MAVROS 完全指南（ROS 2 Humble）：在无人机上架起 MAVLink 与 ROS 的桥梁

发表于2026-05-07|更新于2026-06-02|无人机通信

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MAVROS 完全指南（ROS 2 Humble）：在无人机上架起 MAVLink 与 ROS 的桥梁

一、MAVROS 是什么，为什么还需要它

MAVROS 是一个将 MAVLink 协议转化（bridge）为 ROS 话题、服务和动作 的软件包。它运行在机载计算机（如 Raspberry Pi、Jetson Orin、Intel NUC）上，一端通过串口或 UDP 连接飞控（PX4 / ArduPilot），另一端向 ROS 2 节点暴露标准化的接口。

2017 年 PX4 v1.14 引入了 uXRCE-DDS 中间件，允许 ROS 2 节点直接通过 DDS 协议读写 PX4 的 uORB 话题，不需要 MAVROS 作为中间层。既然有了更直接的方案，为什么还要用 MAVROS？

场景	推荐方案
ROS 2 + PX4 v1.14+，所有传感器数据都是自研	uXRCE-DDS 直连（延迟更低）
ROS 2 + PX4，但希望和地面站（QGC）共享同一 MAVLink 链路	MAVROS（自带 GCS proxy）
ROS 2 + ArduPilot（不支持 uXRCE-DDS）	MAVROS（唯一选择）
ROS 2 + 老版本 PX4（v1.13 及以下）	MAVROS
同时运行 ROS 2 节点和传统地面站，需要双向转发	MAVROS（内置 proxy）
使用 MAVSDK 或 pymavlink 已有大量代码，不想迁移	MAVROS（也是 MAVLink 桥）

简单来说：uXRCE-DDS 是 PX4 官方推荐的未来方向，MAVROS 是当前最通用、最成熟的方案，特别是涉及多品牌飞控、GCS 代理、或已有 MAVLink 基础设施的场景。

二、架构：MAVROS 的三个核心组件

MAVROS（ROS 2 版本，代号 ros2 分支）由三个核心节点组成：

图：MAVROS 三层架构：飞控 (FCU) → MAVROS (Router + UAS 插件容器) → ROS 2 用户节点，同时通过 GCS Proxy 连接地面站。

2.1 Router（路由器）

Router 负责管理所有的网络端点。它可以同时连接：

一个或多个飞控（FCU）：通过 fcu_url 参数指定
一个地面站（GCS）代理：通过 gcs_url 参数指定，将飞控的 MAVLink 流转发到地面站
一个 UAS 节点：内部挂载所有协议插件

2.2 UAS（无人机系统）

UAS 是一个插件容器，每个插件负责将一类 MAVLink 消息翻译为 ROS 2 话题/服务。每个插件是一个独立的 ROS 2 组件（subnode），可以在运行时动态加载。

核心插件（均在 mavros 包内）：

插件	对应的 ROS 话题	功能
`sys_status`	`mavros/state`	飞控状态：连接、解锁、模式
`imu`	`mavros/imu/data`	IMU 数据（加速度、角速度、方向）
`local_position`	`mavros/local_position/pose`	局部位置（ENU 坐标系）
`global_position`	`mavros/global_position/global`	GPS 位置（经纬度）
`command`	服务: `mavros/cmd/arming`	解锁/锁定、切换模式
`setpoint_position`	`mavros/setpoint_position/local`	发送位置目标（Offboard）
`setpoint_velocity`	`mavros/setpoint_velocity/cmd_vel`	发送速度目标（Offboard）
`setpoint_attitude`	`mavros/setpoint_attitude/attitude`	发送姿态目标（Offboard）

2.3 坐标变换：NED → ENU

这是 MAVROS 做的最关键的隐式工作。飞控内部使用 NED（北东地）坐标系，ROS 使用 ENU（东北天）坐标系。

MAVROS 自动完成转换：

飞机姿态数据：绕 X（ROLL）轴旋转 180°
局部位置数据：绕 X 轴旋转 180° 再绕 Z（YAW）轴旋转 90°

这意味着：

mavros/local_position/pose 中的 position.z 是向上为正（ENU）
mavros/imu/data 中的加速度 linear_acceleration.z 也是向上为正

