PX4与Gazebo硬件在环（HITL）仿真：垂直起降无人机仿真配置指南

本文详细介绍了基于PX4飞控与Gazebo仿真器，对标准垂直起降（VTOL）无人机进行硬件在环（HITL）仿真的完整流程。通过此方法，可以在连接真实飞控硬件的情况下，于仿真环境中安全地测试飞行控制算法与整机性能。

仿真环境

为了确保仿真顺利进行，请预先准备好以下软硬件环境：

教程步骤

1. 烧录飞控固件

1. 使用USB线将Pixhawk飞控连接至电脑。
2. 打开QGroundControl地面站。
3. 点击左上角“Q”图标，依次点击 Vehicle Setup > Firmware。
4. 界面右侧将弹出固件设置选项，选择 PX4 Pro Stable Release v1.12.3，点击 OK 开始下载并烧录固件。

2. 配置无人机机型

固件烧录完成后，重新连接飞控，进行机型选择：

1. 在QGC中点击 Airframe（机型）。
2. 在列表中选择 HIL Standard VTOL QuadPlanner。
3. 点击右上角的 Apply and Restart，应用配置并重启飞控。

飞控重启后，进入 Summary 概览页面，确认机型已正确设置为 Standard VTOL。

3. 准备并启动Gazebo仿真环境

本步骤需要在PX4-Autopilot项目目录中进行操作，主要涉及Python脚本与编译命令。

1. 初始化子模块：进入 PX4-Autopilot/Tools/sitl_gazebo/ 目录。如果该目录为空，请先运行以下命令初始化子模块：

   git submodule init && git submodule update

2. 编译生成SDF模型文件：返回至 PX4-Autopilot 根目录，执行以下编译命令以生成仿真所需的模型文件：

   make clean && make distclean && DONT_RUN=1 make px4_sitl_default gazebo

3. 定位并修改SDF文件：编译完成后，进入以下路径找到VTOL的模型文件：

   PX4-Autopilot/Tools/sitl_gazebo/models/standard_vtol/standard_vtol.sdf

   在该文件中，找到并确保以下参数被正确设置，以启用与飞控的硬件在环通信：

   <serialEnabled>1</serialEnabled>

4. 运行硬件在环仿真

完成上述配置后，即可启动HITL仿真。在 PX4-Autopilot 根目录下运行以下命令：

make px4_sitl_default gazebo

此时，Gazebo将启动并加载VTOL无人机模型，同时与已连接且配置好的真实Pixhawk飞控建立通信，开始硬件在环仿真。

常见问题与解决

• 飞控连接或通信异常：尝试重新插拔USB线或重启电脑。这通常能解决网络与系统层面的临时识别问题。
• QGC版本差异：不同版本的QGC地面站界面可能略有不同，但核心配置流程（固件烧录、机型选择）基本一致，请根据实际界面提示进行操作。
• Gazebo模型未加载：请严格按照步骤3执行编译命令，确保 standard_vtol.sdf 文件被正确生成。

通过以上步骤，你可以成功搭建一个连接真实飞控的VTOL无人机Gazebo仿真环境，为后续的算法验证和系统测试打下坚实基础。