PX4 + Gazebo + MAVROS 自定义无人机仿真控制指南
在准备进行无人机仿真时，往往会遇到官方默认模型无法满足需求的情况。如果依赖特定公司的私有软件栈，后续开源或迁移会非常困难。本文将从小白视角出发，介绍如何搭建基于 ROS、PX4 和 Gazebo 的通用仿真环境，实现自定义无人机（如 P230）的控制。
一、核心组件关系解析
在 SITL（Software-in-the-loop，软件在环）仿真中，各组件通过 MAVLink 协议通信。理解数据流向是调试的关键：
1.1 Gazebo 与 PX4 通信
Gazebo 作为物理引擎，负责模拟无人机的动力学和环境。由于 ROS 系统的特性，Gazebo 不能直接像其他模拟器那样通过 MAVLink API 通信，而是需要通过 ROS 插件封装后与 PX4 交互。
1.2 PX4 与 QGroundControl 通信
地面站 QGC 与飞控 PX4 之间通常使用 UDP 协议传输数据，统一由 MAVLink 协议规范。
- UDP 端口 14540-14549：用于 PX4 与外部设备或 Offboard 模式通信。
- UDP 端口 14550：用于 PX4 与地面站（QGC）通信，支持遥控手柄控制。
- TCP 端口 4560：用于与模拟器通信。
1.3 架构总结
要实现自定义无人机控制，核心链路如下：
QGC <---MAVROS---> PX4 <---MAVROS+ROS---> Gazebo
其中 Gazebo 加载模型，PX4 运行 SITL 程序，MAVROS 充当桥接角色。
二、环境搭建与实现步骤
以下以 Ubuntu 20.04 环境为例，适配 Gazebo 11 和 PX4 V1.13。
2.1 仿真环境配置
- 操作系统：Ubuntu 20.04
- ROS 版本：Noetic
- PX4 版本：V1.13（该版本对 Gazebo 11 兼容性较好）
- Gazebo 版本：11
2.2 模型建立
获取无人机模型文件（SDF 格式）。如果你会使用 SolidWorks，也可以自行建模并参考 Iris 模型的 SDF 参数进行修改。
将模型文件整理到工作空间下，建议目录结构如下：
config：配置文件launch：启动文件scripts：脚本文件src：源代码worlds：存放世界文件和模型
创建 p230.world 文件，内容示例如下：
<?xml version = "1.0" ?>
<sdf version ="1.7">
<world name = "p230_world">
<scene>
<ambient>1.0 1.0 1.0 1
0.9 0.9 0.9 1
false
model://ground_plane
model://sun
model://p230
p230_drone
0 0 0.5 0 0 0
false
0.001
1
1000