对于 Offboard 控制，当向 PX4 发送 SET_POSITION_TARGET_LOCAL_NED 时，MAVROS 会自动将 ENU 转换回 NED。

三、安装与配置（ROS 2 Humble）

3.1 二进制安装（推荐）

1	sudo apt install ros-humble-mavros ros-humble-mavros-extras

安装 GeographicLib 地磁数据集（必须，否则 MAVROS 启动时会报错退出）：

1
2
3

wget https://raw.githubusercontent.com/mavlink/mavros/ros2/mavros/scripts/install_geographiclib_datasets.sh
chmod +x install_geographiclib_datasets.sh
./install_geographiclib_datasets.sh

3.2 源码安装

如果需要自定义插件或修改代码：

# 创建工作空间
mkdir -p ~/ros2_ws/src
cd ~/ros2_ws

# 获取 MAVLink 和 MAVROS 源码
git clone https://github.com/mavlink/mavlink.git -b master src/mavlink
git clone https://github.com/mavlink/mavros.git -b ros2 src/mavros

# 安装依赖
sudo apt install python3-vcstool python3-colcon-common-extensions
rosdep install --from-paths src --ignore-src -y

# 安装 GeographicLib 数据集
./src/mavros/mavros/scripts/install_geographiclib_datasets.sh

# 编译
colcon build --symlink-install
source install/setup.bash

3.3 启动 MAVROS

连接到仿真中的 PX4（Gazebo SITL）：

1	ros2 launch mavros px4.launch fcu_url:=udp://:14540@

这里的 14540 是 PX4 SITL 默认向机载计算机发送 MAVLink 的 UDP 端口。

连接到 USB 串口的实体飞控：

1	ros2 launch mavros px4.launch fcu_url:=/dev/ttyUSB0:921600

同时连接飞控和地面站（proxy 模式）：

1	ros2 launch mavros px4.launch fcu_url:=udp://:14540@ gcs_url:=udp://@14550

这样地面站通过 UDP 14550 连接到 MAVROS，MAVROS 再将数据转发给飞控。地面站不需要直接连接飞控。

3.4 连接 URL 格式

MAVROS 使用统一的 URL 格式指定连接。支持的协议：

协议	URL 格式	典型用途
串口	`/dev/ttyUSB0:57600`	实体飞控有线连接
串口（硬件流控）	`serial-hwfc:///dev/ttyS0:921600`	高速串口
UDP	`udp://bind_host:bind_port@remote_host:remote_port`	仿真、WiFi 连接
UDP 广播	`udp-b://:14550@:14550`	自动发现飞控
TCP 客户端	`tcp://192.168.1.1:5760`	可靠连接
TCP 服务端	`tcp-l://0.0.0.0:5760`	等待飞控连接

UDP 默认端口：本机 14555，远端 14550。

四、常用话题与消息

启动 MAVROS 后，可以通过 ros2 topic list 查看所有可用话题。以下是无人机开发中最常用的一组：

4.1 飞控状态

/mavros/state
  - connected: bool        # MAVROS 与飞控是否建立心跳
  - armed: bool            # 是否已解锁
  - guided: bool           # 是否在 GUIDED/OFFBOARD 模式
  - mode: string           # 当前飞行模式名称

/mavros/battery
  - voltage: float32       # 电池电压 (V)
  - current: float32       # 电流 (A)
  - remaining: float32     # 剩余电量百分比 [0, 1]

4.2 姿态与位置

/mavros/imu/data
  - orientation           # 四元数姿态
  - angular_velocity      # 角速度 (rad/s, ENU)
  - linear_acceleration   # 线加速度 (m/s², ENU)

/mavros/local_position/pose     # 局部位置 (PoseStamped, ENU)
  - pose.position.x/y/z         # 位置 (m)，z 向上为正
  - pose.orientation            # 姿态四元数

/mavros/local_position/odom     # 局部里程计 (Odometry)
  - pose.pose                   # 位置+姿态
  - twist.twist                 # 线速度+角速度

