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树莓派实测mavsdk 4.0.0无mavsdk.offboard/System/telemetry(LegacyModuleError), 且其原生库libcmavsdk.so有libstdc++符号问题; 3.x(最新3.17.4, aarch64 wheel可用) 为gRPC架构内嵌mavsdk_server, 无此问题。同步更新两份requirements与部署文档§2/§3
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# pod_bridge 移交树莓派 4B 部署注意事项
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> 目标平台:树莓派 4B + **Raspberry Pi OS 官方镜像(64 位,Bookworm / Trixie)**。
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> (2026-09-23 由 Ubuntu 24.04 换回官方镜像:Ubuntu 镜像上串口配置与
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> libstdc++ 符号问题频出,官方镜像对 Pi 串口/固件支持最完整。)
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> 范围:`utils/pod_bridge`(及其依赖的 `visual_track_control` 控制原语库)。
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> 核对日期:2026-09-23,对照规格《光电吊舱控制协议G版-PB.docx》;
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> 依赖轮子已按 PyPI 2026-09-23 上游信息复核。
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## 1. 系统与 Python 版本(硬性)
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- **必须烧录 64 位镜像**(Raspberry Pi Imager 里选 "Raspberry Pi OS (64-bit)"),
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理由见 §3 MAVSDK 对 aarch64 的要求;32 位镜像不要碰。
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- 烧完先确认:`cat /etc/os-release`。**Bookworm 自带 Python 3.11、
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Trixie 自带 Python 3.13**,均满足 PEP 604 标注(`float | None` /
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`FrameParser | None`)要求的 ≥3.10,直接用。
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- Bookworm 起系统 Python 受 PEP 668 保护,**禁止 `pip install` 进系统环境**
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(报 externally-managed-environment),一律建 venv;venv 支持若缺失先 apt 补:
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```bash
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sudo apt update && sudo apt install -y python3-venv python3-pip
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python3 -m venv ~/venv-pod
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~/venv-pod/bin/pip install -r requirements-pod.txt
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```
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## 2. 依赖裁剪(树莓派上别全装)
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`requirements.txt` 是全仓库清单,**吊舱桥接只需要其中两个**,务必裁剪,
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否则 torch/cv2 在 Pi 4B 上是几百 MB 且毫无意义:
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```text
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# requirements-pod.txt(桥接最小集)
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mavsdk<4 # ⚠ 锁版本,原因见 §3
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pyserial
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pytest # 仅上机自测需要,部署运行可省
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```
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- `pod_bridge` 本身纯 Python + 惰性导入:`pyserial` 只在 `PodSerial` 实例化时加载,
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`mavsdk` 只在 `Px4Gateway.connect` / 指令发送时加载——单测全绿不需要任何硬件库。
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- **不要**在 Pi 上装 ultralytics/torch/opencv:那是 `stereo_yolo` 检测链的依赖,
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Pi 4B 跑不动实时 YOLO,检测应留在机载算力更强的平台或吊舱内部。
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- 若确实要装 opencv,用 `opencv-python-headless`(无 GUI 依赖),
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并 `sudo apt install libopenblas-dev libatlas-base-dev`。
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## 3. MAVSDK 在 ARM 上的坑
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- **mavsdk 4.x 是全新原生 API 重写,与经典 gRPC API 完全不兼容**(2026-09-24
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树莓派实测):没有 `mavsdk.offboard` / `System` / `telemetry`,本仓库全部
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飞控代码(Px4Gateway / MavsdkCommandGateway / test.py)都是经典 API,
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装 4.x 直接 `LegacyModuleError`。**必须锁 `mavsdk<4`**(最新 3.17.4,
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aarch64 官方 wheel `manylinux2014_aarch64`,PyPI 已核对);
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32 位 armv7l 支持不稳定——这是必须 64 位镜像的主因。
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- 3.x 为 gRPC 架构,pip 包内嵌 `mavsdk_server` 可执行文件,**不加载
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libcmavsdk.so,没有 libstdc++ 符号问题**——此前两系统上轮番出现的
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`undefined symbol: ..._M_futex_wait_until...` 是 4.x 原生库专属坑,
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换回 <4 后自然消失。
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- 安装后自检三步(缺一不可;单测全绿**不**证明 mavsdk 已装,测试已打桩脱钩):
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```bash
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pip list | grep -i mavsdk # 必须显示 3.x(如 3.17.4)
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python -c "from mavsdk import System; print('api OK')"
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find ~/venv-pod -name mavsdk_server # 应有输出;直接执行能起服务更佳
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```
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- 连接串写法(`pod_bridge.json` 的 `px4.connection_string`):
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- Pi 串口直连飞控 TELEM:`serial:///dev/ttyUSB0:57600`(波特率按飞控侧设置);
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- 经数传/仿真:`udp://:14540`。
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- PX4 侧需确认 TELEM 口已配 MAVLink 且 offboard 心跳未被占用。
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## 4. 串口硬件(吊舱侧,最容易翻车)
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- 协议为 **115200 8N1 无校验**(规格 §2.1)。先确认吊舱串口电平:
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- **RS232 → 必须加电平转换或直接用 USB 转串口模块**(FTDI/CH340,推荐,
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免折腾 GPIO UART,设备号 `/dev/ttyUSB0`);
