2. 开发环境搭建：Ubuntu、ROS2、Gazebo、MAVSDK

说实话，做无人机仿真最怕什么？最怕环境装到一半卡住，然后各种依赖冲突，最后心态崩了。我这些年带过不少新人，十个里有八个倒在环境搭建这一步。所以这一章，咱们稳扎稳打，把四个核心组件装好。

先看整体架构，心里有个谱：

2.1 安装 Ubuntu 22.04 LTS

为什么选 22.04？因为 ROS2 Humble 官方只支持这个版本。我见过有人硬装 20.04 然后折腾半天，最后还得重装系统。别走弯路。

安装要点：

分区建议：/ 分区至少 50GB，/home 留 100GB 以上。仿真跑起来日志和模型文件很占空间。
网络配置：安装时连上网络，勾选「安装第三方驱动」和「下载更新」。省得后面补驱动。
双系统注意：如果你用 Windows + Ubuntu 双系统，记得进 BIOS 关掉 Secure Boot。我之前被这个坑过，装完显卡驱动黑屏，折腾了两小时才发现是 Secure Boot 在作怪。

我的习惯：装完系统第一件事，换国内源。用清华或中科大的镜像，apt update 速度快十倍。

2.2 安装 ROS2 Humble

ROS2 是整个仿真系统的「神经中枢」。话题、服务、动作，全靠它来调度。

安装步骤：

设置 locale（确保 UTF-8 支持）
添加 ROS2 软件源
安装 ros-humble-desktop（完整版，包含 rviz2、tf2 等工具）
安装 ros-dev-tools（编译工具链）
配置环境变量（加到 ~/.bashrc 里）

# 设置 locale
sudo apt update && sudo apt install locales
sudo locale-gen en_US en_US.UTF-8
sudo update-locale LC_ALL=en_US.UTF-8 LANG=en_US.UTF-8

# 添加 ROS2 源
sudo apt install software-properties-common
sudo add-apt-repository universe
sudo apt update && sudo apt install curl -y
sudo curl -sSL https://raw.githubusercontent.com/ros/rosdistro/master/ros.key -o /usr/share/keyrings/ros-archive-keyring.gpg
echo "deb [arch=$(dpkg --print-architecture) signed-by=/usr/share/keyrings/ros-archive-keyring.gpg] http://packages.ros.org/ros2/ubuntu $(. /etc/os-release && echo $UBUNTU_CODENAME) main" | sudo tee /etc/apt/sources.list.d/ros2.list > /dev/null

# 安装 ROS2 Humble
sudo apt update
sudo apt install ros-humble-desktop python3-colcon-common-extensions

# 配置环境
echo "source /opt/ros/humble/setup.bash" >> ~/.bashrc
source ~/.bashrc

注意：不要用 pip 安装 ROS2 包！我见过有人 pip install rclpy，结果和系统包冲突，ros2 topic list 都跑不了。ROS2 的 Python 包必须通过 apt 安装。

验证安装：

ros2 run demo_nodes_cpp talker
# 新开终端
ros2 run demo_nodes_py listener

能看到 talker 和 listener 互相收发消息，说明 ROS2 装好了。

2.3 安装 Gazebo Classic 11

Gazebo 是仿真世界的「物理引擎」。无人机在虚拟环境里飞，靠它模拟重力、空气阻力、碰撞。

为什么选 Classic 11 而不是 Gazebo Ignition？因为 PX4 官方对 Classic 的支持最成熟。Ignition 虽然新，但很多插件还没迁移完。咱们做项目求稳，不追新。

# 安装 Gazebo Classic
sudo apt install gazebo11 libgazebo11-dev

# 安装 ROS2-Gazebo 桥接包
sudo apt install ros-humble-gazebo-ros-pkgs

测试一下：

gazebo --version
# 应该输出 Gazebo multi-robot simulator, version 11.x.x

然后跑个空世界看看：

gazebo worlds/empty.world

能弹出 GUI 窗口，里面有个灰色地面，就对了。

避坑：如果你在虚拟机里跑 Gazebo，记得开启 3D 加速。否则帧率只有个位数，无人机动起来像幻灯片。我早期用 VirtualBox 默认设置，Gazebo 卡到怀疑人生。

2.4 安装 MAVSDK

MAVSDK 是咱们写控制程序的「遥控器」。它把复杂的 MAVLink 协议封装成简单的 C++/Python API。说白了，你调用 takeoff() 就能让无人机起飞，不用自己拼 MAVLink 报文。

安装方式有两种：

方式	适用场景	安装命令
apt 安装（推荐）	快速集成，系统级安装	`sudo apt install libmavsdk-dev`
源码编译	需要定制或调试底层	git clone + cmake 编译

我个人推荐用 apt 安装。省时间，而且版本稳定。除非你要改 MAVSDK 内部逻辑，否则没必要源码编译。

# apt 安装
sudo apt update
sudo apt install libmavsdk-dev

# 验证
pkg-config --modversion mavsdk
# 输出类似 1.4.0

写个简单的 C++ 程序测试：

#include <iostream>
#include <mavsdk/mavsdk.h>

int main() {
    mavsdk::Mavsdk mavsdk;
    std::cout << "MAVSDK version: " << mavsdk.version() << std::endl;
    return 0;
}

g++ test_mavsdk.cpp -o test_mavsdk `pkg-config --cflags --libs mavsdk`
./test_mavsdk

能打印出版本号，说明 MAVSDK 装好了。

曾经踩过的坑：MAVSDK 依赖的 libcurl 版本如果不对，编译时会报 undefined reference。解决办法是 sudo apt install libcurl4-openssl-dev。别问我怎么知道的，那次排查了半小时。

2.5 环境验证清单

装完别急着往下走。花五分钟跑一遍验证，确保每个组件都活着：

组件	验证命令	预期结果
Ubuntu	`lsb_release -a`	22.04.x LTS
ROS2	`ros2 run demo_nodes_cpp talker`	周期性输出 "Hello, world!"
Gazebo	`gazebo --version`	11.x.x
MAVSDK	`pkg-config --modversion mavsdk`	1.4.0 或更高

到这步，你的开发环境就齐活了。后面咱们开始搭 PX4 SITL 仿真，让无人机在 Gazebo 里飞起来。嗯，那才是真正好玩的部分。

📚 课程目录

2. 开发环境搭建：Ubuntu、ROS2、Gazebo、MAVSDK

2.1 安装 Ubuntu 22.04 LTS

2.2 安装 ROS2 Humble

2.3 安装 Gazebo Classic 11

2.4 安装 MAVSDK

2.5 环境验证清单