/mavros/global_position/global  # GPS 位置 (NavSatFix)
  - latitude, longitude, altitude  # WGS84 经纬度、椭球高

/mavros/global_position/local  # 全局→局部转换后的 NED 位置

4.3 传感器与状态

1
2
3

/mavros/altitude              # 各类高度（相对/绝对/气压/地形）
/mavros/rc/in                 # 遥控器通道值（16 通道）
/mavros/vision_pose/pose      # 视觉定位输入（可发布到此话题进行外部位置估计）

五、Offboard 控制实战

Offboard 控制是机载计算机接管无人机飞行的核心功能。以下示例演示如何用 MAVROS 实现解锁→起飞→悬停→降落。

5.1 等待飞控连接

import rclpy
from rclpy.node import Node
from mavros_msgs.msg import State
from mavros_msgs.srv import CommandBool, SetMode

class OffboardNode(Node):
    def __init__(self):
        super().__init__('offboard_node')
        self.state_sub = self.create_subscription(
            State, '/mavros/state', self.state_cb, 10)
        self.arm_service = self.create_client(
            CommandBool, '/mavros/cmd/arming')
        self.set_mode_service = self.create_client(
            SetMode, '/mavros/set_mode')
        self.current_state = None

    def state_cb(self, msg):
        self.current_state = msg
        self.get_logger().info(
            f'Mode: {msg.mode}, Armed: {msg.armed}, Connected: {msg.connected}')

    def wait_for_connection(self):
        while rclpy.ok() and (self.current_state is None 
                              or not self.current_state.connected):
            rclpy.spin_once(self)
            self.get_logger().info('Waiting for FCU connection...')
            time.sleep(0.5)

5.2 解锁并切换 Offboard 模式

def arm(self):
    req = CommandBool.Request()
    req.value = True
    future = self.arm_service.call_async(req)
    rclpy.spin_until_future_complete(self, future)
    return future.result()

def set_offboard_mode(self):
    req = SetMode.Request()
    req.custom_mode = 'OFFBOARD'
    future = self.set_mode_service.call_async(req)
    rclpy.spin_until_future_complete(self, future)
    return future.result()

5.3 发送位置目标

from geometry_msgs.msg import PoseStamped

class OffboardNode(Node):
    # ... (接上面)
    def __init__(self):
        # ...
        self.pose_pub = self.create_publisher(
            PoseStamped, '/mavros/setpoint_position/local', 10)
        # 必须先发送一组 setpoint 再切换模式，否则 PX4 拒绝进入 Offboard
        self.timer = self.create_timer(0.05, self.publish_setpoint)
        self.setpoint = PoseStamped()
        self.setpoint.pose.position.z = 5.0   # 目标高度 5 米

    def publish_setpoint(self):
        self.setpoint.header.stamp = self.get_clock().now().to_msg()
        self.setpoint.header.frame_id = 'map'
        self.pose_pub.publish(self.setpoint)

5.4 完整启动流程

MAVROS Offboard 有一个重要的时序要求：必须先以 20Hz 以上发送 setpoint，再切换模式。PX4 在收到 Offboard 模式切换请求时，如果最近没有收到 setpoint 数据，会拒绝切换。

┌─────────────────────┐
│ 启动发送 setpoint    │  ← 20Hz
│ (目标位置 z=5m)      │
└─────────┬───────────┘
          │
┌─────────▼───────────┐
│ 等待心跳连接           │
│ (mavros/state        │
│  .connected = true)  │
└─────────┬───────────┘
          │
┌─────────▼───────────┐
│ 切换到 OFFBOARD 模式  │  ← SetMode 服务
└─────────┬───────────┘
          │
┌─────────▼───────────┐
│ 解锁                  │  ← CommandBool 服务
│ (必须在 Offboard     │
│  模式之后解锁)        │
└─────────┬───────────┘
          │
┌─────────▼───────────┐
│ 无人机起飞并悬停 5m   │
│ (setpoint 持续发送)   │
└─────────────────────┘

