第3章基础环境搭建

3. 基础环境搭建：Ubuntu系统安装与配置、ROS/ROS2安装、依赖库安装

做飞控算法仿真，第一步就是把“厨房”搭好。我见过不少同学，算法写得挺漂亮，结果环境配了一周还没跑起来——嗯，这种挫败感我太懂了。今天咱们就把这套流程捋顺，保证你照着做，半天之内就能把基础环境跑通。

3.1 Ubuntu系统安装与配置

我个人习惯用 Ubuntu 20.04 LTS 或 22.04 LTS。为什么？因为ROS和ROS2对这两个版本支持最好。你想想看，如果选了个冷门版本，装个依赖库都要自己编译，那多折腾。

3.1.1 系统安装要点

磁盘分区：建议至少给Ubuntu留80GB空间。我刚开始做仿真时只分了40GB，结果装了几个数据集就满了，后来还得重新分区，麻烦得很。
交换分区：如果你的内存小于16GB，建议设置8GB左右的交换分区。编译大型项目时，内存不够会直接卡死。
网络配置：安装时连上网络，这样系统会自动下载语言包和驱动。省心。

3.1.2 系统配置优化

装好系统后，别急着装ROS。先把系统源换成国内的，比如清华源或阿里源。为什么呢？因为默认源在国外，下载速度慢得让人抓狂。

# 备份原源
sudo cp /etc/apt/sources.list /etc/apt/sources.list.bak

# 替换为清华源（Ubuntu 20.04为例）
sudo sed -i 's/archive.ubuntu.com/mirrors.tuna.tsinghua.edu.cn/g' /etc/apt/sources.list
sudo sed -i 's/security.ubuntu.com/mirrors.tuna.tsinghua.edu.cn/g' /etc/apt/sources.list

# 更新
sudo apt update && sudo apt upgrade -y

我的小技巧：更新完系统后，顺手装个 vim、git、curl 这些基础工具。后面编译代码、下载依赖都会用到。

3.2 ROS/ROS2安装

这里有个选择问题：用ROS1还是ROS2？我的建议是——新项目直接用ROS2。ROS1虽然生态成熟，但官方已经宣布2025年停止维护了。你想想看，学一个即将被淘汰的东西，多不划算。

3.2.1 ROS2安装步骤（以Humble为例）

ROS2的安装其实很简单，但有几个坑要注意。我曾经在安装时忘了设置locale，结果编译时一堆乱码报错，查了半天才发现是编码问题。

# 1. 设置locale
sudo apt update && sudo apt install locales
sudo locale-gen en_US en_US.UTF-8
sudo update-locale LC_ALL=en_US.UTF-8 LANG=en_US.UTF-8
export LANG=en_US.UTF-8

# 2. 添加ROS2源
sudo apt install software-properties-common
sudo add-apt-repository universe
sudo apt update && sudo apt install curl -y
sudo curl -sSL https://raw.githubusercontent.com/ros/rosdistro/master/ros.key -o /usr/share/keyrings/ros-archive-keyring.gpg
echo "deb [arch=$(dpkg --print-architecture) signed-by=/usr/share/keyrings/ros-archive-keyring.gpg] http://packages.ros.org/ros2/ubuntu $(lsb_release -cs) main" | sudo tee /etc/apt/sources.list.d/ros2.list > /dev/null

# 3. 安装ROS2
sudo apt update
sudo apt install ros-humble-desktop -y

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

注意：如果你用的是Ubuntu 22.04，ROS2 Humble是最佳选择。如果是20.04，建议用Galactic或Foxy。别混着用，否则依赖冲突会让你怀疑人生。

3.2.2 验证安装

装完之后，跑个小例子验证一下。我最喜欢用 talker-listener 这个经典例子，简单直观。

# 终端1：启动talker
ros2 run demo_nodes_cpp talker

# 终端2：启动listener
ros2 run demo_nodes_py listener

如果能看到“I heard: Hello World”这样的输出，说明ROS2已经跑起来了。嗯，到这里，你的仿真环境就有了“通信骨架”。

3.3 依赖库安装

飞控算法仿真离不开几个核心库。说白了，这些库就是你的“工具箱”。我整理了一个清单，你照着装就行。

库名	用途	安装命令
Eigen3	线性代数运算（矩阵、向量）	`sudo apt install libeigen3-dev`
Gazebo	物理仿真环境	`sudo apt install gazebo11`
PCL	点云处理	`sudo apt install libpcl-dev`
OpenCV	图像处理	`sudo apt install libopencv-dev`
yaml-cpp	配置文件解析	`sudo apt install libyaml-cpp-dev`
Boost	C++基础库（线程、文件系统等）	`sudo apt install libboost-all-dev`

  避坑指南：我曾经在装Eigen3时，直接从GitHub拉源码编译，结果版本不对导致编译报错。后来发现直接用apt安装就没事。所以，能用apt就别自己编译，省时间。

3.4 环境验证：跑一个简单的飞控仿真

环境搭好了，总得跑个东西验证一下吧？我习惯用 PX4-Autopilot 的仿真来测试。虽然咱们后面会详细讲，但这里先让你感受一下。

# 克隆PX4代码
git clone https://github.com/PX4/PX4-Autopilot.git --recursive
cd PX4-Autopilot

# 编译
make px4_sitl gazebo

如果编译成功，你会看到Gazebo界面弹出来，一架无人机出现在场景中。嗯，看到那个画面，你就知道——环境搭好了，可以开始搞算法了。

3.5 本章知识体系

下面这张图，是我自己总结的“环境搭建全景图”。你照着这个逻辑走，就不会乱。

这张图其实就三件事：系统 → 中间件 → 依赖库。你按这个顺序走，每一步都验证一下，基本不会出大问题。

我的经验：环境搭建最忌讳“一口气装完”。我见过太多人把所有东西装完，然后编译报错，根本不知道是哪个环节出了问题。正确的做法是：装一步，验证一步。比如装完ROS2，先跑个talker-listener；装完Gazebo，先打开看看能不能加载模型。这样出了问题，你马上就知道是哪里卡住了。

好了，环境搭好了，咱们就可以开始搞真正的飞控算法了。下一章，我会带你搭建一个完整的仿真工作流，从代码编写到仿真验证，一条龙走通。

📚 课程目录

3. 基础环境搭建：Ubuntu系统安装与配置、ROS/ROS2安装、依赖库安装

3.1 Ubuntu系统安装与配置

3.1.1 系统安装要点

3.1.2 系统配置优化

3.2 ROS/ROS2安装

3.2.1 ROS2安装步骤（以Humble为例）

3.2.2 验证安装

3.3 依赖库安装

3.4 环境验证：跑一个简单的飞控仿真

3.5 本章知识体系