2. 基础环境准备：Ubuntu 操作系统安装、系统更新与软件源配置、Git 版本控制工具安装、基础开发库安装
说实话，很多朋友刚开始接触 SITL 仿真，第一反应就是去折腾那些高大上的飞控算法。但我见过太多人，环境没搭好就急着写代码，最后卡在一个莫名其妙的依赖报错上，一查就是半天。嗯，基础环境这东西，就像盖房子的地基——你看着不起眼，但要是没打好，后面全得塌。
这一章，我们就老老实实把地基夯实。我会带你走一遍 Ubuntu 的安装、软件源配置、Git 安装，还有那些必须装的基础开发库。别嫌啰嗦，这些步骤我踩过的坑，你一个都不用再踩。
2.1 为什么选择 Ubuntu？
你可能要问：为什么非得用 Ubuntu？Windows 不行吗？macOS 不行吗？
我的回答是：可以，但没必要跟自己过不去。
PX4 和 ArduPilot 的官方 SITL 支持，第一优先就是 Ubuntu。说白了，整个生态圈的工具链、脚本、依赖库，都是围绕 Ubuntu 设计的。你在 Windows 上折腾 WSL 或者 Cygwin，也能跑起来，但每遇到一个坑，网上搜到的解决方案十有八九都是 Ubuntu 的。你想想看，是跟着大部队走省心，还是自己开荒省心？
我个人习惯用 Ubuntu 22.04 LTS。LTS 版本有 5 年官方支持，稳定，软件源也全。如果你手头有 20.04 或者 24.04，也没问题，但 22.04 是我测试下来兼容性最稳的。
版本建议：Ubuntu 22.04 LTS (Jammy Jellyfish) 是目前 SITL 仿真环境的首选。如果你用其他版本，后面某些依赖包的版本号可能对不上，需要手动调整。
2.2 Ubuntu 操作系统安装
安装 Ubuntu 的方式有很多种。我假设你是在自己的电脑上装，或者用虚拟机。这里我只讲最常用的两种：物理机安装和虚拟机安装。
2.2.1 虚拟机安装（推荐新手）
如果你是第一次接触 Linux，我强烈建议你先用虚拟机。这样即使搞砸了，也不会影响你主机的系统。我常用的虚拟机软件是 VMware Workstation Player（免费版）或者 VirtualBox。
步骤很简单：
- 下载 Ubuntu 22.04 的 ISO 镜像文件（官网直接下，别去第三方站点）。
- 新建虚拟机，选择「稍后安装操作系统」，类型选 Linux，版本选 Ubuntu 64-bit。
- 分配资源：内存至少 4GB，硬盘至少 40GB。我建议给 8GB 内存 + 80GB 硬盘，后面编译固件时你会感谢我的。
- 启动虚拟机，挂载 ISO 镜像，按提示安装。
- 安装过程中，语言选 English（避免路径中文乱码），键盘布局选 English (US)。
- 分区选「Erase disk and install Ubuntu」——别怕，这只是擦除虚拟硬盘，不影响你真实电脑。
小技巧：安装时勾选「Install third-party software for graphics and Wi-Fi」，能省去不少驱动折腾。我曾经因为没勾这个，装完系统发现无线网卡不工作，折腾了半小时才搞定。
2.2.2 物理机安装（双系统）
如果你打算长期搞无人机开发，物理机性能更好。但要注意：备份数据！备份数据！备份数据！ 重要的事情说三遍。
物理机安装的要点：
- 制作启动 U 盘：用 Rufus（Windows）或者 dd 命令（Linux/macOS）把 ISO 写入 U 盘。
- 进入 BIOS 关闭 Secure Boot，否则 Ubuntu 可能无法正常启动。
- 分区时手动分配：至少 30GB 给根分区（/），4GB 给交换分区（swap），剩下的给 home 分区（/home）。
- 安装完成后，先别急着高兴——大概率你会遇到显卡驱动问题。别慌，后面我们会处理。
注意：NVIDIA 显卡用户在安装后可能会遇到黑屏或分辨率异常。解决方案：在 GRUB 启动项里按 e 编辑，在 quiet splash 后面加上 nomodeset，然后按 F10 启动。进系统后再安装官方驱动。
2.3 系统更新与软件源配置
系统装好了，第一件事不是装软件，而是换源。Ubuntu 默认的软件源在国外，下载速度慢得让人抓狂。我当年第一次装完系统，直接 sudo apt update，结果等了半小时还没跑完……后来学乖了，先换源。
2.3.1 更换国内软件源
Ubuntu 的软件源配置文件在 /etc/apt/sources.list。我们把它备份一下，然后替换成国内镜像源。
# 备份原文件
sudo cp /etc/apt/sources.list /etc/apt/sources.list.bak
# 编辑源列表
sudo nano /etc/apt/sources.list把里面的内容全部替换成以下内容（以阿里云镜像源为例，Ubuntu 22.04）：