关键时序规则（PX4 的 Offboard 安全机制）：

切换至 Offboard 模式前，必须已发送 setpoint 至少 1 秒
进入 Offboard 后，如果 0.5 秒内未收到新的 setpoint，自动退出
解锁必须在 Offboard 模式下进行（或先解锁再切 Offboard）
QGC 或 RC 必须有一者在线，否则解锁被禁止

5.5 速度控制与姿态控制

除了位置控制，MAVROS 还支持速度控制和姿态控制：

# 速度控制话题
/mavros/setpoint_velocity/cmd_vel      # TwistStamped: 线速度+角速度
/mavros/setpoint_velocity/cmd_vel_unstamped  # Twist: 无时间戳

# 姿态控制话题
/mavros/setpoint_attitude/attitude     # PoseStamped: 目标姿态四元数
/mavros/setpoint_attitude/thrust       # 推力 (0~1 归一化)

速度控制的 type_mask：

1 2	# 忽略位置和加速度，只使用速度 type_mask = 0b0000111111000111

5.6 获取靶机 GPS 信息（多机场景）

在截击/跟踪任务中，截击机需要实时获取靶机的 GPS 位置来做制导计算。MAVROS 本身只连接一台飞控，要获取另一台无人机的位置，有两种方案。

方案一：多实例 MAVROS（推荐）

每台飞控对应一个 MAVROS 实例，分别用不同的 namespace 和端口：

# 终端1：截击机 MAVROS（UDP 14540）
ros2 run mavros mavros_node --ros-args \
  -r __ns:=/interceptor \
  -p fcu_url:=udp://:14540@127.0.0.1:14550

# 终端2：靶机 MAVROS（UDP 14541）
ros2 run mavros mavros_node --ros-args \
  -r __ns:=/target \
  -p fcu_url:=udp://:14541@127.0.0.1:14560

然后在截击机控制节点中同时订阅两个 namespace：

Python：

import rclpy
from rclpy.node import Node
from sensor_msgs.msg import NavSatFix
from geometry_msgs.msg import TwistStamped
from mavros_msgs.msg import State
import math

class InterceptorNode(Node):
    """截击机：订阅自身+靶机 GPS，计算拦截航向"""

    def __init__(self):
        super().__init__('interceptor')

        # ── 自身状态 ──
        self.own_gps = None          # (lat, lon, alt)
        self.own_velocity = None     # (vx, vy, vz) NED
        self.own_state = State()

        # ── 靶机状态 ──
        self.target_gps = None

        # 订阅截击机自身 GPS（namespace /interceptor）
        self.create_subscription(
            NavSatFix, '/interceptor/mavros/global_position/global',
            self.own_gps_cb, 10)
        self.create_subscription(
            TwistStamped, '/interceptor/mavros/setpoint_velocity/velocity',
            self.own_vel_cb, 10)
        self.create_subscription(
            State, '/interceptor/mavros/state',
            self.own_state_cb, 10)

        # 订阅靶机 GPS（namespace /target）
        self.create_subscription(
            NavSatFix, '/target/mavros/global_position/global',
            self.target_gps_cb, 10)

        self.get_logger().info('Interceptor ready, waiting for both drones...')

    def own_gps_cb(self, msg: NavSatFix):
        self.own_gps = (msg.latitude, msg.longitude, msg.altitude)

    def own_vel_cb(self, msg: TwistStamped):
        self.own_velocity = (msg.twist.linear.x,
                             msg.twist.linear.y,
                             msg.twist.linear.z)

    def own_state_cb(self, msg: State):
        self.own_state = msg

    def target_gps_cb(self, msg: NavSatFix):
        self.target_gps = (msg.latitude, msg.longitude, msg.altitude)

    def compute_intercept_heading(self):
        """计算从截击机到靶机的方位角和距离"""
        if self.own_gps is None or self.target_gps is None:
            return None

        lat1, lon1, alt1 = self.own_gps
        lat2, lon2, alt2 = self.target_gps

        # 简化平面近似（短距）
        dlat = (lat2 - lat1) * 111320.0          # 纬度差 → 米
        dlon = (lon2 - lon1) * 111320.0 * math.cos(math.radians(lat1))
        dalt = alt2 - alt1

        distance_2d = math.sqrt(dlat**2 + dlon**2)
        bearing = math.degrees(math.atan2(dlon, dlat)) % 360

        return {
            'distance_2d': distance_2d,
            'bearing': bearing,
            'delta_alt': dalt,
            'target_lat': lat2,
            'target_lon': lon2
        }


def main():
    rclpy.init()
    node = InterceptorNode()

