# WSL2中rviz图形界面完整解决方案：从段错误到完美运行

## 📖 背景介绍

在WSL2（Windows Subsystem for Linux 2）环境中运行ROS的rviz可视化工具时，经常会遇到段错误（Segmentation fault）问题。这个问题的根源在于WSL2的图形系统架构与原生Linux环境的差异，特别是OpenGL和X11的实现方式。

### 问题现象

运行`rviz`时出现以下错误：

```
[INFO] [1765460616.843332000]: Forcing OpenGl version 0.
Segmentation fault (core dumped)
```



### 为什么会出现这个问题？

1. **WSL2的图形架构限制**：
   - WSL2默认不支持硬件加速的OpenGL
   - 需要通过X11转发在Windows端显示图形界面
   - 不同的X11服务器实现（MobaXterm、VcXsrv、WSLg等）对OpenGL的支持程度不同

2. **OGRE渲染引擎的兼容性**：
   - rviz使用OGRE 1.9.0作为3D渲染引擎
   - OGRE在初始化时需要正确检测OpenGL版本
   - 当OpenGL版本检测失败时，会强制使用版本0，导致段错误

3. **X11服务器的差异**：
   - 不同的X11服务器对GLX（OpenGL Extension to X11）的支持不同
   - 某些X11服务器可能不支持现代GLX扩展
   - 间接渲染vs直接渲染的处理方式不同

## 🔍 技术原理深度解析

### OpenGL渲染流程

在WSL2中，rviz的渲染流程如下：

```
rviz应用程序
    ↓
OGRE渲染引擎
    ↓
GLX (OpenGL Extension to X11) - 创建OpenGL上下文
    ↓
Mesa驱动 (软件渲染器 llvmpipe)
    ↓
X11协议传输
    ↓
Windows端的X11服务器 (MobaXterm/VcXsrv/WSLg)
    ↓
Windows桌面显示
```

### 关键问题点

1. **OpenGL版本检测失败**：
   - OGRE在初始化时调用`glGetString(GL_VERSION)`
   - 如果X11服务器或Mesa驱动返回的版本信息不正确，OGRE会报告"Forcing OpenGl version 0"
   - 这通常意味着OGRE无法创建有效的OpenGL上下文

2. **GLX上下文创建**：
   - GLX是连接X11和OpenGL的桥梁
   - 需要X11服务器支持必要的GLX扩展（如`GLX_ARB_create_context`）
   - 不同的X11服务器对这些扩展的支持程度不同

3. **软件渲染 vs 硬件渲染**：
   - WSL2中必须使用软件渲染（llvmpipe）
   - 硬件渲染需要通过WSLg或特殊配置
   - 软件渲染的性能较低，但兼容性更好

## 🛠️ 解决方案：两个专用脚本

### 脚本1：`run_rviz_wsl2.sh` - 通用WSL2脚本

**适用场景**：
- 使用WSLg（Windows 11）
- 使用VcXsrv
- 使用其他标准X11服务器
- Cursor终端等现代终端环境

**核心配置**：

```bash
export LIBGL_ALWAYS_SOFTWARE=1          # 强制软件渲染
export MESA_GL_VERSION_OVERRIDE=4.5     # OpenGL版本覆盖为4.5
export MESA_GLSL_VERSION_OVERRIDE=450    # GLSL版本覆盖为4.50
export GALLIUM_DRIVER=llvmpipe          # 使用llvmpipe驱动
export OGRE_RTT_MODE=Copy               # OGRE渲染目标模式
export __GLX_VENDOR_LIBRARY_NAME=mesa   # 使用Mesa库
```

**特点**：
- 配置简洁，适用于大多数X11服务器
- 依赖标准的Mesa软件渲染
- 兼容性较好

### 脚本2：`run_rviz_mobaxterm.sh` - MobaXterm专用脚本

**适用场景**：
- 专门针对MobaXterm的X11服务器（Moba/X）
- MobaXterm的X11服务器对某些GLX扩展的支持有限
- 需要额外的兼容性设置

**核心配置**（在通用脚本基础上增加）：

```bash
# 基础配置（与通用脚本相同）
export LIBGL_ALWAYS_SOFTWARE=1
export MESA_GL_VERSION_OVERRIDE=4.5
export MESA_GLSL_VERSION_OVERRIDE=450
export GALLIUM_DRIVER=llvmpipe
export OGRE_RTT_MODE=Copy
export __GLX_VENDOR_LIBRARY_NAME=mesa

# MobaXterm特殊配置
unset LIBGL_ALWAYS_INDIRECT              # 禁用间接渲染
export MESA_LOADER_DRIVER_OVERRIDE=llvmpipe  # 强制使用llvmpipe驱动
export __GL_SYNC_TO_VBLANK=0             # 禁用垂直同步
export __GL_ALLOW_UNOFFICIAL_PROTOCOL=0  # 禁用非官方协议
```

**关键差异解析**：

#### 1. `unset LIBGL_ALWAYS_INDIRECT`
- **作用**：禁用间接渲染，强制使用直接渲染
- **原因**：MobaXterm的X11服务器对间接渲染的支持可能有问题
- **影响**：即使使用软件渲染，也使用直接渲染模式，避免X11协议层的兼容性问题

#### 2. `MESA_LOADER_DRIVER_OVERRIDE=llvmpipe`
- **作用**：强制Mesa加载器使用llvmpipe驱动
- **原因**：确保Mesa驱动选择的一致性，避免自动检测失败
- **影响**：绕过驱动自动检测，直接指定使用软件渲染驱动

