1 安装 AirSim
1.1 环境说明
AirSim 是基于 Unreal Engine 开发的模拟器，用于模拟无人机和自动驾驶汽车的运行环境。
1.2 安装步骤
- 安装 Epic Games 平台：记得注册账号。
- 下载 UE：点击 Epic 平台左边的'虚幻引擎'菜单，'库'里面有不同的虚幻引擎版本，选择 4.27.2 版本进行安装，这个版本比较适配 AirSim。
- 安装 Visual Studio Community 2022：记得勾选'C++ 桌面开发'、'Windows 10 SDK 10.0.19041'，并在'单个组件'选项卡下选择最新的'.NET Framework SDK'。
- 安装 Git Bash 工具。
- 克隆 AirSim 工程：进入要安装 AirSim 的磁盘，执行 git clone。进入目录 build.cmd。编译好之后会在
AirSim\Unreal文件夹中生成Plugins文件夹。这个Plugins文件夹非常重要。
检验虚拟引擎和 AirSim 是否安装成功：使用 AirSim 自带的 Block 环境进行测试。
至此，AirSim 全部安装完成，下面可以直接使用 AirSim 做仿真了。
2 开始使用 AirSim
2.1 配置工程
从虚幻商城选择一个场景创建工程，把 AirSim 作为插件导入这个工程中。
2.2 操作步骤
- 创建工程：从虚幻商城中找到场景，创建工程，得到.uproject 文件。
- 新建 C++ 类：双击.uproject 文件进入关卡编辑器，新建 C++ 类，等待编译完成（这一步耗时较长，而且要关注 VS2022 的左下角的编译进度），得到.sln 文件，至此'山脉景观'场景工程创建完成。
- 添加 AirSim 插件：复制
AirSim\Unreal\Plugins文件夹到LandscapeMountains文件夹中。 - 修改文件：修改
LandscapeMountains.uproject文件，修改LandscapeMountains\Config\DefaultGame.ini文件。 - 创建 VS 工程：右键点击
LandscapeMountains.uproject文件，选择'Generate Visual Studio project files'选项，会生成.sln 工程文件。 - 改成多旋翼模式：把 settings.json 文件中的仿真模式改为多旋翼。
{"SettingsVersion":1.2, "SimMode":"Multirotor"}
- 进入工程：双击打开
LandscapeMountains.sln，设置编译选项为'DebugGame Editor'和'Win64'，同时将LandscapeMountains设为启动项，点击'调试'->'开始调试'，或者直接点击'本地 Windows 调试器'，这时会自动打开虚幻引擎的关卡编辑器。此时，虚幻引擎编辑器右下角出现了'新插件可用'的提示，说明虚幻引擎已经能够识别到 AirSim 插件了。 - 设置游戏模式为 AirSim：在关卡编辑器中，将右侧'世界场景设置'中的'游戏模式重载'设置为'AirSimGameMode'，点击'保存当前关卡'。
- 运行：点击绿色三角开始仿真。
至此 AirSim 插件已经加载到虚幻引擎场景工程中了。
3 撰写 Python 控制程序
3.1 环境准备
安装 Anaconda 并创建环境，并在该环境中安装必需的包。
pip install msgpack-rpc-python
pip install airsim
安装 PyCharm 社区版，是免费的，目前功能够用。
3.2 代码示例
PyCharm 中创建一个新的 Python 工程，解释器选择上面新建的 conda 环境中的 Python 解释器：conda 的安装路径\envs\airsim\python.exe。
在新建的 Python 工程中新建一个 Python File，将下面的代码复制进去：
import airsim
# 与 AirSim 仿真器建立连接，并且返回句柄
client = airsim.MultirotorClient()
client.confirmConnection()
# 获得控制权
client.enableApiControl(True)
# 解锁无人机
client.armDisarm(True)
# Async 函数在执行的时候会立即返回。此时有可能任务还没执行完。在后面加上.join()，就可以让当前函数执行完才执行下一行
client.takeoffAsync().join()
client.landAsync().join()
# 上锁
client.armDisarm(False)
# 释放控制权
client.enableApiControl(False)
3.3 通信机制
AirSim API 使用的是 TCP/IP 中的 msgpack-rpc 协议，可以用两台不同的电脑来做仿真，一台跑 AirSim 和 Unreal（仿真），另一台跑 Python 程序（算法）。当 AirSim 开始仿真的时候，会打开 41451 端口，并监听这个端口的需求。Python 程序使用 msgpack serialization 格式向这个端口发送 RPC 包，就可以与 AirSim 进行通信了。如果 41451 端口已经被其他程序使用了，那么可以通过 settings 文件改变 AirSim 使用的端口号。使用这种网络通信协议的方式，可以将 AirSim 和 Python 程序隔离，互不干扰。所以不需要修改 AirSim 的任何源代码，就可以满足非常多的仿真需求；而且即使 Python 程序中断了，AirSim 的仿真也可以继续进行。
示例：一台跑仿真，一台跑 Python 程序
server_ip = "192.168.0.10"
port = 41451
client = airsim.MultirotorClient(ip=server_ip, port=port)
运行代码后，仿真中的四旋翼会先起飞到一定高度，然后降落。
4 注意事项
4.1 摄像头显示问题
若进行仿真的时候，UE 界面没有显示三个摄像头的画面，跟原教程截图的不一样，需修改 settings.json 文件打开无人机的三个摄像头窗口。
"SubWindows":[{"WindowID":0, "ImageType":0, "CameraName":"front_center", "Visible": true}, {"WindowID":1, "ImageType":3, "CameraName":"front_center", "Visible": true}, {"WindowID":2, "ImageType":5, "CameraName":"front_center", "Visible": true}]
其中，ImageType 的值表示图像类型：
CameraName 的值表示是哪一个相机：
至此，AirSim 环境已成功安装，并实现了使用 Python 程序控制无人机的功能。