    # 等待两架飞机都连接
    while rclpy.ok():
        rclpy.spin_once(node, timeout_sec=0.5)
        if node.own_state.connected and node.target_gps is not None:
            node.get_logger().info('Both drones connected!')
            break

    # 主循环：每秒打印拦截信息
    rate = node.create_rate(1.0)
    while rclpy.ok():
        rclpy.spin_once(node, timeout_sec=0.1)
        info = node.compute_intercept_heading()
        if info:
            node.get_logger().info(
                f'Target: ({info["target_lat"]:.6f}, {info["target_lon"]:.6f}) '
                f'| Range: {info["distance_2d"]:.1f}m '
                f'| Bearing: {info["bearing"]:.1f}° '
                f'| ΔAlt: {info["delta_alt"]:.1f}m')
        rate.sleep()

    node.destroy_node()
    rclpy.shutdown()

C++（核心回调+计算，不含 main）：

#include <rclcpp/rclcpp.hpp>
#include <sensor_msgs/msg/nav_sat_fix.hpp>
#include <geometry_msgs/msg/twist_stamped.hpp>
#include <mavros_msgs/msg/state.hpp>
#include <cmath>

class InterceptorNode : public rclcpp::Node {
public:
    InterceptorNode() : Node("interceptor") {
        // 自身 GPS
        own_gps_sub_ = create_subscription<sensor_msgs::msg::NavSatFix>(
            "/interceptor/mavros/global_position/global", 10,
            [this](const sensor_msgs::msg::NavSatFix::SharedPtr msg) {
                own_lat_ = msg->latitude;
                own_lon_ = msg->longitude;
                own_alt_ = msg->altitude;
            });

        // 靶机 GPS
        target_gps_sub_ = create_subscription<sensor_msgs::msg::NavSatFix>(
            "/target/mavros/global_position/global", 10,
            [this](const sensor_msgs::msg::NavSatFix::SharedPtr msg) {
                target_lat_ = msg->latitude;
                target_lon_ = msg->longitude;
                target_alt_ = msg->altitude;
            });

        timer_ = create_wall_timer(std::chrono::seconds(1),
            std::bind(&InterceptorNode::compute_and_log, this));
    }

private:
    void compute_and_log() {
        if (!target_valid()) return;

        double dlat = (target_lat_ - own_lat_) * 111320.0;
        double dlon = (target_lon_ - own_lon_) * 111320.0
                      * std::cos(own_lat_ * M_PI / 180.0);
        double dist = std::sqrt(dlat * dlat + dlon * dlon);
        double bearing = std::atan2(dlon, dlat) * 180.0 / M_PI;
        if (bearing < 0) bearing += 360.0;

        RCLCPP_INFO(get_logger(),
            "Target range: %.1fm | bearing: %.1f° | Δalt: %.1fm",
            dist, bearing, target_alt_ - own_alt_);
    }

    bool target_valid() {
        return !std::isnan(target_lat_) && !std::isnan(own_lat_);
    }

    // Subscribers
    rclcpp::Subscription<sensor_msgs::msg::NavSatFix>::SharedPtr own_gps_sub_;
    rclcpp::Subscription<sensor_msgs::msg::NavSatFix>::SharedPtr target_gps_sub_;
    rclcpp::TimerBase::SharedPtr timer_;

    // State
    double own_lat_ = NAN, own_lon_ = NAN, own_alt_ = NAN;
    double target_lat_ = NAN, target_lon_ = NAN, target_alt_ = NAN;
};