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- TTL 3.3V → 可用 Pi GPIO14/15(`/dev/serial0`)。
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- 用 GPIO UART 时(官方镜像自带 `raspi-config`):
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- `sudo raspi-config` → Interface Options → Serial Port:**控制台选 No、
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串口硬件选 Yes**(等价于 `enable_uart=1` + 关闭 serial-getty 抢占);
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- Pi 4B 上 `/dev/serial0` 默认指向 mini-UART(ttyS0,波特率随主频漂移),
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115200 下不稳——在 `/boot/firmware/config.txt` 加 `dtoverlay=disable-bt`
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把 PL011(ttyAMA0)换回来,`/dev/serial0` 随之改指 ttyAMA0;
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- **Pi 是 3.3V 电平,绝不直连 5V/RS232 电平**,会烧 GPIO。
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- 接线三线:TX/RX **交叉**、**必须共地(GND)**,不共地是通讯乱码的第一大原因。
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- 用户权限:`sudo usermod -aG dialout $USER`,重登录生效,否则 open 串口 Permission denied。
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## 5. 时钟同步(规格表3 依赖)
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- `bridge._build_attitude` 用**宿主机 UTC 墙钟**填表3 的年月日时分秒;
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Pi 4B **无 RTC**,断电后时间是错的,吊舱会拿到错误时间戳。
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- 上机后确认 `timedatectl` 显示 `System clock synchronized: yes`;
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无网环境考虑给 Pi 加 RTC 模块,或由飞控 GPS 授时(需改代码,见 §8 已知问题)。
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## 6. 配置文件(`utils/config/pod_bridge.json`)上机必改两处
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| 字段 | 改成 |
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|---|---|
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| `pod_serial.port` | 实际设备号,如 `/dev/ttyUSB0`(留空会 fail-fast 报错,这是刻意的) |
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| `px4.connection_string` | 实际飞控连接,如 `serial:///dev/ttyUSB1:57600` |
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- 引导参数(`guidance.*`)全部是**占位值,未经标定不得用于飞行决策**;
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首次实机只验证通讯收发,速度上限先调小。
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- 配置加载拒绝未知键——改 JSON 时注意拼写,多写的键会直接报错(防呆设计)。
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## 7. 上机验证顺序(每步过了再下一步)
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1. **纯软件自测**(无需任何接线):
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`cd utils && ~/venv-pod/bin/python -m pytest tests/pod_bridge -q` → 应 92 全绿
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(单测已打桩 mavsdk 设定点类型,与 libcmavsdk 原生库健康状态无关)。
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2. **串口回环**:USB 转串口模块 TX/RX 短接,跑一个 feed/echo 小脚本验证字节收发。
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3. **只接吊舱**:观察能否解析出 表2-2(60Hz EE 16)帧;用 `send_control(归中 0x2B)`
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验证下行。
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4. **只接飞控**:`Px4Gateway.connect` 后确认 `own_state().position_valid` 为 True。
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5. **全链路地面联试**:电机不装桨,观察 offboard 心跳与引导输出。
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6. 最后才考虑带动力测试。
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## 8. 已知问题处置状态(2026-09-23 更新)
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代码审查(2026-09-22)发现 4 项,其中 3 项安全相关缺陷**已于 2026-09-23 修复**,
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新增回归测试 8 条(pod_bridge 测试 84 → 92,全量 348 条全绿):
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1. ~~`Px4Gateway` 四路遥测共用 `OwnState.time_ms`~~ → **已修**:`OwnState` 拆出
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`position_time_ms`(仅 position 流刷新),引导的位置超龄判定改用它;
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2. ~~表2-2 锁定状态(bit2)未参与引导门控~~ → **已修**:`PodBridge._pod_locked`
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要求遥测在 `link.telemetry_timeout_ms` 内且 bit2=锁定,表4 坐标才视为有效
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(该配置项由此从死配置变为生效配置);
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3. ~~`PodBridge.run` 主循环无异常护栏~~ → **已修**:单周期异常按「第 1 次 +
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每满 100 次」告警并补发零速刹车保 offboard 心跳,任务不终止;
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4. 表3 时间戳用宿主机墙钟而非 GPS 时间(见 §5)——**仍未修**,属可接受风险,
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如需精确授时按 §5 对策处理。
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## 9. 常驻运行(systemd 示例)
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```ini
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# /etc/systemd/system/pod-bridge.service
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[Unit]
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Description=Pod-PX4 Bridge
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After=network.target
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[Service]
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ExecStart=/home/<user>/venv-pod/bin/python -m pod_bridge_app
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WorkingDirectory=/home/<user>/code_drone-test/utils
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Restart=always
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RestartSec=3
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StandardOutput=journal
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StandardError=journal
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[Install]
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WantedBy=multi-user.target
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```
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- 热路径不打日志是设计使然(告警走 WarnThrottle),现场排查用
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`journalctl -u pod-bridge -f`。
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- 代码热路径按 10Hz 引导 + 20Hz 姿态下发,Pi 4B 单核占用可忽略,无需实时内核。
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