(最新)ubuntu搭建PX4无人机仿真环境(1) —— 概念介绍及环境建议

编辑部 2026-05-30T19:26:35.674061 9808 阅读 tech

了解PX4 前言搭建PX4仿真环境对于纯小白来说是一个有挑战性的过程，我在搭建PX4仿真环境的时候，不知道Linux、ROS、git，语言也只会一个C语言，没有任何无人机基础，纯小白一个，靠着自学与网上的各种教程，花了一两个月才搭好基本的仿真环境框架。那时候还是古法编程的时代，没有现在AI编程这么...

了解PX4

前言

搭建PX4仿真环境对于纯小白来说是一个有挑战性的过程，我在搭建PX4仿真环境的时候，不知道Linux、ROS、git，语言也只会一个C语言，没有任何无人机基础，纯小白一个，靠着自学与网上的各种教程，花了一两个月才搭好基本的仿真环境框架。那时候还是古法编程的时代，没有现在AI编程这么方便。

概念介绍

在搭建环境之前还是希望大家能看看这些概念，避免大家概念模糊。

PX4

所谓无人机的飞控，就是无人机的飞行控制系统。无人机飞控能够稳定无人机飞行姿态，并能控制无人机自主或半自主飞行，是无人机的大脑。而PX4是自动驾驶仪软件（或称为固件），基于Nuttx实时操作系统开发的，可以驱动无人机或无人车。它是Pixhawk 的原生固件，虽然起步比APM晚。它与地面站（地面控制站）在一起组成一个完全独立的自动驾驶系统。它是一个在GitHub上开源的一个项目，项目地址 ,还有官方参考文档 (这里建议可以多看看)。（最近几年为了跟上人工智能的潮流，官方也添加了端到端学习的特性，不过还在实验中）

QGC

QGC地面站是Dronecode地面控制站称为QGC地面站 。它是基于 Qt 开发的。如果使用的是 PX4固件 ，建议使用QGC地面站 。使用者可以用QGroundControl将PX4固件加载（烧写）到飞行器控制硬件上，可以设置飞行器，更改不同参数，获取实时飞行信息以及创建和执行完全自主的任务，如航点规划等。QGroundControl是跨平台的，可以在Windows，Android，MacOS或Linux上运行。它是一个在GitHub上开源的一个项目，项目地址 ,还有官方参考文档

MAVSDK

MAVSDK 基于Mavlink协议的sdk包，可以使机载电脑与MAVLink协议兼容的无人机通信，从而控制无人机。多用于PX4固件 ，它最初是使用C++写的，经过发展，现在已经支持Python、Java、C#、Rust、Swift、Go、JavaScript，适合多平台开发。它是一个在GitHub上开源的一个项目，项目地址，还有官方参考文档

APM

Ardupilot Mega或称为APM 也是一款自驾仪软件，是早在2007年由DIY无人机社区(DIY Drones)推出的飞控产品。APM刚开始是基于Arduino的开源平台，后来软件代码不断状大，原来的硬件不能胜任最新代码，再后来开发者就把Ardupilot代码转移到了Pixhawk平台上，基于Nuttx实时操作系统，兼容了Pixhawh硬件平台。目前主要是支持的5种设备的目录包括ArduPlane(固定翼)、ArduCopter(直升机/多旋翼)、APMrover2、AntennaTracker、ArduSub。它是一个在GitHub上开源的一个项目，项目地址 ,还有官方参考文档。

Misson Planner简称MP ，是Windows 平台运行的一款APM/PIX的专属地面站，基于 C# 开发的，对于Windows 兼容更好，其他平台也可以运行，但兼容性不是很好。如果使用 APM固件 ，建议使用MP地面站 。它的基本功能与 QGC 是一样的，虽然功能强大多样，但是太冗余。它是一个在GitHub上开源的一个项目，项目地址 ,还有官方参考文档

Dronekit

DroneKit 是一款Python语言的无人机开发库，同样基于Mavlink协议，可以对使用MAVLink通讯协议的ArduPilot和PX4无人机进行控制，多用于ArduPilot固件 。它最初是使用Python编写的，后面也支持了Java，跨平台性没有MAVSDK好，但个人觉得更容易上手。它是一个在GitHub上开源的一个项目，项目地址 ,还有官方参考文档