#### 3. `__GL_SYNC_TO_VBLANK=0`
- **作用**：禁用垂直同步
- **原因**：某些X11服务器对垂直同步的支持可能导致上下文创建失败
- **影响**：提高兼容性，但可能增加画面撕裂（软件渲染下影响较小）

#### 4. `__GL_ALLOW_UNOFFICIAL_PROTOCOL=0`
- **作用**：禁用非官方OpenGL协议扩展
- **原因**：避免使用MobaXterm可能不支持的非标准扩展
- **影响**：使用标准OpenGL协议，提高兼容性

## 📊 两个脚本的对比

| 特性 | `run_rviz_wsl2.sh` | `run_rviz_mobaxterm.sh` |
|------|-------------------|------------------------|
| **适用X11服务器** | WSLg, VcXsrv, 标准X11 | MobaXterm (Moba/X) |
| **环境变量数量** | 6个 | 10个 |
| **间接渲染** | 允许 | 禁用 |
| **驱动强制指定** | 否 | 是 (MESA_LOADER_DRIVER_OVERRIDE) |
| **垂直同步** | 默认 | 禁用 |
| **非官方协议** | 允许 | 禁用 |
| **兼容性** | 通用 | MobaXterm专用 |
| **性能** | 相同（都使用软件渲染） | 相同 |

## 🚀 使用方法

### 方法1：使用通用脚本（推荐用于大多数情况）

```bash
cd /home/cc/go_ros
./run_rviz_wsl2.sh
```

### 方法2：使用MobaXterm专用脚本

```bash
cd /home/cc/go_ros
./run_rviz_mobaxterm.sh
```

### 方法3：手动设置环境变量

如果需要临时测试或调试，可以手动设置：

**通用配置**：
```bash
export LIBGL_ALWAYS_SOFTWARE=1
export MESA_GL_VERSION_OVERRIDE=4.5
export MESA_GLSL_VERSION_OVERRIDE=450
export GALLIUM_DRIVER=llvmpipe
export OGRE_RTT_MODE=Copy
export __GLX_VENDOR_LIBRARY_NAME=mesa
rviz
```

**MobaXterm专用配置**：
```bash
export LIBGL_ALWAYS_SOFTWARE=1
export MESA_GL_VERSION_OVERRIDE=4.5
export MESA_GLSL_VERSION_OVERRIDE=450
export GALLIUM_DRIVER=llvmpipe
export MESA_LOADER_DRIVER_OVERRIDE=llvmpipe
unset LIBGL_ALWAYS_INDIRECT
export OGRE_RTT_MODE=Copy
export __GLX_VENDOR_LIBRARY_NAME=mesa
export __GL_SYNC_TO_VBLANK=0
export __GL_ALLOW_UNOFFICIAL_PROTOCOL=0
rviz
```

## 🔧 MobaXterm配置建议

为了获得最佳兼容性，建议在MobaXterm中配置以下设置：

1. **打开MobaXterm配置**：
   - `Settings → Configuration → X11`

2. **推荐设置**：
   - **X11 remote access**: `disabled` 或 `localhost only`
     - 原因：减少X11服务器的安全限制，简化GLX上下文创建
   - **OpenGL acceleration**: `Software`
     - 原因：WSL2中必须使用软件渲染
   - **X11 server display mode**: `Multiwindow mode` 或 `Single window mode`
     - 根据个人喜好选择

3. **重启X11服务器**：
   - 修改设置后，MobaXterm会提示重启X11服务器
   - 点击"是"以应用新设置

## 🧪 环境验证

### 检查X11服务器类型

```bash
xdpyinfo | grep "vendor string"
```

**输出示例**：
- MobaXterm: `vendor string:    Moba/X`
- VcXsrv: `vendor string:    The X.Org Foundation`
- WSLg: `vendor string:    Microsoft Corporation`

### 检查OpenGL配置

```bash
LIBGL_ALWAYS_SOFTWARE=1 \
MESA_GL_VERSION_OVERRIDE=4.5 \
GALLIUM_DRIVER=llvmpipe \
glxinfo | grep -E "OpenGL version|OpenGL renderer"
```

**期望输出**：
```
OpenGL renderer string: llvmpipe (LLVM 12.0.0, 256 bits)
OpenGL version string: 4.5 (Compatibility Profile) Mesa 21.2.6
```

### 检查GLX扩展

```bash
xdpyinfo -queryExtensions | grep -i glx
```

**期望输出**：
```
GLX  (opcode: 146, base event: 90, base error: 152)
```

## 📝 故障排除

### 问题1：仍然出现段错误

**可能原因**：
- X11服务器配置不正确
- Mesa驱动未正确安装
- 环境变量未正确设置

**解决方案**：
1. 检查X11服务器类型，使用对应的脚本
2. 运行诊断脚本：`./check_x11_env.sh`
3. 确保Mesa驱动已安装：`sudo apt install libgl1-mesa-dri mesa-utils`

