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前言
搭建 PX4 仿真环境一个有挑战性的过程，如果没有一个有经验的人来带的话会走很多弯路。我在搭建 PX4 仿真环境的时候，不知道 Linux、ROS、git，语言也只会一个 C 语言，没有任何无人机基础，纯小白一个，靠着自学与网上的各种教程，花了一两个月才搭好基本的仿真环境框架。我会将搭建步骤一步步演示，强烈建议大家看看 环境建议 这一节，概念的话了解就行。
搭建仿真环境系列教程👇
ubuntu 搭建 PX4 无人机仿真环境 (1) —— 概念介绍
ubuntu 搭建 PX4 无人机仿真环境 (2) —— MAVROS 安装
ubuntu 搭建 PX4 无人机仿真环境 (3) —— ubuntu 安装 QGC 地面站
ubuntu 搭建 PX4 无人机仿真环境 (4) —— 仿真环境搭建
ubuntu 安装 ROS melodic(最新、超详细图文教程)
概念介绍
在搭建环境之前还是希望大家能看看这些概念，避免大家概念模糊。
- PX4
所谓无人机的飞控，就是无人机的飞行控制系统。无人机飞控能够稳定无人机飞行姿态，并能控制无人机自主或半自主飞行，是无人机的大脑。而 PX4 是自动驾驶仪软件（或称为固件），基于 Nuttx 实时操作系统开发的，可以驱动无人机或无人车。它是 Pixhawk 的原生固件，虽然起步比 APM 晚。它与地面站（地面控制站）在一起组成一个完全独立的自动驾驶系统。它是一个在 GitHub 上开源的一个项目，项目地址 , 还有官方参考文档 (这里建议新手多看看官方文档)。
- QGC
QGC 地面站是 Dronecode 地面控制站称为 QGC 地面站 。它是基于 Qt 开发的。如果使用的是 PX4 固件 ，建议使用 QGC 地面站 。使用者可以用 QGroundControl 将 PX4 固件加载（烧写）到飞行器控制硬件上，可以设置飞行器，更改不同参数，获取实时飞行信息以及创建和执行完全自主的任务，如航点规划。QGroundControl 是跨平台的，可以在 Windows，Android，MacOS 或 Linux 上运行。它是一个在 GitHub 上开源的一个项目，项目地址 , 还有官方参考文档
- MAVSDK
MAVSDK 基于 Mavlink 协议的 sdk 包，可以使机载电脑与 MAVLink 协议兼容的无人机通信，从而控制无人机。多用于 PX4 固件 ，它最初是使用 C++ 写的，经过发展，现在已经支持 Python、Java、C#、Rust、Swift、Go、JavaScript，适合多平台开发。它是一个在 GitHub 上开源的一个项目，mavlink/MAVSDK: API and library for MAVLink compatible systems ，还有官方参考 Introduction · MAVSDK Guide
- APM
Ardupilot Mega 或称为 APM 也是一款自驾仪软件，是早在 2007 年由 DIY 无人机社区 (DIY Drones) 推出的飞控产品。APM 刚开始是基于 Arduino 的开源平台，后来软件代码不断状大，原来的硬件不能胜任最新代码，再后来开发者就把 Ardupilot 代码转移到了 Pixhawk 平台上，基于 Nuttx 实时操作系统，兼容了 Pixhawh 硬件平台。目前主要是支持的 5 种设备的目录包括 ArduPlane(固定翼)、ArduCopter(直升机 / 多旋翼)、APMrover2、AntennaTracker、ArduSub。它是一个在 GitHub 上开源的一个项目，项目地址 , 还有官方参考文档 。
- MP
Misson Planner 简称 MP ，是 Windows 平台运行的一款 APM/PIX 的专属地面站，基于 C# 开发的，对于 Windows 兼容更好，其他平台也可以运行，但兼容性不是很好。如果使用 APM 固件 ，建议使用 MP 地面站 。它的基本功能与 QGC 是一样的，虽然功能强大多样，但是太冗余。它是一个在 GitHub 上开源的一个项目，项目地址 , 还有官方参考文档
- Dronekit
DroneKit 是一款 Python 语言的无人机开发库，同样基于 Mavlink 协议，可以对使用 MAVLink 通讯协议的 ArduPilot 和 PX4 无人机进行控制，多用于 ArduPilot 固件 。它最初是使用 Python 编写的，后面也支持了 Java，跨平台性没有 MAVSDK 好，但个人觉得更容易上手。它是一个在 GitHub 上开源的一个项目，DroneKit-Python library for communicating with Drones via MAVLink. , 还有官方参考 DroneKit-Python’s documentation
- MAVROS
MAVROS 是一个 ROS（Robot Operating System）软件包 ，它提供了一组 ROS 节点，可以将 ROS 系统与 MAVLink 协议兼容的无人机（例如 Pixhawk）集成在一起，所以不管是什么固件，只要是支持 MAVLink 协议，都可以用 MAVROS。通过 MAVROS，ROS 系统可以与无人机通信，接收和发送 MAVLink 消息，控制无人机的姿态、速度和位置等。MAVROS 也提供了许多其他功能，例如姿态解算、飞行模式切换、航点导航和状态反馈等。
MAVROS 的设计旨在使它易于与 ROS 系统集成，它提供了一组简单的 ROS 服务和 ROS 消息，可以用于机载电脑与无人机进行通信和控制无人机 ，实现无人机的自主飞行。此外，MAVROS 还提供了一组 C++ API 和 Python API，使开发人员可以轻松地编写自己的 ROS 节点，使用 MAVLink 协议控制无人机。
环境建议
大家安装的时候可能会碰到跟教程的步骤一样但是运行出错的问题，这大概率就是环境问题，只要环境选好了，就会少很多麻烦。
- Ubuntu：
对于新手直接用在虚拟机里装 ubuntu 就可以，如果后续对仿真的性能有要求，可以在自己的笔记本上装双系统，或者组个 Linux 主机也行。至于 ubuntu 的版本 我目前接触到的最多的是 18.04 (ROS1 melodic) 和 20.04(ROS1 noetic) ，而 PX4 官方目前的最新稳定版固件 (v1.14) 也只支持 18.04 、20.04 、22.04 。大家可以根据自己需要自行选择，但是目前不建议使用 ROS2 ，因为现在 ROS2 的一些资料不如 ROS1 多，而且有些功能包还没有很好的移植过去，所以推荐用 ROS1。
- 依赖安装：
在正式安装之前还需要安装很多依赖，官方也提供了一个安装脚本，里面包括需要的 python 包、软件库、交叉编译器，gazebo 等 ，脚本会根据你的 ubuntu 的版本自行选择安装。建议大家使用他提供的脚本就行，使用方法可以看这篇文章👇
ubuntu 搭建 PX4 无人机仿真环境 (4) —— 仿真环境搭建
- 交叉编译器：
交叉编译器可以将宿主机上的程序编译后，能够在目标机上运行。一般是在 x86 架构 的平台上写好程序，然后用交叉编译器编译，再将可执行文件烧到 arm 架构 的平台上。如果想自己编译飞控固件烧到飞控上，就需要安装交叉编译器。
（建了个交流群，方便大家交流学习 😁）
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Keep learning！
参考
Introduction · MAVSDK Guide (mavlink.io)
DroneKit-Python’s documentation
Plane documentation (ardupilot.org)
PX4（Pixhawk）和 Audupilot（APM）的区别与联系
ArduPilot 与 Pixhawk 什么关系？ - 知乎 (zhihu.com)
贡献者
RainbowRain9
Cai Hongyu