方案二：MAVLink 转发（单实例）

如果靶机 GPS 通过 MAVLink 多机网络（system ID 不同）到达同一 MAVROS 实例，可以用 pymavlink 直接解析：

import pymavlink.dialects.v20.common as mavlink
# MAVROS 默认不转发其他 system ID 的 GLOBAL_POSITION_INT
# 需要在 MAVROS 参数中设置：
#   ros2 param set /mavros sysid_mygcs 1
#   ros2 param set /mavros target_system_id 0  # 0 = 接收全部

# 然后在 pymavlink 层面监听：
from pymavlink import mavutil

conn = mavutil.mavlink_connection('udpin:127.0.0.1:14550')
while True:
    msg = conn.recv_match(type='GLOBAL_POSITION_INT', blocking=True, timeout=5)
    if msg and msg.get_srcSystem() == 2:  # 靶机 system ID = 2
        lat = msg.lat / 1e7    # MAVLink 编码为 1e7 度
        lon = msg.lon / 1e7
        alt = msg.alt / 1000.0 # 毫米 → 米
        print(f'Target: ({lat:.6f}, {lon:.6f}, {alt:.1f}m)')

两种方案对比

	多实例 MAVROS	MAVLink 转发
代码复杂度	低（ROS topic 原生订阅）	中（需处理 MAVLink 编解码）
延迟	低（无额外转发）	中（多一跳 MAVLink 路由）
多机扩展	每个无人机一个 namespace	单实例，靠 system ID 区分
适用场景	2-3 机小规模	大规模集群，或仅需读取 GPS

⚠️ 注意：以上示例中的经纬度→距离转换用了简化的平面近似（111320 m/deg）。实际工程中若两机距离超过几十公里，应使用 Haversine 公式或 GeographicLib 进行精确的大地线计算。

六、MAVROS 的插件系统

MAVROS 的插件体系是其核心设计之一。每个插件是一个独立的类，继承自 mavros::plugin::PluginBase，注册到 UAS 节点中。

6.1 插件生命周期

UAS 节点启动时，根据参数加载插件列表
每个插件订阅感兴趣的 MAVLink 消息 ID
当 Router 收到匹配的 MAVLink 包时，调用对应插件的 handle() 方法
插件将 MAVLink 消息转换为 ROS 话题发布，或将 ROS 订阅转换为 MAVLink 消息发送

6.2 常用插件速查

mavros 包内插件：

插件文件名	功能
`sys_status`	心跳、模式、解锁状态
`imu`	IMU 数据发布
`local_position`	局部位置/里程计
`global_position`	GPS 位置、全球位置
`command`	解锁/模式切换/命令
`setpoint_raw`	原始 setpoint（位置/速度/加速度/姿态）
`setpoint_position`	位置设定点（简化版）
`setpoint_attitude`	姿态设定点
`waypoint`	航点上传/下载/执行

mavros_extras（额外插件包）:

插件文件名	功能
`px4flow`	PX4Flow 光流传感器
`distance_sensor`	激光雷达/超声波测距
`landing_target`	着陆目标检测
`fake_gps`	模拟 GPS（仿真用）
`trajectory`	轨迹执行

七、MAVROS 与 uXRCE-DDS 的对比

这是 ROS 2 + PX4 开发中最常遇到的问题：到底用 MAVROS 还是直连 DDS？

维度	MAVROS	uXRCE-DDS 直连
通信路径	ROS 2 ↔ MAVROS ↔ MAVLink ↔ PX4	ROS 2 ↔ DDS ↔ uXRCE Agent ↔ uORB ↔ PX4
延迟	中等（MAVLink 序列化+桥接）	低（直接 uORB 读写）
飞控兼容性	PX4 + ArduPilot + 其他 MAVLink 飞控	仅 PX4 v1.14+
GCS 代理	内置（通过 `gcs_url`）	需要额外工具（`mavlink-router` 等）
Offboard 频率上限	~100Hz（MAVLink 串口瓶颈）	~500Hz（DDS 本地共享内存）
话题数量	30+ 个预设话题	可访问所有 uORB 话题
学习曲线	只需熟悉 MAVROS 话题名	需要理解 uORB、DDS、QoS
代码生成	不需要	需要 `px4_msgs` 消息定义
ArduPilot 支持	✅ 完整	❌ 不支持

