Ubuntu 20.04 + ROS Noetic 下的 PX4-v1.13 与 Gazebo 11 联合仿真环境配置指南

一、引言

随着机器人技术的快速发展，仿真环境在机器人研究和开发过程中发挥着越来越重要的作用。PX4（Pixhawk 4）是一个功能强大的无人机飞行控制器，而Gazebo 是一个开源的机器人仿真平台。通过将它们与 ROS（Robot Operating System）结合使用，可以构建一个高度逼真的机器人仿真环境，用于测试算法、验证系统设计等。

二、系统准备

在开始配置之前，请确保您已经安装了 Ubuntu 20.04 操作系统，并且已经正确配置了 ROS Noetic。您还需要安装 PX4-v1.13 和 Gazebo 11。

三、安装 Gazebo 11

1. 打开终端，更新软件包列表：

   sudo apt update

2. 安装 Gazebo 11 和相关依赖：

   sudo apt install gazebo11 gazebo11-plugins gazebo11-ros-pkgs gazebo11-ros-control ros-noetic-gazebo-ros-control ros-noetic-gazebo-ros-pkgs

3. 配置环境变量：

   编辑 ~/.bashrc 文件，添加以下内容：

   export GAZEBO_MODEL_PATH=$GAZEBO_MODEL_PATH:/opt/ros/noetic/share/gazebo-11/models
   source /opt/ros/noetic/setup.bash

   然后运行 source ~/.bashrc 使更改生效。

四、安装 PX4-v1.13

1. 下载 PX4-v1.13 的源码包：

   wget https://github.com/PX4/Firmware/releases/download/v1.13.0/px4-v1.13.0-posix-sitl_gazebo.tar.gz

2. 解压源码包到工作空间目录：

   mkdir -p ~/Firmware/src
   cd ~/Firmware/src
   tar -xzf ~/px4-v1.13.0-posix-sitl_gazebo.tar.gz

3. 构建 PX4：

   cd ~/Firmware
   make posix gazebo

   构建过程可能需要一段时间，完成后，您将在 build/posix_sitl_gazebo 目录下找到可执行文件。

五、配置联合仿真环境

1. 启动 ROS 核心：

   roscore

2. 启动 Gazebo 仿真环境：

   gazebo

3. 启动 PX4 仿真：

   source ~/Firmware/Tools/setup_gazebo.bash
   make posix_sitl_gazebo

   这将启动 PX4 的仿真，并将其与 Gazebo 连接。

六、验证仿真环境

现在，您应该能够在 Gazebo 中看到一个无人机模型，并且可以通过 ROS 控制该模型。您可以使用 RViz 来可视化传感器数据和飞行轨迹，或者使用 rosrun 命令发送控制命令来操纵无人机。

七、结论

通过本文的指导，您已经成功地在 Ubuntu 20.04 + ROS Noetic 上配置了 PX4-v1.13 和 Gazebo 11 的联合仿真环境。您可以使用这个强大的仿真平台来测试您的无人机算法，并在真实环境部署之前进行充分的验证。

八、后续步骤

接下来，您可以进一步探索 PX4 和 Gazebo 的高级功能，如添加自定义传感器、修改无人机模型、集成其他 ROS 包等。您还可以参考 PX4 和 Gazebo 的官方文档，获取更多关于这些工具的详细信息和示例。

九、参考资料

• PX4 官方文档
• [Gazebo 官方文档](http://gazebosim.org/