3. ArduPilot SITL 环境搭建：从源码到仿真
这一章，我们直接动手。说实话，很多初学者卡在环境搭建这一步，不是因为代码多难，而是因为流程不熟。我当年第一次编译 ArduPilot 时，光依赖库就装了三次才全。今天咱们把这条路走通，你跟着我的步骤来，基本不会翻车。
3.1 获取 ArduPilot 源码
源码管理用的是 Git。我个人习惯把工作目录放在 ~/workspace 下，方便管理多个项目。
cd ~/workspace
git clone https://github.com/ArduPilot/ardupilot.git
cd ardupilot
git submodule update --init --recursive这里有个坑——submodule update 这一步很容易因为网络问题失败。我曾经在公司内网环境下，卡了整整一下午。解决办法有两个：
- 用代理：
git config --global http.proxy http://你的代理地址:端口 - 或者直接换国内镜像源（如果你在墙内）
modules/ 目录下是否有 waf、MAVProxy 等关键文件夹。如果为空，重新执行 git submodule update --init --recursive。
3.2 安装编译依赖
ArduPilot 官方提供了自动化安装脚本。我个人推荐用 Tools/environment_install/install-prereqs-ubuntu.sh，它会把所有需要的包一次性装好。
cd ardupilot
Tools/environment_install/install-prereqs-ubuntu.sh -y脚本跑完后，记得重新加载一下环境变量：
. ~/.profile嗯，这一步很多人会忘。忘了的话，后面 waf 命令会找不到。
3.3 编译 Copter / Rover / Plane 固件
ArduPilot 的编译工具是 waf，不是 CMake。我第一次用的时候还愣了一下，心想怎么不用 CMake？后来发现 waf 在嵌入式交叉编译场景下确实更轻量。
编译前先配置目标板。SITL 仿真用的是 sitl 板型：
./waf configure --board sitl配置成功后，就可以编译具体机型了。我一般三个都编一遍，方便后面切换测试：
| 机型 | 编译命令 | 生成目标 |
|---|---|---|
| Copter | ./waf copter |
build/sitl/bin/arducopter |
| Rover | ./waf rover |
build/sitl/bin/ardurover |
| Plane | ./waf plane |
build/sitl/bin/arduplane |
-j4 参数并行编译：./waf copter -j4。我笔记本是 8 核的，一般用 -j6，速度能快一倍。
3.4 SITL 模式启动与配置
编译完成后，启动 SITL 其实就一行命令。以 Copter 为例：
cd ~/workspace/ardupilot
sim_vehicle.py -w --map --console参数说明：
-w：擦除旧的参数，相当于飞控恢复出厂设置。我第一次跑 SITL 时没加这个参数，结果参数表里残留了上一轮的数据，导致仿真行为异常。后来我养成了习惯，每次新仿真都加-w。--map：打开地图窗口，方便看飞机位置。--console：打开 MAVProxy 控制台，可以实时发指令。
启动后你会看到类似这样的输出：
Ready to fly
AP: ArduCopter V4.5.0-dev (e1f2c3d4)
AP: Frame: QUAD
GPS: 1 satellites (simulated)
...看到 Ready to fly 就说明仿真环境跑起来了。这时候你可以用 MAVProxy 发送指令：
# 解锁
arm throttle
# 起飞到 10 米高度
takeoff 1000注意高度单位是厘米，所以 takeoff 1000 就是 10 米。
3.5 核心流程总览
我把整个流程画了张图，方便你对照着操作：
3.6 常见问题与避坑
我整理了几个新手最容易踩的坑，你遇到了可以直接对照：
原因：ArduPilot 要求 Python 3.6 以上。我曾经在一台 Ubuntu 16.04 机器上折腾了半天，最后发现系统自带的 Python 还是 3.5。
解决：
sudo apt install python3.8，然后用 python3.8 替代 python3。
原因：MAVProxy 的地图组件依赖
python3-wxgtk4.0 包。我遇到过好几次，安装脚本没把这个包装上。解决：
sudo apt install python3-wxgtk4.0，然后重新启动。
原因：SITL 默认的仿真参数里，
SIM_GPS_DISABLE 可能没设对，或者 ARMING_CHECK 太严格。解决：在 MAVProxy 控制台输入
param set ARMING_CHECK 0 临时关闭安全检查，先验证仿真是否正常。
3.7 验证仿真是否正常工作
启动 SITL 后，我一般会做三个快速测试：
- 查看姿态数据：在 MAVProxy 控制台输入
status，看roll、pitch、yaw是否在合理范围（初始应为 0 左右）。 - 发送遥控指令：输入
rc 3 1500模拟油门摇杆中位，看电机输出是否有变化。 - 切换飞行模式：输入
mode guided，看控制台是否返回Mode: GUIDED。
这三个测试都通过，说明你的 SITL 环境已经搭建好了。接下来就可以用它做算法验证、参数调优，甚至跑完整的任务航线了。
takeoff 和 land 指令，确认整个链路没问题。这花不了两分钟，但能避免后面调试时怀疑环境有问题。