MAVROS

MAVROS是一个ROS（Robot Operating System）软件包 ，它提供了一组ROS节点，可以将ROS系统与MAVLink协议兼容的无人机（例如Pixhawk）集成在一起，支持ROS1和ROS2，所以不管是什么固件，只要是支持MAVLink协议，都可以用MAVROS。通过MAVROS，ROS系统可以与无人机通信，接收和发送MAVLink消息，控制无人机的姿态、速度和位置等。MAVROS也提供了许多其他功能，例如姿态解算、飞行模式切换、航点导航和状态反馈等。

MAVROS的设计旨在使它易于与ROS系统集成，它提供了一组简单的ROS服务和ROS消息，可以用于机载电脑与无人机进行通信和控制无人机 ，实现无人机的自主飞行。此外，MAVROS还提供了一组C++ API和Python API，使开发人员可以轻松地编写自己的ROS节点，使用MAVLink协议控制无人机。项目地址文档

Micro XRCE-DDS Agent

Micro XRCE-DDS Agent 是一个实现了 OMG（对象管理组织）DDS-XRCE 标准协议的软件包，用C++开发的。它提供了一个高性能的代理服务器，可以将极度资源受限的设备（如微控制器）与 DDS（数据分发服务）生态系统无缝集成在一起。所以不管是什么硬件平台，只要运行了 Micro XRCE-DDS Client 库，都可以通过 Agent 接入 DDS 网络。**它是 micro-ROS（ROS 2 官方微控制器扩展）的默认中间件，也是 PX4 等主流无人机飞控系统与 ROS 2 通信的标准桥梁。**通过 Micro XRCE-DDS Agent，资源受限设备可以像标准 DDS 参与者一样，在 DDS 全局数据空间中发布和订阅主题，执行远程过程调用（RPC）。Micro XRCE-DDS Agent 也提供了许多其他功能，例如客户端连接管理、DDS 实体代理创建、多传输协议支持、消息路由和状态反馈等。

Micro XRCE-DDS Agent 的设计旨在使它易于与 DDS 和 ROS 2 系统集成，它提供了一组简单易用的命令行接口（CLI），可以用于快速部署和配置通信链路，实现微控制器与上位机或机载电脑之间的实时数据交换。此外，Micro XRCE-DDS Agent 还提供了 C++ API，使开发人员可以轻松地编写自定义的 Agent 应用程序，满足特定的通信需求。项目地址官方文档

环境建议

大家安装的时候可能会碰到跟教程的步骤一样但是运行出错的问题，这大概率就是环境问题，只要环境选好了，就会少很多麻烦。

Ubuntu：

对于新手直接用在虚拟机里装 ubuntu 就可以，或者对于命令行操作很熟练也可以用WSL。如果后续对仿真的性能有要求，可以在自己的笔记本上装双系统，或者组个Linux主机也行。至于 ubuntu 的版本推荐 20.04(ROS1 noetic) 和 22.04(ROS2 humble) 。PX4 官方目前的最新稳定版是 v1.17.0，可以支持 ubuntu 24.04 ，并不是说新版 PX4就不支持 20.04+ROS1 仿真了，实测使用起来毫无压力。对于新手来说，现在 ROS2 的一些资料不如 ROS1 多，大家可以根据自己需要自行选择。
依赖安装：

在正式安装之前还需要安装很多依赖，官方也提供了一个安装脚本，里面包括需要的 python包、软件库、交叉编译器，gazebo等 ，脚本会根据你的 ubuntu 的版本自行选择安装。建议大家使用他提供的脚本就行，使用方法可以看这篇文章

ubuntu搭建PX4无人机仿真环境(4) —— 仿真环境搭建
交叉编译器：

交叉编译器可以将宿主机上的程序编译后，能够在目标机上运行。一般是在 x86架构 的平台上写好程序，然后用交叉编译器编译，再将可执行文件烧到 arm架构 的平台上。如果想自己编译飞控固件烧到飞控上，就需要安装交叉编译器。