AirSIM+PX4+QGC无人机仿真环境

PX4 + AirSim + QGC 仿真环境搭建完整指南

本文档记录了在 Windows 11 + WSL2 (Ubuntu 22.04/24.04) 环境下，从零开始搭建 PX4 v1.15.2、AirSim v1.8.1 和 QGC 仿真环境的完整过程。

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📌 目录

1. 环境要求
2. 软件安装
3. [AirSim 配置](#AirSim 配置)
4. [PX4 配置](#PX4 配置)
5. [QGC 配置](#QGC 配置)
6. 启动流程
7. 常见问题与解决方案
8. 参考资源

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环境要求

项目	要求
系统	Windows 11
磁盘空间	80GB+
WSL	WSL2 (Ubuntu 22.04/24.04)
仿真引擎	Unreal Engine 4.27
IDE	Visual Studio 2022
飞控固件	PX4 v1.15.2
仿真插件	AirSim v1.8.1
地面站	QGroundControl

VS2022 必需组件

• ✅ .NET 桌面应用开发
• ✅ 使用 C++ 的桌面应用开发

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软件安装

1. Visual Studio 2022

下载并安装 VS2022，安装时勾选：

• ".NET 桌面应用开发"
• "使用 C++ 的桌面应用开发"

2. Unreal Engine 4.27

• 从整合包直接安装，选择 UE 4.27 版本引擎
• 或通过 Epic Games Launcher 安装

3. WSL Ubuntu 安装

查看可用发行版

wsl --list --online

安装 Ubuntu

wsl --install -d Ubuntu-22.04

离线安装方式

下载离线包：

• Ubuntu 官方 22.04 WSL 镜像
• 清华大学镜像站

# 创建安装目录
mkdir C:\WSL\Ubuntu2204

# 导入镜像
wsl --import Ubuntu-22.04 C:\WSL\Ubuntu2204 "下载路径\ubuntu-22.04.5-wsl-amd64.wsl" --version 2

# 启动并创建用户
wsl -d Ubuntu-22.04 -u root
adduser <用户名>
passwd <用户名>

# 以普通用户登录
wsl -d Ubuntu-22.04 -u <用户名>

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AirSim 配置

编译 AirSim

重要 ：必须在 x64 Native Tools Command Prompt for VS 2022 中运行

cd AirSim-1.8.1-windows
build.cmd

配置 settings.json

配置文件位置：C:\Users\<你的用户名>\Documents\AirSim\settings.json

{
    "SettingsVersion": 1.2,
    "SimMode": "Multirotor",
    "ClockType": "SteppableClock",
    "Vehicles": {
        "PX4": {
            "VehicleType": "PX4Multirotor",
            "UseTcp": true,
            "TcpPort": 4560,
            "LockStep": true,
            "LocalHostIp": "0.0.0.0"   // 关键：监听所有接口
        }
    }
}

或（将整合包里的setting内容黏贴进去，将"LocalHostIp"改成"0.0.0.0"）

打开 Unreal 项目

\AirSim-1.8.1-windows\Unreal\Environments\Blocks\Blocks.uproject

用 UE4 打开，点击运行即可。

成功连接显示：

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PX4 配置

1. 复制并解压 PX4 源码

# 从 Windows 复制到 WSL
sudo mv /mnt/c/Users/<用户名>/Desktop/px4v1.15.2.zip ~/

# 解压
unzip px4v1.15.2.zip -d ~/
cd ~/px4v1.15.2

2. 安装系统依赖

sudo apt update
sudo apt install -y \
    python3-empy python3-packaging python3-kconfiglib \
    python3-jinja2 python3-jsonschema python3-toml \
    python3-serial python3-numpy python3-pyparsing \
    python3-yaml python3-argcomplete \
    cmake gcc g++ ninja-build git make \
    net-tools python3-venv

3. 创建 Python 虚拟环境

# 创建虚拟环境
python3 -m venv venv

# 激活虚拟环境
source venv/bin/activate

# 安装 Python 依赖
pip install kconfiglib empy packaging jinja2 jsonschema toml pyros-genmsg pyyaml future

4. 运行 PX4 安装脚本

bash ./Tools/setup/ubuntu.sh

5. 编译 PX4

make px4_sitl_default none_iris

成功标志 ：出现 pxh> 或 px4> 提示符

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QGC 配置

• 下载 Windows 版 QGroundControl
• 直接安装运行

1. 连接 QGC
   

打开 Windows 版 QGroundControl：

进入 Application Settings (应用设置) → Comm Links (通信连接)

点击 Add (添加)

