在 VMware Ubuntu 22.04.5 上搭建 Gazebo Harmonic + Ardupilot SITL 仿真环境教程

Hopeless Loop

已于 2025-07-10 18:25:32 修改

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分类专栏：无人机仿真文章标签： ubuntu linux 运维无人机经验分享

于 2025-07-10 18:17:14 首次发布

本文链接：https://blog.youkuaiyun.com/Hopeless_Loop/article/details/149255595

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简介

本教程旨在指导用户在 VMware 虚拟机中的 Ubuntu 22.04.5 系统上，从零开始搭建一套完整的 Ardupilot 软件模拟环 (Software In The Loop，SITL)与 Gazebo Harmonic 的仿真环境。通过本教程，您将能够模拟一架多旋翼无人机，并通过 Ardupilot 固件进行控制，为后续的算法开发、飞行测试和学习研究打下坚实的基础。

主要软件版本

操作系统：Ubuntu 22.04.5 LTS
仿真平台：Gazebo Harmonic
飞控固件：Ardupilot

环境搭建

这部分将指导您安装所有必要的软件和库。

安装 Gazebo Harmonic

注：此处安装的是长期支持版本的 Gazebo Harmonic，仅支持Ubuntu 22.04及以上系统。

1. 更新软件源并安装必要依赖

sudo apt update && sudo apt install -y curl

2. 添加 Gazebo 软件源的 GPG 密钥

sudo curl https://packages.osrfoundation.org/gazebo.gpg --output /usr/share/keyrings/pkgs-osrf-archive-keyring.gpg

3. 将软件源添加到系统中

echo "deb [arch=$(dpkg --print-architecture) signed-by=/usr/share/keyrings/pkgs-osrf-archive-keyring.gpg] http://packages.osrfoundation.org/gazebo/ubuntu-stable $(lsb_release -cs) main" | sudo tee /etc/apt/sources.list.d/gazebo-stable.list > /dev/null

4. 更新软件源并安装 Gazebo

sudo apt-get update
sudo apt-get install -y gz-harmonic

安装 Ardupilot

1. 安装git

sudo apt install -y git

2. 拉取Ardupilot源码

cd ~
git clone --recurse-submodules --depth=1 https://github.com/ArduPilot/ardupilot.git

3. 使用Ardupilot自带脚本安装依赖

cd ~/ardupilot
./Tools/environment_install/install-prereqs-ubuntu.sh -y

4. 重新加载环境变量

. ~/.profile

5. 注销当前用户并重新登录，使环境变量持久化

6. 配置并编译多旋翼的环境

cd ~/ardupilot
./waf configure --board sitl
./waf copter

安装 Ardupilot Gazebo 插件

1. 安装依赖

sudo apt install -y libgz-sim8-dev rapidjson-dev
sudo apt install -y libopencv-dev libgstreamer1.0-dev libgstreamer-plugins-base1.0-dev gstreamer1.0-plugins-bad gstreamer1.0-libav gstreamer1.0-gl

2. 拉取Gazabo插件源码

cd ~
git clone --depth=1 https://github.com/ArduPilot/ardupilot_gazebo.git

3. 编译插件

cd ardupilot_gazebo
mkdir build && cd build
cmake .. -DCMAKE_BUILD_TYPE=RelWithDebInfo
make -j$(nproc)

4. 配置环境变量

echo 'export GZ_SIM_SYSTEM_PLUGIN_PATH=$HOME/ardupilot_gazebo/build:${GZ_SIM_SYSTEM_PLUGIN_PATH}' >> ~/.bashrc
echo 'export GZ_SIM_RESOURCE_PATH=$HOME/ardupilot_gazebo/models:$HOME/ardupilot_gazebo/worlds:${GZ_SIM_RESOURCE_PATH}' >> ~/.bashrc
echo 'export GZ_VERSION=harmonic' >> ~/.bashrc && source ~/.bashrc

运行 SITL 仿真

环境搭建完毕后，我们分两步来启动并运行仿真。

启动 Gazebo 仿真环境

首先，我们需要启动 Gazebo 并加载无人机模型和场景。

此处需要指定使用 orge 引擎渲染，而不是默认的 orge2 引擎。因为 Vmware 虚拟机使用 orge2 渲染会出现问题。

gz sim -v4 -r iris_runway.sdf --render-engine ogre

成功后，您应该能看到一个 Gazebo 窗口，其中包含一条跑道和一架 Iris 四旋翼无人机。

启动 Ardupilot SITL 并连接到 Gazebo

保持上一步的 Gazebo 窗口开启，打开一个新的终端，执行以下命令来启动 Ardupilot SITL 实例，并使其自动连接到正在运行的 Gazebo 仿真器。

sim_vehicle.py -v ArduCopter -f gazebo-iris --model JSON --map --console

命令执行后，您会看到 SITL 开始加载参数，并最终在终端中显示飞控状态。同时，会弹出一个地图窗口，显示无人机的虚拟 GPS 位置。这表明 Ardupilot 已经成功接管了 Gazebo 中的无人机模型。

仿真测试

在启动Ardupilot STIL的终端依次输入下面内容，测试 Gazebo 中的无人机能否正常起飞：

mode guided
arm throttle
takeoff 5

常见问题 (FAQ)

Gazebo 启动后卡死？

这通常是由于 VMware 虚拟机的 3D 图形加速与 Gazebo 的默认渲染引擎 ogre2 兼容性不佳导致。请务必在启动命令中加入 --render-engine ogre 参数，强制使用兼容性更好的 ogre 引擎。

Gazebo 运行卡顿？

确保虚拟机的“3D图形加速”选项已启用。操作路径：虚拟机设置 > 显示器 > 加速3D图形。