### 问题2：rviz启动但界面空白

**可能原因**：
- OpenGL版本仍然不正确
- OGRE初始化失败

**解决方案**：
1. 检查rviz日志中的OpenGL版本信息
2. 尝试使用更高的OpenGL版本覆盖：`MESA_GL_VERSION_OVERRIDE=4.6`
3. 检查OGRE日志：`~/.rviz/ogre.log`

### 问题3：性能很慢

**原因**：
- 软件渲染（llvmpipe）比硬件加速慢很多
- 这是WSL2的限制，无法避免

**解决方案**：
1. 如果使用Windows 11，考虑使用WSLg获得硬件加速
2. 降低rviz的渲染质量设置
3. 关闭不必要的rviz插件

## 🎯 最佳实践

1. **根据X11服务器选择脚本**：
   - MobaXterm → 使用 `run_rviz_mobaxterm.sh`
   - 其他X11服务器 → 使用 `run_rviz_wsl2.sh`

2. **永久配置环境变量**：
   - 运行 `./setup_rviz_wsl2.sh` 将环境变量添加到 `~/.bashrc`
   - 这样每次打开终端都会自动设置

3. **保持Mesa驱动更新**：
   ```bash
   sudo apt update
   sudo apt upgrade libgl1-mesa-dri mesa-utils
   ```

4. **使用诊断工具**：
   - 遇到问题时，先运行 `./check_x11_env.sh` 诊断环境
   - 使用 `./test_mobaxterm_rviz.sh` 测试MobaXterm配置

## 📚 技术细节补充

### Mesa软件渲染器（llvmpipe）

- **llvmpipe**：基于LLVM的软件渲染器
- **性能**：比硬件加速慢10-100倍，但对于rviz的基本使用通常足够
- **兼容性**：支持OpenGL 4.5，兼容性极好

### OGRE渲染引擎

- **版本**：rviz使用OGRE 1.9.0
- **要求**：需要OpenGL 2.0+，推荐3.3+
- **特性**：支持多种渲染后端，在WSL2中使用OpenGL后端

### GLX扩展

- **GLX_ARB_create_context**：创建现代OpenGL上下文（3.0+）
- **GLX_EXT_create_context_es2_profile**：创建OpenGL ES 2.0上下文
- **GLX_SGIX_fbconfig**：帧缓冲配置

不同的X11服务器对这些扩展的支持程度不同，这就是为什么需要针对不同X11服务器使用不同配置的原因。

## 🎓 总结

WSL2中运行rviz的关键在于：

1. **强制使用软件渲染**：`LIBGL_ALWAYS_SOFTWARE=1`
2. **覆盖OpenGL版本**：`MESA_GL_VERSION_OVERRIDE=4.5`
3. **指定Mesa驱动**：`GALLIUM_DRIVER=llvmpipe`
4. **针对不同X11服务器优化**：MobaXterm需要额外的兼容性设置

通过理解这些技术细节，我们可以为不同的X11服务器环境创建最优的配置方案，确保rviz在WSL2中稳定运行。

# gazebo的图形界面运行
同理，gazebo的图形界面运行也需要脚本

为 Gazebo 创建两个启动脚本（WSL2 和 MobaXterm），使用与 rviz 类似的 OpenGL 软件渲染设置。


这些脚本包含：
* OpenGL 软件渲染设置（与 rviz 脚本相同）
* OGRE 渲染引擎设置（Gazebo 使用 OGRE）
* Qt GUI 设置（Gazebo GUI 使用 Qt，添加了 QT_X11_NO_MITSHM 和 QT_GRAPHICSSYSTEM）
* MobaXterm 特殊设置（在 MobaXterm 脚本中）
## 使用方法：
在 WSL2 中：

```
./run_gazebo_wsl2.sh
```

在 MobaXterm 中：

```
./run_gazebo_mobaxterm.sh
```

带参数运行（例如指定世界文件）：

```
./run_gazebo_wsl2.sh worlds/empty.world
./run_gazebo_mobaxterm.sh worlds/empty.world
```

WSL2中rviz图形界面完整解决方案：从段错误到完美运行

# rviz启动脚本对比：通用 vs MobaXterm专用

## 🎯 快速选择指南

**不确定用哪个？**
- 使用MobaXterm → `run_rviz_mobaxterm.sh`
- 使用其他X11服务器（VcXsrv、WSLg等）→ `run_rviz_wsl2.sh`
- 不确定 → 先试通用脚本，不行再用MobaXterm专用脚本

## 📋 核心区别



### `run_rviz_wsl2.sh` - 通用脚本

**6个环境变量**：
```bash
LIBGL_ALWAYS_SOFTWARE=1          # 强制软件渲染
MESA_GL_VERSION_OVERRIDE=4.5    # OpenGL版本
MESA_GLSL_VERSION_OVERRIDE=450  # GLSL版本
GALLIUM_DRIVER=llvmpipe         # Mesa驱动
OGRE_RTT_MODE=Copy              # OGRE设置
__GLX_VENDOR_LIBRARY_NAME=mesa  # GLX库
```

**特点**：
- ✅ 简洁，适用于大多数X11服务器
- ✅ 标准配置，兼容性好
- ✅ 适合WSLg、VcXsrv、Cursor终端等

---

### `run_rviz_mobaxterm.sh` - MobaXterm专用

**10个环境变量**（包含通用脚本的所有变量 + 4个额外变量）：

**基础配置**（与通用脚本相同）：
```bash
LIBGL_ALWAYS_SOFTWARE=1
MESA_GL_VERSION_OVERRIDE=4.5
MESA_GLSL_VERSION_OVERRIDE=450
GALLIUM_DRIVER=llvmpipe
OGRE_RTT_MODE=Copy
__GLX_VENDOR_LIBRARY_NAME=mesa
```