deb http://mirrors.aliyun.com/ubuntu/ jammy main restricted universe multiverse
deb http://mirrors.aliyun.com/ubuntu/ jammy-security main restricted universe multiverse
deb http://mirrors.aliyun.com/ubuntu/ jammy-updates main restricted universe multiverse
deb http://mirrors.aliyun.com/ubuntu/ jammy-backports main restricted universe multiverse
deb http://mirrors.aliyun.com/ubuntu/ jammy-proposed main restricted universe multiverse
deb-src http://mirrors.aliyun.com/ubuntu/ jammy main restricted universe multiverse
deb-src http://mirrors.aliyun.com/ubuntu/ jammy-security main restricted universe multiverse
deb-src http://mirrors.aliyun.com/ubuntu/ jammy-updates main restricted universe multiverse
deb-src http://mirrors.aliyun.com/ubuntu/ jammy-backports main restricted universe multiverse保存退出后，执行更新命令：
sudo apt update
sudo apt upgrade -y看到下载速度飙到几 MB/s 的时候，你就知道换源有多重要了。
其他镜像源：如果你在校园网，可以用中科大（ustc）或清华（tuna）的源，速度通常更快。格式一样，把 mirrors.aliyun.com 换成 mirrors.ustc.edu.cn 或 mirrors.tuna.tsinghua.edu.cn 即可。
2.3.2 系统更新
换完源后，sudo apt upgrade 会把系统里所有已安装的软件包更新到最新版本。这个过程可能需要几分钟到十几分钟，取决于你的网速和系统版本。
更新完成后，建议重启一下：
sudo reboot为什么要重启？因为内核可能更新了。不重启的话，旧内核还在运行，新内核没生效。虽然不影响你装软件，但后面编译固件时可能会遇到一些奇怪的问题。我遇到过一回，就是没重启，结果编译时提示某个内核头文件版本不匹配，排查了半天才发现是内核没更新。
2.4 Git 版本控制工具安装
Git 是每个开发者的必备工具。在 SITL 仿真中，我们需要从 GitHub 上拉取 PX4 或 ArduPilot 的源码，后续还要管理自己的修改。没有 Git，寸步难行。
2.4.1 安装 Git
Ubuntu 下安装 Git 非常简单：
sudo apt install git -y装完后验证一下：
git --version你应该会看到类似 git version 2.34.1 的输出。如果版本号低于 2.30，建议从 PPA 安装新版，因为旧版 Git 在处理某些仓库时会有兼容性问题。
2.4.2 配置 Git 基本信息
Git 需要知道你是谁。虽然不配置也能用，但提交代码时会提示你设置。我建议一步到位：
git config --global user.name "你的名字"
git config --global user.email "你的邮箱@example.com"这里有个小细节：邮箱最好用 GitHub 注册时用的那个邮箱，这样你的提交记录会关联到你的 GitHub 账号上。如果你用不同的邮箱，GitHub 会把它当成匿名提交。
2.4.3 配置 SSH 密钥（可选但推荐）
如果你打算从 GitHub 上 clone 代码，用 HTTPS 也行，但每次都要输密码，很烦。配置 SSH 密钥后，就可以免密操作了。
# 生成 SSH 密钥
ssh-keygen -t ed25519 -C "你的邮箱@example.com"
# 查看公钥
cat ~/.ssh/id_ed25519.pub把输出的内容复制，然后登录 GitHub，进入 Settings → SSH and GPG keys → New SSH key，粘贴保存。
测试一下：
ssh -T git@github.com如果看到 Hi xxx! You've successfully authenticated，就说明配置成功了。
为什么用 ed25519 而不是 rsa？ ed25519 更安全，密钥更短，而且 GitHub 已经全面支持。我几年前还在用 4096 位的 RSA，后来发现 ed25519 性能更好，就全换了。
