Ubuntu 22.04 下 PX4 无人机仿真环境搭建 (ROS2 Humble + Micro XRCE-DDS)

验证安装：

gz sim

成功启动后再次重启系统。

2. 安装 Micro XRCE-DDS Agent

在 ROS2 中，PX4 使用 uXRCE-DDS 中间件来允许在配套计算机上发布和订阅 uORB 消息，就像它们是 ROS2 话题一样。这提供了 PX4 和 ROS2 之间快速可靠的集成。

相比 MAVROS，Micro XRCE-DDS Agent 更轻量且适合分布式场景，但学习成本略高。以下是两者的核心差异对比：

• 下载源码：

git clone -b v2.4.2 https://github.com/eProsima/Micro-XRCE-DDS-Agent.git

• 编译：

cd Micro-XRCE-DDS-Agent
mkdir build
cd build
cmake ..
make

编译过程可能需要额外下载代码，耗时约 10-20 分钟。

如果遇到错误，可在 build 目录下执行以下命令修复 FastDDS 版本问题：

sed -i 's/checkout 2\.12\.x --/checkout v2.12.1 --/' ./fastdds/tmp/fastdds-gitclone.cmake
# 或者手动编辑 fastdds-gitclone.cmake 文件

• 安装：

sudo make install
sudo ldconfig /usr/local/lib/

3. 编译 PX4

cd ~/PX4_Firmware
make px4_sitl gz_x500

出现编译成功提示即表示完成。

常见问题处理：

1. OpenGL 渲染错误：若在虚拟机中遇到 OpenGL 相关报错，通常是因为开启了 3D 图形加速导致版本降低。需修改仿真启动脚本指定渲染引擎。

   打开文件：

   gedit ~/PX4_Firmware/ROMFS/px4fmu_common/init.d-posix/px4-rc.simulator
   

   找到第 73 行左右，将 -g 改为 -g --render-engine ogre：

   if [ -z "${HEADLESS}" ]; then
       ${gz_command}${gz_sub_command} -g --render-engine ogre &
   fi
   

2. gz_bridge 超时：如果编译过程中出现 Service call timed out 错误，可能是 gz_bridge 启动超时。请参考 PX4 官方 Issue 或社区解决方案调整参数后重新编译。

4. 通信测试

打开两个终端窗口：

终端一：启动 MicroXRCEAgent

MicroXRCEAgent udp4 -p 8888

终端二：启动仿真

cd ~/PX4_Firmware
make px4_sitl gz_x500

启动成功后，可以看到通信链路建立。

5. 官方 offboard 程序

• 创建工作空间：

mkdir -p ~/ros2_ws/src

• 下载源码：

cd ~/ros2_ws/src
git clone https://github.com/PX4/px4_msgs.git -b release/1.14
git clone https://github.com/PX4/px4_ros_com.git -b release/v1.14

• 编译：

cd ~/ros2_ws
colcon build

• 更新环境：

echo "source ~/ros2_ws/install/setup.bash" >> ~/.bashrc
source ~/.bashrc

6. offboard 测试

先启动 QGC，然后依次执行以下操作：

• 终端一：启动 MicroXRCEAgent

  MicroXRCEAgent udp4 -p 8888
  

• 终端二：启动仿真

  cd ~/PX4_Firmware
  make px4_sitl gz_x500
  

• 终端三：启动官方 offboard 案例（上升 5 米）

  ros2 run px4_ros_com offboard_control
  

注意：如果一段时间后无法起飞但程序正常，尝试重新编译并 source 环境后再试。

至此，PX4 无人机基本仿真环境已搭建完成，可在此基础上拓展自主飞行算法开发。

参考

• ROS 2 用户指南 | PX4 Guide
• PX4 ROS 2 User Guide v1.14
• PX4 documentation
• uXRCE-DDS
• Ubuntu Development Environment
• A new era for Gazebo