3. QGC连接无人船仿真环境

在真正把无人船放进水里之前，先在电脑里跑一个“虚拟船”，是成本最低、风险最小的调试方式。QGroundControl（下称 QGC）本身并不产生仿真数据，它通过 MAVLink 协议与一个运行在本地或局域网中的飞控仿真器通信。ArduPilot 提供的 SITL（Software In The Loop）就是这样一个仿真器：它在普通 PC 上编译并运行 ArduRover（地面/水面车辆固件）或 ArduSub（BlueROV 等水下机器人固件）的完整飞控代码，把传感器、执行机构、船体动力学都用软件模型替代，从而让 QGC 以为自己在和一艘真船对话。本节要完成三件事：把 SITL 跑起来、让 QGC 连上它、并在 QGC 里确认船体姿态与传感器数据是合理的。

一、先理解连接链路：谁在仿真，谁在显示

很多初学者会把“QGC 连不上”误判为 QGC 的问题，其实链路是分层的。SITL 进程内部运行着飞控固件，固件通过一个虚拟串口或 UDP 端口对外输出 MAVLink 消息；QGC 作为地面站，通过 UDP（默认 14550 端口）接收这些消息，并把控制指令回传。理解这条链路，排障时才能定位到“是仿真没起来”“是端口没对上”还是“是 QGC 的链路配置错了”。下图把这条链路和本节要检查的关键数据项放在一起，便于对照。

二、搭建 SITL：以 ArduRover 为例

在 Windows 上最省事的方式是使用 Mission Planner 自带的 SITL 启动器，或使用 ArduPilot 官方提供的 WSL/Ubuntu 环境；在 Linux 与 macOS 上则可以直接用 sim_vehicle.py 脚本。以 Ubuntu 为例，先克隆 ArduPilot 仓库并切到稳定分支，然后执行启动脚本。下面是一组典型命令，参数含义在注释中说明：

# 进入 ArduPilot 源码目录
cd ~/ardupilot

# 启动 Rover 的 SITL，-v 指定车型，--console 打开 MAVProxy 控制台
# -L 指定初始位置（这里用默认的 CMAC 场地）
sim_vehicle.py -v Rover -L CMAC --console --map

# 若要做水下机器人仿真，把车型换成 Sub
# sim_vehicle.py -v Sub -L CMAC --console --map

启动成功后，终端会持续滚动输出飞控的启动日志，最后出现类似 Ready to ARM 的提示，并显示 MAVProxy 的命令行。此时 SITL 已经在 UDP 14550 端口上广播 MAVLink 心跳。需要特别注意的是，sim_vehicle.py 默认会同时启动一个 MAVProxy 转发进程，它自己也会占用端口；如果 QGC 和 MAVProxy 抢同一个端口，就会出现“QGC 能连上但数据时断时续”的现象。稳妥的做法是让 MAVProxy 把数据转发到另一个端口，或在启动时加 --out=udp:127.0.0.1:14551，再让 QGC 监听 14551。

三、在 QGC 中建立连接

打开 QGC，进入“应用设置 → 通信链路”，新增一条 UDP 链路。若 SITL 与 QGC 在同一台机器上，监听端口填 14550（或上一步转发出的 14551），勾选“自动连接”。保存后回到飞行视图，正常情况下几秒内左上角会出现心跳指示，电池、GPS、姿态等控件从灰色变为有数据状态。如果一直显示“未连接”，按以下顺序排查：确认 SITL 终端仍在运行且没有报错退出；用 netstat -anu | grep 14550 确认端口处于监听状态；检查 QGC 链路里填的端口是否与 SITL 输出端口一致；最后确认本机防火墙没有拦截 UDP 回环流量。

四、检查船体状态与传感器数据

连接成功只是第一步，真正要确认的是“这艘虚拟船的状态是否可信”。在 QGC 的飞行视图中，重点看四类信息。第一是姿态：横滚与俯仰在静止时应接近 0°，航向应稳定在初始值附近；用手动方式在 MAVProxy 控制台输入 arm throttle 解锁后给一点推力，观察姿态是否平滑变化而不是跳变。第二是 GPS：SITL 默认会模拟出 3D 定位，星数通常在 10 颗以上，若显示 0 颗或“无定位”，说明 GPS 模型未启用或初始位置未注入。第三是电源：SITL 会模拟电池电压，默认在 12.6V 左右缓慢下降，若读数长期不变或为 0，说明电源模型参数需要检查。第四是模式与解锁状态：在“飞行模式”下拉框中应能切换到 MANUAL、HOLD、AUTO 等模式，切换后状态栏应同步更新。

对于 BlueROV 这类水下平台，还要额外关注深度与漏水检测通道。ArduSub 的 SITL 会模拟深度传感器，在 QGC 的“传感器”页面可以看到深度值随下潜指令变化；若深度始终为 0，通常是 SIM_ 参数中的深度传感器未使能。下表给出一组示例判据，数值为教学示例，实际以你所用的固件版本与模型参数为准。

五、把“能连上”变成“可复现”