Ubuntu 22.04 基于 ROS2 Humble 搭建 PX4 无人机仿真环境 (含 Micro XRCE-DDS)

• 编译

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

注意：编译过程中可能会额外下载代码，耗时约 10-20 分钟。如果遇到 Fast DDS 版本冲突错误，可尝试以下修复方法：

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，将版本号改为 v2.12.1。

• 安装

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

编译 PX4

进入源码根目录执行编译命令：

cd ~/PX4_Firmware
make px4_sitl gz_x500

出现编译成功的提示即表示完成。

常见错误处理

1. OpenGL 渲染问题 如果在虚拟机中遇到渲染错误，通常是因为开启了 3D 图形加速导致 OpenGL 版本降低。需要修改仿真启动脚本指定渲染引擎：

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

找到相关行，添加 --render-engine ogre 参数：

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 或 gz_bridge failed to start，通常是桥接服务启动超时。参考 PX4 官方 Issue 或社区解决方案调整超时设置后重新编译。

通信测试

打开两个终端分别执行以下命令：

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

两者都启动后，观察日志确认通信正常。

官方 offboard 程序

为了进行控制测试，我们需要构建 ROS2 工作空间并编译官方示例。

• 创建工作空间

mkdir -p ~/ros2_ws/src
cd ~/ros2_ws/src

• 下载源码

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

offboard 测试

最后进行实际控制逻辑验证。先启动 QGC 地面站，然后依次打开三个终端：

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：运行 offboard 案例

ros2 run px4_ros_com offboard_control

此时无人机应能自动起飞并上升 5 米。如果一段时间后无法起飞但程序正常，可尝试重新编译并 source 环境后再试。

至此，PX4 无人机基本仿真环境搭建完成，你可以在此基础上拓展自己的仿真应用。

参考文档

• ROS 2 用户指南 | PX4 Guide
• PX4 ROS 2 User Guide v1.14
• uXRCE-DDS Documentation
• Ubuntu Development Environment
• A New Era for Gazebo