1. SITL 仿真基础与环境搭建

各位同学好，我是你们这门课的老周。做飞控开发这些年，我踩过最多的坑，就是仿真环境没搭好就开始调参。结果呢？电机死活解锁不了，日志一看全是环境变量没配对。今天咱们先把地基打牢——把 SITL 仿真环境完整地搭起来。

1.1 SITL 到底能干什么？

我刚开始带团队时，有个同事直接拿真机调 PID，结果飞机翻了个跟头，桨叶全废了。从那以后，我定了个规矩：所有参数必须先过 SITL。它能帮你做三件事：

• 逻辑验证：检查飞控代码有没有跑飞、状态机切换对不对
• 参数预调：在虚拟环境里先把 PID、传感器融合参数调个大概
• 故障注入：模拟 GPS 丢失、磁罗盘干扰、电机堵转——这些在真机上你不敢试

你想想看，如果 SITL 里电机都解锁不了，那真机大概率也起不来。所以这门课的第一个排查点，就是确保你的 SITL 环境是干净的。

1.2 安装 PX4-Autopilot

这是整个仿真的核心。我个人习惯把源码放在 ~/PX4-Autopilot 下，方便多个项目共用。

# 克隆 PX4 固件（建议用 v1.14 稳定版，我踩过 main 分支的坑）
git clone https://github.com/PX4/PX4-Autopilot.git --branch v1.14.3
cd PX4-Autopilot

# 安装依赖（Ubuntu 22.04 亲测）
make px4_sitl_default gazebo-classic

安装完成后，跑一下这个命令验证：

make px4_sitl_default gazebo-classic

如果看到终端里出现 INFO [commander] Ready for takeoff!，恭喜你，PX4 已经跑起来了。

1.3 安装 MAVSDK

MAVSDK 是我们用代码控制虚拟无人机的桥梁。我建议用 Python 版，调试起来最方便。

pip3 install mavsdk

验证安装：

python3 -c "import mavsdk; print(mavsdk.__version__)"

如果输出版本号（比如 3.0.0），说明装好了。嗯，这里要注意：MAVSDK 默认走 UDP 端口 14540，后面排查电机解锁时，端口对不对是第一个要查的。

1.4 安装 QGroundControl

地面站我推荐 QGC，它跟 PX4 配合最默契。下载 AppImage 文件后：

chmod +x QGroundControl.AppImage
./QGroundControl.AppImage

启动后，你应该能看到 SITL 自动连接上来，状态栏显示“Connected”。如果没连上，八成是端口被占用了——我遇到过好几次，关掉其他地面站就好了。

1.5 配置仿真环境变量

这是最容易出问题的地方。很多同学电机解锁失败，就是因为环境变量没设对。我整理了一个清单：

环境变量	作用	推荐值
PX4_SIM_MODEL	指定仿真机型	iris（四旋翼）
PX4_HOME_LAT	设置起飞点纬度	47.397742
PX4_HOME_LON	设置起飞点经度	8.545594
PX4_HOME_ALT	设置起飞点海拔	488.0
MAV_SYS_ID	飞控系统 ID	1

把这些加到你的 ~/.bashrc 里：

echo 'export PX4_SIM_MODEL=iris' >> ~/.bashrc
echo 'export PX4_HOME_LAT=47.397742' >> ~/.bashrc
echo 'export PX4_HOME_LON=8.545594' >> ~/.bashrc
echo 'export PX4_HOME_ALT=488.0' >> ~/.bashrc
echo 'export MAV_SYS_ID=1' >> ~/.bashrc
source ~/.bashrc

1.6 验证整个链路

环境搭完，跑一个完整的启动流程：

1. 打开终端，启动 SITL：make px4_sitl_default gazebo-classic
2. 打开 QGC，确认连接状态
3. 写一个简单的 MAVSDK 脚本，读取飞控版本

import asyncio
from mavsdk import System

async def run():
    drone = System()
    await drone.connect(system_address="udp://:14540")
    async for state in drone.core.connection_state():
        if state.is_connected:
            print(f"Connected to {state.uuid}")
            break

asyncio.run(run())

如果打印出 UUID，说明 PX4、MAVSDK、QGC 三者已经打通。这时候你再去解锁电机，成功率会高很多。

1.7 本章知识体系

下面这张图帮你理清 SITL 仿真环境的整体架构：

从这张图你能看到：PX4 SITL 是大脑，Gazebo 提供物理仿真，MAVSDK 是编程接口，QGC 是可视化监控。环境变量则是连接它们的“胶水”。任何一个环节断了，电机都解锁不了。