配置：

Name: WSL_PX4

Type: UDP

Port: 14550

Server Address: 留空（或填 127.0.0.1）

点击 Connect

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启动流程

标准启动顺序（重要！）

顺序	操作	说明
1	启动 AirSim (UE4)	双击 Blocks.uproject 或按 F5
2	等待 AirSim 加载	看到 3D 场景出现
3	启动 PX4	make px4_sitl_default none_iris
4	等待连接成功	出现 pxh> 提示符
5	启动 MAVLink	mavlink start -p -u 14550 -t 172.25.143.255
6	连接 QGC	UDP 端口 14550
7	解锁起飞	在 QGC 中操作

PX4 常用控制命令

# 在 pxh> 提示符下输入
commander takeoff    # 起飞
commander land       # 降落
commander arm        # 解锁
commander disarm     # 上锁
vehicle status       # 查看状态
mavlink status       # 查看 MAVLink 状态

QGC 虚拟摇杆开启

1. 连接飞机后，点击左上角 Q 图标 → 应用设置
2. 勾选 "虚拟摇杆" (Virtual Joystick)
3. 返回飞行界面即可看到摇杆

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常见问题与解决方案

问题1：WSL 网络不通 / apt update 超时

现象 ：ping 8.8.8.8 不通，apt update 卡住

解决方案：

1. 关闭 Hyper-V 防火墙
2. 或在 WSL 设置中将网络模式改为 Net
   

WSL 网络配置 ：C:\Users\<用户名>\.wslconfig

[wsl2]
networkingMode=mirrored
dnsTunneling=true
firewall=true
autoProxy=true

问题2：pip install 报 externally-managed-environment

原因：Ubuntu 24.04 的 PEP 668 保护机制

解决方案：

# 方案一：使用 apt 安装
sudo apt install python3-<包名>

# 方案二：使用虚拟环境（推荐）
python3 -m venv venv
source venv/bin/activate
pip install <包名>

# 方案三：强制安装（不推荐）
pip install --break-system-packages <包名>

问题3：编译错误 module 'em' has no attribute 'RAW_OPT'

原因 ：empy 版本过高

解决方案：

pip uninstall empy em
pip install empy==3.3.4

问题4：AirSim 连接不上 PX4

现象 ：PX4 显示 Waiting for simulator to accept connection on TCP port 4560

解决方案：

1. 确保 AirSim 先启动

2. 修改 settings.json 中 "LocalHostIp": "0.0.0.0"

3. 在 PX4 启动前设置：

   export PX4_SIM_HOSTNAME=<Windows主机IP>

问题5：QGC 无法连接 / 无数据显示

解决方案：

# 在 PX4 控制台中执行
param set MAV_0_BROADCAST 1
mavlink stop-all
mavlink start -p -u 14550 -t 172.25.143.255

问题6：AirSim 中无人机显示为汽车

解决方案 ：修改 settings.json 中的 "SimMode": "Multirotor"

问题7：端口 4560 被占用错误

解决方案：

# Windows PowerShell 中
netstat -ano | findstr :4560
taskkill /PID <PID> /F
wsl --shutdown

问题8：QGC 中没有虚拟摇杆

解决方案：

1. 确保飞机已连接

2. QGC 设置中勾选"虚拟摇杆"

3. 检查 PX4 参数：

   param set COM_RC_IN_MODE 1

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参考资源

视频教程

保姆级教程！AirSIM+PX4+QGC从零开始搭建无人机仿真环境

资源下载

UP主准备了环境部署包，可关注后下载：

百度网盘：https://pan.baidu.com/s/1OE0Zxqfb_kOniaRDCZMDXQ?pwd=ytjy

关键路径汇总

组件	路径
AirSim 源码	D:\install\AirSim-1.8.1-windows
AirSim 配置	C:\Users\<用户名>\Documents\AirSim\settings.json
Unreal 项目	...\AirSim-1.8.1-windows\Unreal\Environments\Blocks\Blocks.uproject
PX4 源码	~/px4v1.15.2 (WSL 中)
QGC	Windows 桌面应用
WSL 网络配置	C:\Users\<用户名>\.wslconfig

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成功标志

当所有组件正常运行后，你应该看到：

组件	状态指示
AirSim	3D 场景显示，无人机模型
PX4 终端	pxh> 提示符，Simulator connected
MAVLink	mavlink status 显示广播地址
QGC	实时数据（姿态、高度、卫星数），虚拟摇杆可用
通信	可执行起飞、降落命令

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文档版本 ：1.0
最后更新 ：2026-05-17
测试环境：Windows 11 + WSL2 Ubuntu 24.04 + PX4 v1.15.2 + AirSim v1.8.1 + UE4.27