2.5 基础开发库安装
SITL 仿真环境需要一堆基础开发库。这些库是编译 PX4 或 ArduPilot 固件时的依赖。缺一个，编译就会报错。我整理了一份清单，你直接复制命令执行就行。
2.5.1 安装编译工具链
sudo apt install -y \
build-essential \
cmake \
ninja-build \
ccache \
g++ \
gcc \
make这里面：
- build-essential：包含了 gcc、g++、make 等基础编译工具。
- cmake：跨平台的构建系统，PX4 和 ArduPilot 都用它。
- ninja-build：比 make 更快的构建工具，编译固件时能省不少时间。
- ccache：编译缓存工具。第二次编译同样的代码时，速度能快好几倍。
2.5.2 安装 Python 及工具
SITL 仿真中很多脚本是用 Python 写的，包括地面站通信、日志解析等。
sudo apt install -y \
python3 \
python3-pip \
python3-venv \
python3-dev安装完成后，把 pip 升级到最新版：
python3 -m pip install --upgrade pip注意：不要用 sudo pip install 安装 Python 包，除非你清楚自己在做什么。用 pip install --user 或者创建虚拟环境（venv）来管理依赖，避免污染系统 Python。
2.5.3 安装其他依赖库
这些库是 PX4 和 ArduPilot 编译时需要的，缺一不可：
sudo apt install -y \
libxml2-dev \
libxslt1-dev \
libssl-dev \
libcurl4-openssl-dev \
libgstreamer1.0-dev \
libgstreamer-plugins-base1.0-dev \
libudev-dev \
libsdl2-dev \
libsdl2-image-dev \
libsdl2-ttf-dev \
libsdl2-gfx-dev \
libsdl2-net-dev \
libsdl2-mixer-dev \
libfreetype6-dev \
libglib2.0-dev \
libncurses5-dev \
libncursesw5-dev \
libreadline-dev \
libtool \
libusb-1.0-0-dev \
libzmq3-dev \
libprotobuf-dev \
protobuf-compiler这些库的名字看着多，但其实都是标准包。你直接复制粘贴执行就行，不用一个个去理解它们是干什么的。等后面编译固件时，你就知道它们有多重要了。
2.5.4 安装 QGroundControl 依赖（可选）
如果你打算在 SITL 仿真中使用 QGroundControl 地面站，还需要安装一些额外的库：
sudo apt install -y \
qtbase5-dev \
qtchooser \
qt5-qmake \
qtbase5-dev-tools \
libqt5svg5-dev \
libqt5opengl5-dev \
libqt5serialport5-dev \
libqt5websockets5-dev \
libqt5x11extras5-dev不过，QGroundControl 通常以 AppImage 形式运行，这些库只是备选。如果你不打算用 QGC，可以跳过这一步。
2.6 本章知识体系总览
为了让你对整个基础环境准备有个全局概念，我画了一张图。你可以把它当作一个检查清单，每完成一项就打个勾。
2.7 验证环境是否就绪
所有东西都装完后，我习惯跑一个快速验证脚本，确保关键工具都能正常调用。你可以复制以下命令，逐条执行：
# 验证系统版本
lsb_release -a
# 验证 Git
git --version
# 验证编译工具
gcc --version
g++ --version
cmake --version
ninja --version
# 验证 Python
python3 --version
pip3 --version
# 验证关键库是否存在
dpkg -l | grep libxml2
dpkg -l | grep libssl-dev如果每一条都有正常输出，没有报错，恭喜你——基础环境已经准备好了。如果某条命令报错说「command not found」，那就回头检查一下对应的安装步骤，看看是不是漏装了。
我的习惯：我会把上面这些验证命令写成一个 shell 脚本，叫 check_env.sh，每次换新机器或者重装系统后，直接跑一遍，省得一个个敲。你也可以试试。