1. SITL 仿真环境搭建：ArduPilot SITL 安装、MAVProxy 配置、仿真环境验证

做 MAVLink 数据流分析，第一步得有个能跑起来的仿真环境。我个人习惯用 ArduPilot 的 SITL（Software In The Loop），说白了就是把飞控固件当普通程序跑在电脑上，不用接硬件。你想想看，调试 MAVLink 消息的时候，能随时暂停、改参数、甚至故意制造异常，这比对着真实飞控方便太多了。

这一章我们就从零搭一套 SITL 环境。我会把安装步骤、配置要点、验证方法都过一遍，中间穿插一些我踩过的坑。

1.1 环境准备与依赖安装

先确认你的系统。我推荐 Ubuntu 20.04 或 22.04，Windows 用 WSL2 也行，但原生 Linux 最省心。

打开终端，先把基础依赖装上：

sudo apt update
sudo apt install git python3-pip python3-venv build-essential \
                 libtool autoconf automake pkg-config \
                 libexpat1-dev libz-dev libbz2-dev \
                 ccache gawk

1.2 克隆 ArduPilot 源码

找个工作目录，把代码拉下来：

cd ~
git clone https://github.com/ArduPilot/ardupilot.git
cd ardupilot
git submodule update --init --recursive

这里有个坑——git submodule update 这一步会下载很多子模块，网络不好容易超时。我建议用代理，或者直接加 --depth 1 参数只拉最新版本：

git submodule update --init --recursive --depth 1

嗯，这样快很多。不过如果你需要切换历史版本，就别加 --depth 了。

1.3 安装 MAVProxy

MAVProxy 是我们和 SITL 通信的桥梁。它是个 Python 工具，负责转发、过滤、记录 MAVLink 数据流。

pip3 install --user mavproxy

装完后验证一下：

mavproxy.py --version

如果提示找不到命令，检查 ~/.local/bin 是否在 PATH 里。我遇到过好几次这个问题，加一行到 ~/.bashrc 就行：

export PATH=$PATH:~/.local/bin

1.4 编译 SITL 固件

ArduPilot 支持多种机型。我们先用四旋翼（QuadPlane 或 Copter）做演示：

cd ~/ardupilot
./waf configure --board sitl
./waf copter

编译时间取决于机器性能，一般 5-15 分钟。第一次编译会下载工具链，后面就快了。

1.5 启动 SITL 并连接 MAVProxy

编译成功后，启动仿真：

cd ~/ardupilot/Tools/autotest
./sim_vehicle.py -v ArduCopter --map --console

参数说明：

启动后你会看到终端里不断输出 MAVLink 消息。默认情况下，SITL 在 UDP 端口 14550 上发送数据流。MAVProxy 会自动连接这个端口。

我个人习惯再加一个 --out 参数，把数据流转发到另一个端口，方便其他工具（比如 QGroundControl）同时连接：

./sim_vehicle.py -v ArduCopter --map --console --out 0.0.0.0:14551

1.6 验证仿真环境

环境搭好了，怎么确认它正常工作？我一般做三步验证：

1. 检查 MAVProxy 输出：终端里应该能看到 HEARTBEAT 消息，频率 1Hz。这是最基本的存活信号。
2. 发送指令测试：在 MAVProxy 终端输入 mode guided 切换模式，再输入 arm throttle 解锁。如果飞控响应了，说明通信链路没问题。
3. 查看消息统计：输入 messages 命令，MAVProxy 会列出当前收到的所有 MAVLink 消息类型和频率。

1.7 整体架构图

下面这张图展示了 SITL、MAVProxy 和我们分析工具之间的关系：

1.8 常见问题与避坑

• 端口被占用：如果启动时提示 Address already in use，说明 14550 端口被占用了。用 lsof -i :14550 查一下哪个进程在用，或者换个端口启动。
• 仿真卡死：有时候 SITL 启动后没反应，可能是 sim_vehicle.py 找不到固件。检查一下 ~/ardupilot/build/sitl/bin/ 下有没有 arducopter 文件，没有就重新编译。
• MAVProxy 连不上：输入 link add 手动指定端口试试，比如 link add udp:127.0.0.1:14550。