什么时候选哪个

选 MAVROS 当：

需要同时支持地面站（QGC）和 ROS 节点
飞控是 ArduPilot 或老版本 PX4
已有基于 MAVLink 的代码基础设施
需要快速上手，不想学 uORB 和 DDS QoS

选 uXRCE-DDS 当：

纯 PX4 v1.14+ 环境
需要高频率 Offboard 控制（>100Hz）
访问自定义 uORB 话题
延迟敏感的应用（敏捷飞行、高速截击）

八、常见问题

8.1 MAVROS 启动后 `connected` 始终为 false

# 检查 MAVROS 日志
ros2 run mavros mavros_node --ros-args -p fcu_url:=udp://:14540@

# 常见原因：
# 1. 端口号不匹配（仿真中 PX4 默认 14540，但可能需要手动确认）
# 2. 飞控未启动（SITL 未运行）
# 3. 串口权限问题（需要将用户加入 dialout 组）
sudo usermod -a -G dialout $USER

8.2 解锁失败

# 检查条件
ros2 topic echo /mavros/state

# 常见原因：
# 1. QGC 未连接（PX4 默认需要 GCS 连接才能解锁）
# 2. 预检失败（EKF 未收敛、传感器未校准）
# 3. 未在 Offboard/Guided 模式
# 4. Offboard 模式下未持续发送 setpoint

8.3 Offboard 模式丢失

如果无人机自动退出了 Offboard 模式，最常见的原因是 setpoint 发送中断。检查：

setpoint 发布频率是否 >= 20Hz
网络是否稳定（UDP 丢包会导致 setpoint 不连续）
机载计算机性能是否足够（高负载可能导致 ROS 节点调度延迟）

8.4 `GeographicLib` 数据集错误

1	ERROR: The geoid dataset is required for altitude conversion.

运行安装脚本：

1	ros2 run mavros install_geographiclib_datasets.sh

九、完整示例：起飞→悬停→降落（Python）

#!/usr/bin/env python3
import rclpy
import time
from rclpy.node import Node
from geometry_msgs.msg import PoseStamped
from mavros_msgs.msg import State
from mavros_msgs.srv import CommandBool, SetMode

class OffboardControl(Node):
    def __init__(self):
        super().__init__('offboard_control')
        
        # 状态订阅
        self.state_sub = self.create_subscription(
            State, '/mavros/state', self.state_cb, 10)
        
        # 服务客户端
        self.arm_client = self.create_client(
            CommandBool, '/mavros/cmd/arming')
        self.mode_client = self.create_client(
            SetMode, '/mavros/set_mode')
        
        # 位置发布
        self.pose_pub = self.create_publisher(
            PoseStamped, '/mavros/setpoint_position/local', 10)
        
        self.state = None
        self.arming_done = False
        
        # 等待服务
        while not self.arm_client.wait_for_service(timeout_sec=1.0):
            self.get_logger().info('Waiting for arming service...')
        
        # 立即开始发送 setpoint
        self.timer = self.create_timer(0.05, self.send_setpoint)
        self.setpoint = PoseStamped()
        self.setpoint.pose.position.z = 5.0
        
        # 主循环
        self.main_timer = self.create_timer(0.1, self.main_loop)
        self.phase = 'init'
    
    def state_cb(self, msg):
        self.state = msg
    
    def send_setpoint(self):
        self.setpoint.header.stamp = self.get_clock().now().to_msg()
        self.setpoint.header.frame_id = 'map'
        self.pose_pub.publish(self.setpoint)
    
    def main_loop(self):
        if self.state is None:
            return
        
        if self.phase == 'init':
            if self.state.connected:
                self.get_logger().info('FCU connected')
                self.phase = 'set_offboard'
        
        elif self.phase == 'set_offboard':
            if not self.state.guided:
                req = SetMode.Request()
                req.custom_mode = 'OFFBOARD'
                self.mode_client.call_async(req)
                self.get_logger().info('Setting OFFBOARD mode...')
            else:
                self.get_logger().info('OFFBOARD mode active')
                self.phase = 'arm'
        
