3. 操作系统与基础软件准备

做地面站仿真联调，第一步就是搭环境。这事看着简单，但我在项目里见过太多人卡在这一步——不是系统版本不对，就是依赖库装不全，折腾半天连个Hello World都跑不起来。

我个人习惯用Ubuntu。为什么？因为PX4、ArduPilot这些飞控固件，还有MAVSDK、QGroundControl这些地面站工具链，官方支持最好的就是Ubuntu。你非要用Windows或者macOS也不是不行，但后面编译、调试、串口权限这些坑，够你填一阵子的。

3.1 推荐操作系统版本

目前最稳的两个版本：

版本	内核版本	推荐理由	注意事项
Ubuntu 20.04 LTS	5.4	ROS Noetic官方支持，PX4工具链最成熟	Python默认3.8，够用但偏老
Ubuntu 22.04 LTS	5.15	Python 3.10，新硬件驱动更好	ROS2 Humble首选，但部分旧包需手动编译

我个人建议：如果你主要做PX4 + ROS1，选20.04；如果做ROS2或者新项目，直接上22.04。我最近一个项目就是22.04 + ROS2 Humble，串口驱动和USB摄像头识别都比20.04顺畅不少。

⚠ 注意： 别用Ubuntu 24.04。虽然它很新，但很多地面站相关的依赖库还没适配，你装到一半会发现某个包死活装不上——我上个月刚踩过这个坑。

3.2 安装系统后的第一件事

系统装完，先别急着装地面站软件。先把基础依赖搞定。我一般按这个顺序来：

更新软件源——换国内源，不然下载慢到怀疑人生
安装编译工具链——gcc、g++、make、cmake
安装Python环境——Python3、pip、venv
安装版本管理工具——git
安装其他常用库——串口、网络、图形界面相关

下面是一键安装脚本，我每次搭新机器都跑一遍：

# 更新软件源
sudo apt update && sudo apt upgrade -y

# 安装编译工具链
sudo apt install -y build-essential cmake gcc g++ make

# 安装Python环境
sudo apt install -y python3 python3-pip python3-venv python3-dev

# 安装版本管理工具
sudo apt install -y git git-lfs

# 安装常用依赖
sudo apt install -y libssl-dev libusb-1.0-0-dev libudev-dev
sudo apt install -y libgtk-3-dev libgl1-mesa-dev libglu1-mesa-dev
sudo apt install -y libx11-dev libxext-dev libxrender-dev libxrandr-dev
sudo apt install -y libpulse-dev libasound2-dev
sudo apt install -y libgstreamer1.0-dev libgstreamer-plugins-base1.0-dev

# 安装串口工具
sudo apt install -y screen minicom picocom

# 安装网络调试工具
sudo apt install -y net-tools curl wget

💡 小技巧： 装完记得运行 sudo usermod -a -G dialout $USER 把自己加到dialout组，不然后面连飞控串口时总提示权限不够。加完要注销重新登录才生效。

3.3 Python环境配置

Python是地面站仿真的核心语言。MAVSDK-Python、DroneKit、PyQt5/PySide6这些库全得靠它。我建议用虚拟环境，别把系统Python搞乱了。

我曾经在一个项目里直接往系统Python里pip了一堆包，结果某次升级把系统依赖搞崩了，连apt都用不了——那叫一个酸爽。从那以后，我每个项目都建独立的虚拟环境。

# 创建项目虚拟环境
python3 -m venv ~/gcs_sim_env

# 激活环境
source ~/gcs_sim_env/bin/activate

# 升级pip
pip install --upgrade pip

# 安装常用Python包
pip install numpy matplotlib pyserial
pip install pyqt5 pyqt5-tools
pip install pymavlink dronekit
pip install mavsdk

这里有个细节：pymavlink 和 mavsdk 是两个不同的MAVLink库。pymavlink偏底层，适合做协议解析；mavsdk封装更好，适合快速开发。我一般两个都装，看场景切换。

3.4 Git配置与SSH密钥

地面站项目通常从GitHub或GitLab拉代码。我建议配好SSH密钥，省得每次输密码。

# 配置用户名和邮箱
git config --global user.name "Your Name"
git config --global user.email "your.email@example.com"

# 生成SSH密钥
ssh-keygen -t ed25519 -C "your.email@example.com"

# 查看公钥，复制到GitHub/GitLab
cat ~/.ssh/id_ed25519.pub

嗯，这里要注意：ed25519比rsa更安全，也更快。我见过有人还在用1024位的rsa，那玩意儿现在基本等于没锁门。

3.5 验证环境是否装好

装完别急着走，跑一遍验证脚本，确保所有工具都能用：

# 验证编译工具
gcc --version
g++ --version
cmake --version
make --version

# 验证Python
python3 --version
pip3 --version

# 验证Git
git --version

# 验证虚拟环境
source ~/gcs_sim_env/bin/activate
python -c "import pymavlink; print('pymavlink OK')"
python -c "import mavsdk; print('mavsdk OK')"
python -c "import PyQt5; print('PyQt5 OK')"

如果所有命令都返回正常版本号，恭喜，基础环境搭好了。

    📌 核心要点：
    Ubuntu 20.04/22.04 LTS是首选，别追新版本
基础依赖用apt一键装，别手动编译
Python一定要用虚拟环境，保护系统
配好SSH密钥，后面拉代码省事
装完一定要验证，别留隐患

3.6 本章知识体系

下面这张图把整个环境准备流程串起来了。你照着这个顺序走，基本不会漏东西。

这张图从左到右、从上到下就是完整的搭建流程。你照着这个顺序走，每一步验证通过再往下，基本不会出问题。我每次搭新机器都拿这张图当checklist，省心得很。

📚 课程目录

3. 操作系统与基础软件准备

3.1 推荐操作系统版本

3.2 安装系统后的第一件事

3.3 Python环境配置

3.4 Git配置与SSH密钥

3.5 验证环境是否装好

3.6 本章知识体系