2. ArduPilot SITL 环境搭建：Windows/Linux 下的编译与启动、MAVProxy 基础使用

好，咱们直接进入正题。这一章，我带你亲手把 ArduPilot 的 SITL 环境跑起来。

很多人觉得环境搭建是体力活，照着文档敲命令就行。但我在项目里见过太多人卡在这一步——编译报错、Python 依赖冲突、MAVProxy 连不上……一卡就是半天。所以这一章，我会把那些「文档里没写」的坑，一个一个给你指出来。

2.1 环境选择：Windows 还是 Linux？

我个人习惯用 Linux 做 SITL 开发。为什么？因为 ArduPilot 的编译工具链在 Linux 上最原生，依赖问题最少。但我也知道，很多飞控工程师的日常工作机是 Windows。

所以我的建议是：

2.2 Linux 环境搭建（Ubuntu 22.04）

咱们先从 Linux 开始。这是最干净的方式。

2.2.1 安装依赖

打开终端，执行以下命令。我建议你一行一行来，别一次性复制粘贴——万一哪行报错，你能立刻知道问题在哪。

# 更新包列表
sudo apt update

# 安装基础编译工具
sudo apt install git build-essential python3 python3-pip python3-venv

# 安装 ArduPilot 编译依赖
sudo apt install g++-arm-linux-gnueabihf gcc-arm-linux-gnueabihf

# 安装 SITL 仿真依赖
sudo apt install libtool automake autoconf libexpat1-dev libsdl2-dev

# 安装 MAVProxy
pip3 install mavproxy --user

2.2.2 克隆 ArduPilot 源码

我个人习惯把代码放在 ~/ardupilot 下。

cd ~
git clone https://github.com/ArduPilot/ardupilot.git
cd ardupilot

# 更新子模块（这一步很关键，容易忘）
git submodule update --init --recursive

这里有个细节：git submodule update --init --recursive 会下载所有依赖库，大概 1-2GB。网络不好的话，可以用 --depth 1 只拉最新版本。

2.2.3 编译 SITL 二进制

ArduPilot 的编译系统基于 waf。我第一次用的时候也觉得有点怪，但用顺手了会发现它比 Makefile 灵活很多。

# 配置编译环境
./waf configure --board sitl

# 编译（以 Copter 为例）
./waf copter

# 编译完成后，二进制在 build/sitl/bin/ 下

编译时间取决于你的 CPU。我的笔记本大概 3-5 分钟。如果报错，90% 是依赖没装全，检查一下上一步的 apt 安装。

2.3 Windows 环境搭建（WSL2 方式）

好，Windows 用户看这里。我推荐 WSL2，因为它和原生 Linux 几乎一样。

2.3.1 安装 WSL2

以管理员身份打开 PowerShell，执行：

# 启用 WSL
dism.exe /online /enable-feature /featurename:Microsoft-Windows-Subsystem-Linux /all /norestart

# 启用虚拟机平台
dism.exe /online /enable-feature /featurename:VirtualMachinePlatform /all /norestart

# 重启后，设置 WSL2 为默认版本
wsl --set-default-version 2

# 安装 Ubuntu 22.04
wsl --install -d Ubuntu-22.04

重启后，你会进入 Ubuntu 终端。设置用户名和密码，然后执行和 Linux 部分完全相同的步骤。

sudo sed -i 's/archive.ubuntu.com/mirrors.ustc.edu.cn/g' /etc/apt/sources.list

2.3.2 图形界面配置（可选）

如果你想在 WSL2 里看到 SITL 的图形窗口（比如模拟器的 3D 视图），需要安装 VcXsrv 或 WSLg。我个人建议直接用 WSLg，Windows 11 自带，省事。

2.4 启动 SITL 仿真

环境搭好了，咱们跑起来看看。

2.4.1 使用 sim_vehicle.py

ArduPilot 提供了一个超级好用的启动脚本：sim_vehicle.py。它在 Tools/autotest/ 目录下。

cd ~/ardupilot

# 启动 Copter SITL，默认地图
python3 Tools/autotest/sim_vehicle.py -v ArduCopter --map --console

参数说明：

• -v ArduCopter：指定机型，可选 ArduPlane、ArduSub 等
• --map：打开 MAVProxy 的地图窗口
• --console：打开控制台窗口

启动后，你会看到类似这样的输出：

Starting simulator...
SIM_VEHICLE: Using defaults
APM: ArduCopter V4.5.0-dev
APM: Frame: QUAD
APM: Calibrating barometer
APM: Barometer calibration complete
APM: GPS 1: detected as u-blox at 115200 baud
...
Ready to fly

看到 "Ready to fly" 就说明成功了。这时候你的虚拟无人机已经在地面待命。

python3 Tools/autotest/sim_vehicle.py -v ArduCopter --map --console -w

2.5 MAVProxy 基础使用

MAVProxy 是 ArduPilot 生态里最核心的地面站工具之一。它不像 Mission Planner 那样有华丽的 GUI，但它的命令行控制能力极强——说白了，它是给「懂行」的人用的。

2.5.1 连接与基本命令

当你用 sim_vehicle.py 启动 SITL 时，MAVProxy 已经自动连接上了。它的命令行界面就是你的控制台。

常用命令：

2.5.2 实操：让虚拟无人机起飞

咱们来飞一下。在 MAVProxy 命令行里依次输入：

# 1. 切换到 GUIDED 模式
mode GUIDED

# 2. 解锁
arm throttle

# 3. 起飞到 10 米高度
takeoff 10

你会看到控制台输出：

GUIDED
ARMED
Takeoff started
APM: Takeoff to 10.0m
APM: Altitude 1.0m
APM: Altitude 5.0m
APM: Altitude 10.0m
Reached target altitude

同时，地图窗口上会显示无人机的位置和轨迹。嗯，第一次看到自己「飞」起来，还是挺有成就感的。

2.5.3 日志与数据流

MAVProxy 默认会记录所有 MAVLink 消息到日志文件。你可以在启动目录下找到 mav.log 文件。

我个人经常用 script 命令录制操作过程，方便回放分析：

# 开始录制
script start my_flight

# 执行操作...
# 停止录制
script stop

录制的文件可以用 script replay 回放，这对调试非常有用。

2.6 常见问题与避坑

我把这些年遇到的高频问题列出来，你遇到了直接对照：

• 编译报错 "Python.h not found"：安装 python3-dev 包。
• MAVProxy 启动后闪退：检查 Python 版本，不要用 Python 2。
• 地图窗口空白：WSL2 下需要安装 VcXsrv，或者直接用 --no-map。
• 解锁失败 "Pre-arm check failed"：用 param show ARMING_CHECK 查看具体原因，通常是罗盘或 GPS 未校准。