**额外配置**（MobaXterm专用）：
```bash
unset LIBGL_ALWAYS_INDIRECT              # 🔑 禁用间接渲染
MESA_LOADER_DRIVER_OVERRIDE=llvmpipe     # 🔑 强制驱动选择
__GL_SYNC_TO_VBLANK=0                    # 🔑 禁用垂直同步
__GL_ALLOW_UNOFFICIAL_PROTOCOL=0         # 🔑 禁用非官方协议
```

**特点**：
- ✅ 针对MobaXterm的X11服务器（Moba/X）优化
- ✅ 额外的兼容性设置，解决MobaXterm特有的问题
- ✅ 强制直接渲染，避免间接渲染的兼容性问题

## 🔑 关键差异详解

### 1. `unset LIBGL_ALWAYS_INDIRECT`

**作用**：禁用间接渲染，强制直接渲染

**为什么需要**：
- MobaXterm的X11服务器对间接渲染的支持有限
- 间接渲染需要通过X11协议传输OpenGL命令，可能失败
- 直接渲染（即使软件渲染）更可靠

**影响**：
- 提高兼容性
- 可能略微提高性能（减少协议开销）

---

### 2. `MESA_LOADER_DRIVER_OVERRIDE=llvmpipe`

**作用**：强制Mesa加载器使用llvmpipe驱动

**为什么需要**：
- 确保Mesa驱动选择的一致性
- 避免自动检测失败导致使用错误的驱动
- MobaXterm环境下自动检测可能不准确

**影响**：
- 绕过驱动自动检测
- 确保使用软件渲染驱动

---

### 3. `__GL_SYNC_TO_VBLANK=0`

**作用**：禁用垂直同步（VSync）

**为什么需要**：
- 某些X11服务器对垂直同步的支持可能导致OpenGL上下文创建失败
- MobaXterm的X11服务器可能不完全支持VSync扩展

**影响**：
- 提高兼容性
- 可能增加画面撕裂（软件渲染下影响很小）

---

### 4. `__GL_ALLOW_UNOFFICIAL_PROTOCOL=0`

**作用**：禁用非官方OpenGL协议扩展

**为什么需要**：
- 避免使用MobaXterm可能不支持的非标准扩展
- 确保只使用标准OpenGL协议

**影响**：
- 提高兼容性
- 使用标准协议，更可靠

## 📊 对比表格

| 配置项 | 通用脚本 | MobaXterm脚本 | 说明 |
|--------|---------|--------------|------|
| **基础环境变量** | ✅ 6个 | ✅ 6个 | 相同 |
| **间接渲染控制** | ❌ 未设置 | ✅ 禁用 | MobaXterm需要 |
| **驱动强制指定** | ❌ 未设置 | ✅ llvmpipe | MobaXterm需要 |
| **垂直同步** | ⚪ 默认 | ✅ 禁用 | MobaXterm需要 |
| **非官方协议** | ⚪ 允许 | ✅ 禁用 | MobaXterm需要 |
| **总环境变量数** | 6个 | 10个 | - |
| **适用场景** | 通用 | MobaXterm专用 | - |

## 🧪 如何判断该用哪个？

### 方法1：检查X11服务器

```bash
xdpyinfo | grep "vendor string"
```

- 输出包含 `Moba/X` → 使用 `run_rviz_mobaxterm.sh`
- 其他 → 使用 `run_rviz_wsl2.sh`

### 方法2：实际测试

1. 先试通用脚本：
   ```bash
   ./run_rviz_wsl2.sh
   ```

2. 如果出现段错误，换MobaXterm脚本：
   ```bash
   ./run_rviz_mobaxterm.sh
   ```

### 方法3：使用诊断脚本

```bash
./test_mobaxterm_rviz.sh
```

脚本会自动检测X11服务器类型并给出建议。

## 💡 为什么MobaXterm需要特殊处理？

### MobaXterm的X11服务器特点

1. **自定义实现**：
   - MobaXterm使用自己的X11服务器实现（Moba/X）
   - 不是标准的X.Org X服务器
   - 对某些GLX扩展的支持可能不完整

2. **安全限制**：
   - "X11 remote access: full"可能启用额外的安全限制
   - 这些限制可能影响GLX上下文创建

3. **协议兼容性**：
   - 对某些OpenGL/GLX协议扩展的支持有限
   - 需要更保守的配置

### 通用X11服务器的优势

1. **标准实现**：
   - WSLg、VcXsrv使用标准X.Org实现
   - 对GLX扩展的支持更完整

2. **更好的兼容性**：
   - 遵循X11和GLX标准更严格
   - 对软件渲染的支持更好

## 🎓 技术总结

**核心原理**：
- 两个脚本都强制使用软件渲染（llvmpipe）
- 都覆盖OpenGL版本为4.5
- MobaXterm脚本额外处理了间接渲染、驱动选择、VSync等兼容性问题

**关键洞察**：
- 不同的X11服务器实现需要不同的兼容性设置
- MobaXterm需要更保守、更明确的配置
- 通用脚本依赖自动检测，MobaXterm脚本强制指定所有选项

---

**相关文档**：
- 完整技术指南：`RVIZ_WSL2_COMPLETE_GUIDE.md`
- MobaXterm专用说明：`MOBAXTERM_RVIZ_FIX.md`

rviz启动脚本对比：通用 vs MobaXterm专用

# WSL2 Ubuntu 22.04 完整无人机仿真系统安装指南

## 📋 系统架构概述

本指南将帮助您在 WSL2-Ubuntu 22.04 环境中搭建完整的无人机自主定位和避障仿真系统，包括：

1. **ROS Noetic** - 机器人操作系统
2. **Gazebo** - 物理仿真平台
3. **Rviz** - 可视化工具
4. **VINS-Fusion** - 视觉惯性定位系统
5. **EGO-Planner** - 路径规划器
6. **PX4Ctrl** - 飞行控制器

