第3章环境搭建

第3章：环境搭建：Ubuntu系统安装、ROS Noetic安装、Python3与依赖库

说实话，环境搭建这事儿，看着简单，但坑是真不少。我见过太多同学，代码写得挺溜，结果卡在环境配置上，一卡就是好几天。咱们这节课，就把这些坑一个个填平。

3.1 为什么选Ubuntu 20.04？

你可能要问：为什么非得是Ubuntu 20.04？我用18.04或者22.04不行吗？

嗯，这里要注意。ROS Noetic官方只支持Ubuntu 20.04（Focal Fossa）。我当年刚入行时，图新鲜装了22.04，结果折腾了两天，ROS死活装不上。后来老老实实换回20.04，半小时搞定。说白了，做工程，稳定比版本新更重要。

核心要求：

操作系统：Ubuntu 20.04.6 LTS（64位）
内核版本：5.4.0 系列
磁盘空间：至少留出 40GB（建议 80GB+）
内存：8GB 起步，16GB 更舒服

3.2 Ubuntu 20.04 安装要点

我个人习惯用U盘做启动盘。工具推荐 Rufus（Windows）或者 balenaEtcher（跨平台）。

安装时，有几点你一定要注意：

分区方案：我建议 / 分区 30GB，/home 分区剩下的全给。swap 分区设成跟内存一样大就行。
软件源：安装完第一件事，换国内源。阿里云、清华、中科大，选一个离你近的。
显卡驱动：如果你用NVIDIA显卡，记得在「软件与更新」里勾选专有驱动。我曾经因为没装驱动，点云可视化卡成PPT。

小技巧：安装时断网，可以跳过下载更新，安装速度会快很多。装完再换源更新也不迟。

3.3 ROS Noetic 安装实战

ROS Noetic 是 ROS1 的最后一个长期支持版本。为什么选它？因为目前大部分激光雷达的驱动和算法包，还是基于 ROS1 开发的。你想想看，如果选 ROS2，很多现成的工具包都用不了，那得多麻烦。

安装步骤其实就几条命令：

# 1. 设置软件源
sudo sh -c 'echo "deb http://packages.ros.org/ros/ubuntu $(lsb_release -sc) main" > /etc/apt/sources.list.d/ros-latest.list'

# 2. 添加密钥
sudo apt-key adv --keyserver 'hkp://keyserver.ubuntu.com:80' --recv-key C1CF6E31E6BADE8868B172B4F42ED6FBAB17C654

# 3. 更新并安装完整桌面版
sudo apt update
sudo apt install ros-noetic-desktop-full

# 4. 初始化 rosdep
sudo rosdep init
rosdep update

# 5. 设置环境变量
echo "source /opt/ros/noetic/setup.bash" >> ~/.bashrc
source ~/.bashrc

# 6. 安装构建工具
sudo apt install python3-rosdep python3-rosinstall python3-rosinstall-generator python3-wstool build-essential

避坑指南：我曾经在 rosdep init 这一步卡了半小时。如果你遇到网络问题，可以试试：

sudo apt install python3-rosdep2
sudo rosdep init --rosdistro noetic
rosdep update

如果还是不行，大概率是网络问题。换个时间段，或者挂个代理试试。

3.4 Python3 与依赖库

ROS Noetic 默认就是 Python3，这点比 Melodic 舒服多了。不过，系统自带的 Python3 版本是 3.8，够用。

咱们做点云处理，核心依赖就三个：

库名	版本要求	用途
numpy	≥1.19.5	点云数据矩阵运算
open3d	≥0.13.0	点云可视化、IO、处理
pandas	≥1.3.0	标注数据表格管理

安装命令很简单：

# 先升级 pip
python3 -m pip install --upgrade pip

# 安装核心库
pip3 install numpy==1.21.0
pip3 install open3d==0.15.2
pip3 install pandas==1.3.5

# 验证安装
python3 -c "import numpy; print(numpy.__version__)"
python3 -c "import open3d; print(open3d.__version__)"
python3 -c "import pandas; print(pandas.__version__)"

个人经验：我建议用虚拟环境。虽然 ROS 的 Python 环境比较特殊，但我们可以用 venv 来隔离项目依赖：

sudo apt install python3-venv
python3 -m venv lidar_env
source lidar_env/bin/activate
pip3 install numpy open3d pandas

这样就算装坏了，删掉重来就行，不影响系统环境。

3.5 验证你的环境

装完别急着走。咱们跑个简单的测试，确保所有东西都正常：

# 测试 ROS
roscore &
rosnode list
# 应该输出 /rosout

# 测试 Open3D
python3 -c "
import open3d as o3d
import numpy as np

# 生成随机点云
points = np.random.rand(100, 3)
pcd = o3d.geometry.PointCloud()
pcd.points = o3d.utility.Vector3dVector(points)
print('点云点数:', len(pcd.points))
print('环境搭建成功！')
"

如果看到「环境搭建成功！」，恭喜你，基础环境已经就绪。

总结一下：

Ubuntu 20.04 是基石，别贪新
ROS Noetic 安装就那几步，耐心点
Python3 依赖库用 pip 装，版本别乱改
装完一定要验证，别留隐患

环境搭好了，后面咱们就能专心搞点云标注了。说实话，这一步虽然枯燥，但基础打牢了，后面会顺很多。

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