2. 仿真环境搭建：操作系统选择、依赖库安装、源码编译与配置

搭建一个稳定的 SITL 环境，是后续所有性能优化的基础。这一步要是没走稳，后面跑仿真时各种玄学问题都会冒出来。我这些年踩过的坑，十有八九都能追溯到环境搭建阶段。

说白了，环境搭建就三件事：选对系统、装对库、编译配置别偷懒。咱们一个一个来。

2.1 操作系统选择：Ubuntu 还是其他？

我个人习惯用 Ubuntu 20.04 LTS 或 22.04 LTS。为什么？因为 ArduPilot 和 PX4 的官方 CI 都在 Ubuntu 上跑，社区支持最全，遇到问题搜一下基本都有答案。

2.2 依赖库安装：一步都不能少

SITL 的依赖库看着多，其实就几大类。我习惯用官方脚本一次性装完，省心。

先更新系统包：

sudo apt update
sudo apt upgrade -y

然后安装基础编译工具：

sudo apt install -y \
    git \
    cmake \
    build-essential \
    python3-dev \
    python3-pip \
    python3-venv

接下来是 SITL 核心依赖。以 ArduPilot 为例：

sudo apt install -y \
    libtool \
    libxml2-dev \
    libxslt1-dev \
    libssl-dev \
    libcurl4-openssl-dev \
    libudev-dev \
    libgstreamer-plugins-base1.0-dev \
    libgstreamer1.0-dev \
    libsdl2-dev \
    libsdl2-image-dev \
    libsdl2-ttf-dev \
    libsdl2-gfx-dev \
    libsdl2-net-dev \
    libsdl2-mixer-dev \
    freeglut3-dev \
    libglib2.0-dev \
    libboost-all-dev \
    liblttng-ust-dev \
    libzmq3-dev

Python 依赖也别忘：

pip3 install --user \
    pyserial \
    empy \
    pyparsing \
    numpy \
    matplotlib \
    dronekit \
    MAVProxy

2.3 源码编译：从 Git 到可执行文件

依赖装好了，接下来就是拉源码、编译。这一步我踩过不少坑，尤其是网络问题和版本匹配问题。

先克隆 ArduPilot 源码：

git clone https://github.com/ArduPilot/ardupilot.git
cd ardupilot
git submodule update --init --recursive

然后更新子模块：

./Tools/environment_install/install-prereqs-ubuntu.sh -y

这个脚本会检查并安装所有缺失的依赖。跑完后重启一下终端，让环境变量生效。

接下来编译 SITL 目标。以 Copter 为例：

./waf configure --board sitl
./waf copter

第一次编译会比较慢，大概 10-20 分钟。后面改代码再编译就快多了，因为 waf 会增量编译。

2.4 配置与验证：跑起来才算数

编译成功后，先别急着跑复杂的仿真。我习惯先验证一下基础功能。

启动 SITL：

cd ardupilot
sim_vehicle.py -v ArduCopter --map --console

这个命令会启动 SITL 实例，同时打开 MAVProxy 控制台和地图界面。如果一切正常，你会看到控制台输出类似：

Ready to fly
AP: ArduCopter V4.5.0-dev (e1f2c3d4)
AP: Frame: QUAD
GPS: 0 satellites

嗯，这里要注意：GPS 显示 0 颗卫星是正常的，因为 SITL 默认用仿真 GPS，需要手动设置原点。

设置仿真原点：

param set SIM_LAT 40.7128
param set SIM_LON -74.0060
param set SIM_ALT 10.0

然后重启 SITL，GPS 就会显示有信号了。

2.5 知识体系总览

下面这张图把整个环境搭建的流程串起来了。我每次带新人时都会先让他们看这张图，心里有个全局概念再动手。

这张图把整个流程分成了四个阶段。每个阶段都有明确的输入输出。我特别加了右侧的说明框，把容易忽略的细节都标出来了。你照着这个流程走，基本不会出大问题。

2.6 常见问题与避坑

最后分享几个我实际遇到过的问题，希望能帮你少走弯路。

• 编译报错 "fatal error: xxx.h: No such file or directory" —— 多半是子模块没更新全。重新跑 git submodule update --init --recursive 试试。
• SITL 启动后闪退 —— 检查一下是不是端口被占用了。默认 5760 端口，用 lsof -i :5760 看看。
• MAVProxy 连不上 SITL —— 我曾经遇到过防火墙把 UDP 包拦了的情况。关掉防火墙或者加规则放行就好。
• 仿真跑起来特别卡 —— 先别急着优化代码，看看是不是虚拟机资源分配不够。我给虚拟机分配 4 核 8G 内存，基本流畅。