---




## 🚀 第一部分：系统基础环境准备

### 步骤1：更新系统并安装基础工具

```bash
# 更新系统
sudo apt update && sudo apt upgrade -y

# 安装基础工具
sudo apt install -y curl wget git vim build-essential
sudo apt install -y lsb-release software-properties-common
sudo apt install -y python3-pip python3-rosdep python3-rosinstall python3-rosinstall-generator python3-wstool
```

### 步骤2：配置 MobaXterm 图形界面支持

```bash
# 设置 DISPLAY 环境变量（MobaXterm 自带 X11 服务器）
echo 'export DISPLAY=$(cat /etc/resolv.conf | grep nameserver | awk '\''{print $2}'\''):0.0' >> ~/.bashrc
source ~/.bashrc

# 验证
echo $DISPLAY
# 应该显示类似：172.x.x.x:0.0
```

---

## 🔧 第二部分：安装 ROS Noetic

### 步骤1：添加 ROS 软件源

```bash
# 添加 ROS 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'

# 添加密钥（如果失败，尝试备用密钥服务器）
sudo apt-key adv --keyserver 'hkp://keyserver.ubuntu.com:80' --recv-key C1CF6E31E6BADE8868B172B4F42ED6FBAB17C654 || \
sudo apt-key adv --keyserver 'hkp://pgp.mit.edu:80' --recv-key C1CF6E31E6BADE8868B172B4F42ED6FBAB17C654

# 更新软件包列表
sudo apt update
```

### 步骤2：安装 ROS Noetic

```bash
# 尝试直接安装（Ubuntu 22.04 可能部分支持）
sudo apt install -y ros-noetic-desktop-full || {
    echo "尝试安装基础版本..."
    sudo apt install -y ros-noetic-desktop || {
        echo "apt 安装失败，需要使用源码编译方式（见下方）"
    }
}

# 如果 apt 安装成功，继续以下步骤
# 初始化 rosdep
sudo rosdep init
rosdep update

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

### 步骤3：如果 apt 安装失败，使用源码编译（备选方案）

```bash
# 创建工作目录
mkdir -p ~/ros_noetic_ws/src
cd ~/ros_noetic_ws/src

# 下载 ROS Noetic 源码
rosinstall_generator desktop_full --rosdistro noetic --deps --tar > noetic-desktop-full.rosinstall
wstool init -j8 . noetic-desktop-full.rosinstall

# 安装依赖
rosdep install --from-paths . --ignore-src -r -y

# 编译（需要1-2小时）
cd ~/ros_noetic_ws
./src/catkin/bin/catkin_make_isolated --install -DCMAKE_BUILD_TYPE=Release

# 配置环境变量
echo "source ~/ros_noetic_ws/install_isolated/setup.bash" >> ~/.bashrc
source ~/.bashrc
```

### 步骤4：验证 ROS 安装

```bash
# 测试 ROS 环境
roscore

# 如果看到 ROS master 启动信息，说明安装成功
# 按 Ctrl+C 退出
```

---

## 🌍 第三部分：安装 Gazebo 和 Rviz

### 步骤1：安装 Gazebo

```bash
# 安装 Gazebo Classic（Gazebo 11）
sudo apt install -y gazebo11 libgazebo11-dev

# 安装 Gazebo ROS 接口
sudo apt install -y ros-noetic-gazebo-ros-pkgs ros-noetic-gazebo-ros-control

# 验证安装
gazebo --version
```

### 步骤2：安装 Gazebo 模型库

```bash
# 创建模型目录
mkdir -p ~/gazebo_models
cd ~/gazebo_models

# 下载模型（使用 git clone，更稳定）
git clone https://github.com/osrf/gazebo_models.git
mv gazebo_models/* .
rmdir gazebo_models

# 配置环境变量
echo 'export GAZEBO_MODEL_PATH=$HOME/gazebo_models:${GAZEBO_MODEL_PATH}' >> ~/.bashrc
source ~/.bashrc
```

### 步骤3：安装 Rviz

```bash
# Rviz 通常随 ROS desktop-full 一起安装
# 如果没有，手动安装
sudo apt install -y ros-noetic-rviz

# 测试
rviz
# 如果能看到界面，说明安装成功
```

---

## 📦 第四部分：安装 VINS-Fusion

### 步骤1：安装依赖库

```bash
# 安装 Eigen3（线性代数库）
sudo apt install -y libeigen3-dev

# 安装 Ceres Solver（优化库）
sudo apt install -y libceres-dev

# 安装 OpenCV（计算机视觉库）
sudo apt install -y libopencv-dev python3-opencv

# 检查 OpenCV 版本
pkg-config --modversion opencv4

# 安装其他依赖
sudo apt install -y libgoogle-glog-dev libgflags-dev libatlas-base-dev libsuitesparse-dev

# 安装 ROS 相关依赖
sudo apt install -y ros-noetic-cv-bridge ros-noetic-image-transport ros-noetic-tf ros-noetic-tf2
```

### 步骤2：创建工作空间并克隆 VINS-Fusion

