航位置等要求。虚拟任务要求无人机与障碍物至少保持 1.5 m，与另一架无人机至少保持 2.5 m；如果违反关键约束，整次任务可能直接记为零分。

项目的基本流程#

程序首先读取问题文件，其中包括两架无人机的起点、检查目标、障碍点云和场景边界。每个检查点会被换算成一个适合相机观察的 Viewpoint，随后分配给两架无人机。

分配完成后，程序估算不同 Viewpoint 之间的距离，求出访问顺序，再使用 A*、RRT 或 RRT* 连接相邻目标。最后还要进行航向插值、路径平滑、时间参数化和轨迹采样，生成可以交给 ROS 控制系统执行的轨迹。

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问题文件与障碍点云
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        ↓
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检查点转换为观察位姿
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        ↓
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目标分配与 TSP 访问顺序
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        ↓
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A* / RRT / RRT* 三维路径规划
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        ↓
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路径平滑、时间参数化与轨迹采样
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        ↓
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双机碰撞检查
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        ↓
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发布 ROS 轨迹并在 RViz 或模拟器中运行

官方给出的只是一个能够展示完整流程的基线方案，性能并不好。默认实现会随机分配紫色目标，TSP 使用欧氏距离估算，RRT 参数也比较保守；无人机在每一段路径末端都会停车，而且双机避碰默认关闭。代码中保留了不少 STUDENTS TODO，让参与者自己完成航向插值、KMeans 分配、A* 启发函数、RRT*、TOPPRA 时间参数化和冲突处理。

主要代码在哪里#

项目目录看起来比较多，但真正需要重点阅读的是 mrim_task/mrim_planner。竞赛评测也主要采用这个包中的代码。

其余几个 ROS 包也有各自职责。mrim_resources 保存消息定义、问题集、障碍点云和三维场景；mrim_manager 负责轨迹检查、计分和 RViz 信息；mrim_state_machine 用于协调在线仿真或真机任务。

复现需要什么#

官方推荐的运行环境是 Linux。Windows 11 可以使用 WSL 2，但不能直接在 PowerShell 中运行项目。本次使用的宿主环境是 WSL 2 + Ubuntu 22.04，真正的 ROS Noetic 和 MRS UAV System 则位于官方提供的 Apptainer 镜像中。

需要准备的内容如下：

• Windows 11 和 WSL 2，或者原生 Linux；
• Ubuntu 发行版；
• Apptainer；
• 官方 MRS UAV System 镜像，大小约 3.4 GB；
• 至少 6 GB 可用空间，实际建议预留 10 GB 以上；
• 运行 RViz 时还需要可用的图形环境，Windows 11 通常由 WSLg 提供。

使用容器的好处是宿主机不需要自己安装整套 ROS Noetic、Gazebo 和 MRS UAV System。项目脚本会把源码目录挂载进容器，再在容器中完成 catkin 编译和运行。

本次部署过程#

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mkdir -p ~/git
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cd ~/git
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git clone https://github.com/ctu-mrs/summer-school-2026.git
4
cd summer-school-2026

1
cd ~/git/summer-school-2026
2
./install.sh

1
cp "/mnt/c/Users/minikou/Downloads/mrs_uav_system.sif" \
2
  ~/git/summer-school-2026/simulation/images/

1
ls -lh ~/git/summer-school-2026/simulation/images/mrs_uav_system.sif

1
Cannot compile, probably not in a workspace,
2
or, your workspace lacks ROS packages.

1
simulation/user_ros_workspace/src/mrim_task

1
cd ~/git/summer-school-2026/simulation/user_ros_workspace/src
2
mv mrim_task mrim_task.link-placeholder
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ln -s ../../../mrim_task mrim_task
4
ls -l mrim_task

1
mrim_task -> ../../../mrim_task

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cd ~/git/summer-school-2026
2
./simulation/03_compile.sh

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[build] Summary: All 5 packages succeeded!
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[build] Failed: No packages failed.
3
[build] Runtime: 23.4 seconds total.

接下来怎么运行#

项目提供离线和在线两种模式。第一次应先运行离线模式，它不会模拟真实飞行动力学，启动快，更适合检查目标分配、路径规划和轨迹是否正常。

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cd ~/git/summer-school-2026
2
./simulation/run_offline.sh

如果图形界面暂时有问题，可以先使用无界面模式查看规划器日志：

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./simulation/run_offline.sh --nogui

完整双机仿真使用：

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./simulation/run_simulation.sh

它会通过 tmux 启动 ROS master、两架 x500、多旋翼模拟器、控制器、状态机和 RViz。结束时不要直接关闭一堆终端，而应使用：

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./simulation/kill_simulation.sh

项目准备了 small、moderate 和 large 三组问题。后续调试会先从 apocalypse_small.problem 开始，确认基本功能后再扩大场景，避免一开始就在大型问题上等待很久，却难以判断错误到底来自算法还是环境。

这次复现中比较重要的经验#

这次最耗时间的部分并不是代码编译，而是镜像下载和文件形式。一个只有 18 字节的普通文件，看上去很不起眼，却会让整个 ROS 工作区显示“没有包”。这也说明复制 Git 项目时不能只检查文件数量和大小，还要注意符号链接、可执行权限和换行符。

另外，容器解决了依赖版本问题，却没有完全消除宿主环境差异。/dev/dri、X11、WSLg 和 .Xauthority 都位于容器与桌面图形之间。编译成功只能说明代码和依赖基本就绪，不能直接等同于 RViz 和完整仿真已经跑通。

目前比较准确的进度是：源码完整、镜像可用、ROS 包可发现、catkin 编译成功；离线规划和完整仿真仍待验证。

下一步计划#

下一步先跑通 apocalypse_small 的离线模式，记录基线方案的规划时间、轨迹时长、得分和碰撞情况。环境稳定后，再从以下几个位置开始改进：

1. 完成航向插值，保证无人机到达目标时相机方向正确；
2. 比较 A* 和 RRT 的路径质量及计算时间；
3. 将紫色目标的随机分配改成更均衡的分配方法；
4. 尝试路径拉直和 TOPPRA 连续时间参数化，减少中途停车；
5. 最后处理两架无人机之间的轨迹冲突。

对我而言，这个项目的价值不只是“跑起来一个无人机仿真”，而是把任务分配、组合优化、三维路径规划、轨迹生成和多机安全约束放进了同一条工程链路。后续每次修改都可以在同一个场景中比较覆盖率、规划耗时、任务时间和安全距离，比只在单独的算法示例上测试更接近实际问题。