        elif self.phase == 'arm':
            if not self.state.armed:
                req = CommandBool.Request()
                req.value = True
                self.arm_client.call_async(req)
                self.get_logger().info('Arming...')
            else:
                self.get_logger().info('Armed! Taking off to 5m')
                self.phase = 'flying'
        
        elif self.phase == 'flying':
            # 持续悬停，setpoint 由定时器发送
            pass

def main():
    rclpy.init()
    node = OffboardControl()
    rclpy.spin(node)
    node.destroy_node()
    rclpy.shutdown()

if __name__ == '__main__':
    main()

十、总结

MAVROS 是连接 ROS 2 和 MAVLink 飞控的成熟桥梁。尽管 PX4 正在推动 uXRCE-DDS 直连方案，MAVROS 凭借其飞控无关性、内置 GCS 代理、成熟的插件生态，在 ROS 2 Humble 时代仍然是最通用和最常用的无人机 ROS 通信方案。

对于刚入门 ROS 2 + 无人机开发的场景，MAVROS 提供的 mavros_msgs 消息定义比直接处理 uORB 话题直观得多。而从 MAVROS 迁移到 uXRCE-DDS 也不冲突——两者可以同时运行在同一台机载计算机上，分别服务于不同的 ROS 节点。

参考文献

MAVROS ROS 2 README. https://github.com/mavlink/mavros/tree/ros2
PX4 ROS 2 User Guide. https://docs.px4.io/main/en/ros2/user_guide.html
PX4 Offboard Control. https://docs.px4.io/main/en/ros/mavros_offboard_cpp.html
MAVROS ROS Wiki. http://wiki.ros.org/mavros
PX4 ROS 2 Offboard Control Example. https://docs.px4.io/main/en/ros2/offboard_control.html
uXRCE-DDS Documentation. https://docs.px4.io/main/en/middleware/uxrce_dds.html

文章作者: goodisok

文章链接: https://goodisok.github.io/2026/05/07/MAVROS%E5%AE%8C%E5%85%A8%E6%8C%87%E5%8D%97ROS2Humble-%E5%9C%A8%E6%97%A0%E4%BA%BA%E6%9C%BA%E4%B8%8A%E6%9E%B6%E8%B5%B7MAVLink%E4%B8%8EROS%E7%9A%84%E6%A1%A5%E6%A2%81/

教程无人机 PX4 ROS2 MAVROS Humble Offboard

MAVROS 完全指南（ROS 2 Humble）：在无人机上架起 MAVLink 与 ROS 的桥梁

一、MAVROS 是什么，为什么还需要它

二、架构：MAVROS 的三个核心组件

2.1 Router（路由器）

2.2 UAS（无人机系统）

2.3 坐标变换：NED → ENU

三、安装与配置（ROS 2 Humble）

3.1 二进制安装（推荐）

3.2 源码安装

3.3 启动 MAVROS

3.4 连接 URL 格式

四、常用话题与消息

4.1 飞控状态

4.2 姿态与位置

4.3 传感器与状态

五、Offboard 控制实战

5.1 等待飞控连接

5.2 解锁并切换 Offboard 模式

5.3 发送位置目标

5.4 完整启动流程

5.5 速度控制与姿态控制

5.6 获取靶机 GPS 信息（多机场景）

方案一：多实例 MAVROS（推荐）

方案二：MAVLink 转发（单实例）

两种方案对比

六、MAVROS 的插件系统

6.1 插件生命周期

6.2 常用插件速查

七、MAVROS 与 uXRCE-DDS 的对比

什么时候选哪个

八、常见问题

8.1 MAVROS 启动后 connected 始终为 false

8.2 解锁失败

8.3 Offboard 模式丢失

8.4 GeographicLib 数据集错误

九、完整示例：起飞→悬停→降落（Python）

十、总结

参考文献

8.1 MAVROS 启动后 `connected` 始终为 false

8.4 `GeographicLib` 数据集错误