```bash
# 创建 catkin 工作空间
mkdir -p ~/catkin_ws/src
cd ~/catkin_ws/src

# 克隆 VINS-Fusion
git clone https://github.com/HKUST-Aerial-Robotics/VINS-Fusion.git

# 检查代码
cd VINS-Fusion
ls -la
```

### 步骤3：修复 OpenCV 4.x 兼容性问题

```bash
cd ~/catkin_ws/src/VINS-Fusion

# 创建修复脚本
cat > fix_opencv4.sh << 'EOF'
#!/bin/bash
echo "正在修复 OpenCV 4.x 兼容性问题..."

# 修复 CV_LOAD_IMAGE_GRAYSCALE
find . -name "*.cpp" -o -name "*.cc" | xargs sed -i.bak 's/CV_LOAD_IMAGE_GRAYSCALE/cv::IMREAD_GRAYSCALE/g'

# 修复其他常见的 OpenCV 常量
find . -name "*.cpp" -o -name "*.cc" | xargs sed -i.bak \
    -e 's/CV_GRAY2RGB/cv::COLOR_GRAY2RGB/g' \
    -e 's/CV_GRAY2BGR/cv::COLOR_GRAY2BGR/g' \
    -e 's/CV_BGR2GRAY/cv::COLOR_BGR2GRAY/g' \
    -e 's/CV_RGB2GRAY/cv::COLOR_RGB2GRAY/g'

echo "修复完成！"
EOF

chmod +x fix_opencv4.sh
./fix_opencv4.sh
```

### 步骤4：编译 VINS-Fusion

```bash
# 返回工作空间根目录
cd ~/catkin_ws

# 安装依赖
rosdep install --from-paths src --ignore-src -r -y

# 编译
catkin_make

# 如果编译成功，更新环境
source ~/catkin_ws/devel/setup.bash
```

---

## 🗺️ 第五部分：安装 EGO-Planner

### 步骤1：安装 EGO-Planner 依赖

```bash
# 安装依赖库
sudo apt install -y libpcl-dev ros-noetic-pcl-ros ros-noetic-pcl-conversions
sudo apt install -y ros-noetic-octomap ros-noetic-octomap-ros ros-noetic-octomap-msgs
sudo apt install -y ros-noetic-planning-msgs ros-noetic-trajectory-msgs
sudo apt install -y ros-noetic-geometry-msgs ros-noetic-nav-msgs
```

### 步骤2：克隆 EGO-Planner

```bash
cd ~/catkin_ws/src

# 克隆 EGO-Planner（主仓库）
git clone https://github.com/ZJU-FAST-Lab/ego-planner.git

# 克隆依赖包
git clone https://github.com/ZJU-FAST-Lab/ego-planner-swarm.git
git clone https://github.com/ZJU-FAST-Lab/bspline_opt.git
git clone https://github.com/ZJU-FAST-Lab/plan_manage.git

# 检查文件
ls -la
```

### 步骤3：编译 EGO-Planner

```bash
# 返回工作空间根目录
cd ~/catkin_ws

# 安装依赖
rosdep install --from-paths src --ignore-src -r -y

# 编译
catkin_make

# 如果编译成功，更新环境
source ~/catkin_ws/devel/setup.bash
```

---

## 🎮 第六部分：安装 PX4Ctrl

### 步骤1：安装 PX4Ctrl 依赖

```bash
# 安装依赖库
sudo apt install -y ros-noetic-mavros ros-noetic-mavros-extras
sudo apt install -y ros-noetic-geographic-msgs ros-noetic-geodesy
sudo apt install -y ros-noetic-control-msgs ros-noetic-control-toolbox
```

### 步骤2：克隆 PX4Ctrl

```bash
cd ~/catkin_ws/src

# 克隆 PX4Ctrl（注意：可能需要根据实际仓库地址调整）
git clone https://github.com/PX4/PX4-Autopilot.git --recursive

# 或者使用 PX4Ctrl 的 ROS 包装器（如果存在）
# git clone https://github.com/your-repo/PX4Ctrl.git

# 如果上述仓库不存在，可以尝试：
git clone https://github.com/amov-lab/Prometheus.git
# Prometheus 项目包含了 PX4Ctrl 相关的控制模块
```

### 步骤3：编译 PX4Ctrl

```bash
# 返回工作空间根目录
cd ~/catkin_ws

# 安装依赖
rosdep install --from-paths src --ignore-src -r -y

# 编译
catkin_make

# 如果编译成功，更新环境
source ~/catkin_ws/devel/setup.bash
```

**注意**：PX4Ctrl 的具体实现可能因项目而异。如果找不到官方 PX4Ctrl ROS 包，您可能需要：
1. 使用 PX4 官方的 mavros 进行控制
2. 或者使用其他飞控接口包（如 Prometheus 项目中的控制模块）

---

## 🔗 第七部分：系统集成和配置

### 步骤1：创建无人机仿真世界文件

```bash
# 创建工作目录
mkdir -p ~/catkin_ws/src/my_simulation/worlds
mkdir -p ~/catkin_ws/src/my_simulation/launch
mkdir -p ~/catkin_ws/src/my_simulation/config

# 创建仿真世界文件（包含障碍物的室内环境）
cat > ~/catkin_ws/src/my_simulation/worlds/drone_obstacle_world.world << 'EOF'
<?xml version="1.0" ?>
<sdf version="1.6">
  <world name="default">
    
    <include>
      <uri>model://ground_plane</uri>
    </include>
    
    
    <include>
      <uri>model://sun</uri>
    </include>
    
    
    <model name="box1">
      <pose>2 2 0.5 0 0 0</pose>
      <static>true</static>
      <link name="link">
        <collision name="collision">
          <geometry>
            <box>
              <size>1 1 1</size>
            </box>
          </geometry>
        </collision>
        <visual name="visual">
          <geometry>
            <box>
              <size>1 1 1</size>
            </box>
          </geometry>
          <material>
            <script>
              <uri>file://media/materials/scripts/gazebo.material</uri>
              <name>Gazebo/Wood</name>
            </script>
          </material>
        </visual>
      </link>
    </model>
    
    <model name="box2">
      <pose>-2 2 0.5 0 0 0</pose>
      <static>true</static>
      <link name="link">
        <collision name="collision">
          <geometry>
            <box>
              <size>1 1 1</size>
            </box>
          </geometry>
        </collision>
        <visual name="visual">
          <geometry>
            <box>
              <size>1 1 1</size>
            </box>
          </geometry>
        </visual>
      </link>
    </model>
    
    
    <include>
      <uri>model://quadrotor</uri>
      <name>quadrotor</name>
      <pose>0 0 1 0 0 0</pose>
    </include>
  </world>
</sdf>
EOF
```

### 步骤2：创建完整的启动文件

```bash
# 创建主启动文件（Gazebo + 无人机）
cat > ~/catkin_ws/src/my_simulation/launch/drone_sim.launch << 'EOF'
<launch>
  
  <include file="$(find gazebo_ros)/launch/empty_world.launch">
    <arg name="world_name" value="$(find my_simulation)/worlds/drone_obstacle_world.world"/>
    <arg name="paused" value="false"/>
    <arg name="use_sim_time" value="true"/>
    <arg name="gui" value="true"/>
    <arg name="headless" value="false"/>
    <arg name="debug" value="false"/>
  </include>
  
  
  <include file="$(find hector_quadrotor_gazebo)/launch/spawn_quadrotor.launch">
    <arg name="name" value="quadrotor"/>
    <arg name="model" value="$(find hector_quadrotor_description)/urdf/quadrotor_hokuyo_utm30lx.gazebo.xacro"/>
  </include>
  
  
  <node name="rviz" pkg="rviz" type="rviz" output="screen"/>
</launch>
EOF

# 创建 VINS-Fusion 启动文件
cat > ~/catkin_ws/src/VINS-Fusion/launch/gazebo_vins.launch << 'EOF'
<launch>
  
  <arg name="config_path" default="$(find vins_estimator)/../config/euroc/euroc_config.yaml"/>
  
  
  <node name="vins_estimator" pkg="vins_estimator" type="vins_estimator" output="screen">
    <param name="config_file" type="string" value="$(arg config_path)"/>
    <remap from="/camera/image_raw" to="/quadrotor/camera/image_raw"/>
    <remap from="/imu0" to="/quadrotor/imu"/>
  </node>
  
  
  <node name="rviz" pkg="rviz" type="rviz" output="screen" 
        args="-d $(find vins_estimator)/../config/vins_rviz_config.rviz"/>
</launch>
EOF

# 创建 EGO-Planner 启动文件
cat > ~/catkin_ws/src/ego-planner/launch/gazebo_ego.launch << 'EOF'
<launch>
  
  <arg name="map_size_x" default="10.0"/>
  <arg name="map_size_y" default="10.0"/>
  <arg name="map_size_z" default="3.0"/>
  
  
  <node name="ego_planner_node" pkg="ego_planner" type="ego_planner_node" output="screen">
    <param name="map/x_size" value="$(arg map_size_x)"/>
    <param name="map/y_size" value="$(arg map_size_y)"/>
    <param name="map/z_size" value="$(arg map_size_z)"/>
    <remap from="/odom_world" to="/vins_estimator/odometry"/>
  </node>
</launch>
EOF
```

### 步骤3：安装无人机仿真包（hector_quadrotor）

```bash
cd ~/catkin_ws/src

# 克隆 hector_quadrotor 相关包
git clone https://github.com/tu-darmstadt-ros-pkg/hector_quadrotor.git
git clone https://github.com/tu-darmstadt-ros-pkg/hector_gazebo_plugins.git
git clone https://github.com/tu-darmstadt-ros-pkg/hector_models.git

# 编译
cd ~/catkin_ws
catkin_make
source ~/catkin_ws/devel/setup.bash
```

---

## 🎯 第八部分：完整运行流程

### 步骤1：启动 Gazebo 仿真环境

```bash
# 终端1：启动 Gazebo 和无人机
source ~/catkin_ws/devel/setup.bash
roslaunch my_simulation drone_sim.launch
```

### 步骤2：检查话题和传感器数据

```bash
# 终端2：检查话题
source ~/catkin_ws/devel/setup.bash
rostopic list

# 应该能看到：
# /quadrotor/camera/image_raw
# /quadrotor/imu
# /quadrotor/odometry
# 等话题

# 检查图像话题
rostopic hz /quadrotor/camera/image_raw

# 检查 IMU 话题
rostopic hz /quadrotor/imu
```

### 步骤3：启动 VINS-Fusion 进行定位

```bash
# 终端3：启动 VINS-Fusion
source ~/catkin_ws/devel/setup.bash
roslaunch vins_estimator gazebo_vins.launch

# 在 Rviz 中应该能看到：
# - 点云地图
# - 估计的轨迹
# - 相机图像和特征点
```

### 步骤4：启动 EGO-Planner 进行路径规划

```bash
# 终端4：启动 EGO-Planner
source ~/catkin_ws/devel/setup.bash
roslaunch ego_planner gazebo_ego.launch

# EGO-Planner 会：
# - 订阅 VINS-Fusion 的定位信息
# - 根据障碍物信息规划路径
# - 发布规划好的轨迹
```

### 步骤5：启动 PX4Ctrl 进行飞行控制

```bash
# 终端5：启动 PX4Ctrl（或相应的控制节点）
source ~/catkin_ws/devel/setup.bash

# 根据实际安装的包，启动控制节点
# 例如：
roslaunch px4ctrl px4ctrl.launch

# 或者使用 mavros：
roslaunch mavros px4.launch
```

### 步骤6：发送目标点（测试完整流程）

```bash
# 终端6：发送目标点给 EGO-Planner
source ~/catkin_ws/devel/setup.bash

# 使用 rostopic 发布目标点
rostopic pub /waypoint_generator/waypoint geometry_msgs/PoseStamped \
  "header:
    seq: 0
    stamp:
      secs: 0
      nsecs: 0
    frame_id: 'world'
  pose:
    position:
      x: 5.0
      y: 5.0
      z: 2.0
    orientation:
      x: 0.0
      y: 0.0
      z: 0.0
      w: 1.0" -1
```

---

## 🔍 第九部分：验证和调试

### 检查节点状态

```bash
# 查看所有运行的节点
rosnode list

# 查看节点图
rqt_graph

# 查看话题关系
rostopic list
rostopic echo /vins_estimator/odometry
rostopic echo /ego_planner/trajectory
```

### 常见问题排查

#### 问题1：Gazebo 无法显示图形界面

```bash
# 检查 DISPLAY 环境变量
echo $DISPLAY

# 如果为空，重新设置
export DISPLAY=$(cat /etc/resolv.conf | grep nameserver | awk '{print $2}'):0.0
```

#### 问题2：VINS-Fusion 无法接收图像

```bash
# 检查话题名称是否匹配
rostopic list | grep image
rostopic list | grep camera

# 修改 launch 文件中的 remap 参数
```

#### 问题3：EGO-Planner 无法规划路径

```bash
# 检查是否接收到定位信息
rostopic echo /vins_estimator/odometry

# 检查地图参数设置
rosparam list | grep ego
```

#### 问题4：编译错误

```bash
# 清理后重新编译
cd ~/catkin_ws
catkin_make clean
catkin_make

# 检查依赖
rosdep install --from-paths src --ignore-src -r -y
```

---

## 📝 快速命令参考

```bash
# 启动 ROS 核心
roscore

# 启动 Gazebo
gazebo

# 查看所有话题
rostopic list

# 查看节点
rosnode list

# 编译工作空间
cd ~/catkin_ws && catkin_make

# 更新环境
source ~/catkin_ws/devel/setup.bash

# 查看节点图
rqt_graph

# 查看参数
rosparam list
```

---

## ✅ 完成检查清单

完成安装后，确认以下命令都能正常执行：

- [ ] `roscore` - ROS 核心运行
- [ ] `gazebo` - Gazebo 界面显示
- [ ] `rviz` - Rviz 界面显示
- [ ] `rostopic list` - 话题列表正常
- [ ] `roslaunch vins_estimator gazebo_vins.launch` - VINS-Fusion 启动
- [ ] `roslaunch ego_planner gazebo_ego.launch` - EGO-Planner 启动
- [ ] 所有节点能够正常通信

---

## 🎯 总结

**系统架构流程**：

1. **Gazebo** → 发布 `/quadrotor/camera/image_raw` 和 `/quadrotor/imu`
2. **VINS-Fusion** → 订阅图像和IMU，发布 `/vins_estimator/odometry`
3. **EGO-Planner** → 订阅定位信息，规划路径，发布 `/ego_planner/trajectory`
4. **PX4Ctrl** → 订阅轨迹，控制无人机飞行

**预计安装时间**：
- ROS Noetic：30-60分钟（apt）或 1-2小时（源码）
- Gazebo：20-30分钟
- VINS-Fusion：30-60分钟
- EGO-Planner：30-60分钟
- PX4Ctrl：30-60分钟
- **总时间**：约 3-5 小时（取决于网络速度）

**注意事项**：
- 确保 MobaXterm 的 X11 转发已启用
- 如果遇到编译错误，检查依赖是否完整安装
- 某些包可能需要根据实际情况调整话题名称和参数

祝您实验顺利！🎉

WSL2中rviz图形界面完整解决方案：从段错误到完美运行

📖 背景介绍

问题现象

rviz启动脚本对比：通用 vs MobaXterm专用

🎯 快速选择指南

📋 核心区别

WSL2 Ubuntu 22.04 完整无人机仿真系统安装指南

📋 系统架构概述

基于模型预测控制的无人机轨迹跟踪原理详解

整体理解

MPC的核心思想

基于扩展卡尔曼滤波的视觉惯性融合定位详解

一、背景与问题

1.1 核心问题