Win10配置Airsim环境并设置Python通信

Posted 2022-08-26 zstar-_

前言

和朋友交流时，了解到微软开发了一个仿真环境叫Airsim，可以作为插件插入到虚幻引擎4中，进行汽车、无人机等实际环境的仿真。于是打算跟着知乎宁子安写的教程来配置一下环境。

官方文档：https://microsoft.github.io/AirSim/
官方仓库：https://github.com/microsoft/AirSim

版本选择

经过了无数的试错，发现Airsim对版本的要求极高，如果不对应，会出现各种各样难以预料的错误。下面是需要用到的四款工具版本，配置时必须完全一样。并且，该仿真非常对内存和显卡要求很高，首先得保证自己的电脑能够跑得动虚幻引擎。

AirSim版本：v1.5.0 (2021年5月发布)
虚幻引擎版本：4.26.2
Visual Studio版本：Visual Studio Community 2019
Python版本：Python 3.7

我所用到的是Windows10操作系统，AirSim-windows版本可以去官方仓库的Releases中进行下载。
虚幻引擎安装首先需要自行下载Epic游戏商城，然后在商城的虚幻引擎库里进行安装。

Visual Studio和Python想必是程序员的常用工具，怎么安装不做赘述。

配置步骤

准备好上面的必要的软件和工具后，开始正式配置。

Step1：克隆Airsim仓库并编译

首先使用git工具，将官方仓库克隆下来

git clone https://github.com/Microsoft/AirSim.git

之后，还要下载另一个汽车模型，后面会用到。
下载地址：https://github.com/Microsoft/AirSim/releases/download/v1.2.0/car_assets.zip

下载好后，将 car_assert.zip 的 SUV 文件夹解压到 Unreal\\Plugins\\AirSim\\Content\\VehicleAdv\\

然后打开VS的命令行工具Developer Command Prompt for VS 2019

输入指令·CD AirSim·进入到 AirSim文件夹中，继续输入指令：build.cmd，等待程序编译完毕，编译好之后会在 “AirSim\\Unreal” 文件夹中生成 “Plugins” 文件夹，该文件夹就是Airsim的插件，可以在之后移植到其它虚幻项目中。

Step2：测试Block 环境

block环境是airsim自带嵌入的一个Unreal工程文件，可以测试Unreal和airsim是否安装配置成功。
同样在Developer Command Prompt for VS 2019中，进入到Airsim\\Unreal\\Environments\\Blocks文件夹下，输入update_from_git.bat，运行完成之后，会生成Blocks.sln工程文件，双击打开此工程文件，会自动运行 Visual Studio 2019。

在Visual Studio 2019中，将 “Block工程” 设为启动项目，编译选项设为 “DebugGame_Editor” 和 “Win64”，然后点击 “调试” -> “开始调试”，如下图所示，这时就会打开Unreal Engine。

进入到Unreal Engine，可以看到Block的初始场景。同时如果配置顺利，可以看到右下方弹出提示：新插件可用。

然后点击运行，会跳出一个提示框，如果选择是，会变成一辆可以操控的SUV。

如果选择否，则变成一架不可操作的四旋无人机。

正常显示，说明配置成功。

Step3：新场景测试

下面就下载一个新的UE项目，尝试将Airsim以插件的形式导入工程，这里以免费的山脉景观为例。

在示例中可以找到这个场景，下载并安装。

下载好之后，可以看到该文件夹下有.uproject这个工程文件，双击打开，进入到虚幻引擎。

为了能够使用Visual Studio 编译.sln文件，我们需要创建自己的类，因为Unreal要求至少有一个源文件。具体步骤是：点击左上角的文件，选择新建C++类，父类选择无，所以直接点击下一步；命名和路径都是默认就好了，直接点击创建类。这时Unreal会自动编译C++代码，然后会自动打开Visual Studio。到此 Landscape Mountain环境就下载安装好了。

然后，将AirSim\\Unreal\\Plugins这个文件夹和之前Block中的一些工具一起复制到mountain文件夹中，如下图所示：

这时候再用记事本打开mountain.uproject，修改内容如下：

	"FileVersion": 3,
	"EngineAssociation": "4.26",
	"Category": "Samples",
	"Description": "",
	"Modules": [
		
			"Name": "mountain",
			"Type": "Runtime",
			"LoadingPhase": "Default"
		
	],
	"TargetPlatforms": [
		"MacNoEditor",
		"WindowsNoEditor"
	],
	"EpicSampleNameHash": "1226740271"

然后右键点击mountain.uproject选择Generate Visual Studio project files

之后，双击打开mountain.sln，会自动打开 Visual Studio，选择编译选项为 DebugGame Editor 和 Win64，同时确保mountain为启动项目。

用鼠标点击本地windows调试器，这时会打开 Unreal 编辑器。这时Unreal就已经能够识别airsim插件了。

在Unreal编辑器，将游戏模式改成AirsimGameMode

之后再修改初始位置，这里只保留第一个。

然后点击运行，选择否，就可以看到无人机进入到场景中了。

下面可以修改控制模式，将视角转变成无人机的第一人称。

在C:\\用户用户名\\文档\\下面新建AirSim文件夹， 在新建的 AirSim 文件夹中新建 settings.json文件。如果运行过airsim的话，应该会默认创建这个文件夹和文件的，如果没有，则需要手动创建。将 settings.json 文件修改为如下所示：

setting.json

  "SeeDocsAt": "https://github.com/Microsoft/AirSim/blob/master/docs/settings.md",
  "SettingsVersion": 1.2

改为

 
   "SettingsVersion": 1.2,
   "SimMode": "ComputerVision"
 

修改完之后，进行保存。

再次在编辑器中点击运行，这时就可以用键盘来控制视角了。

• 上下左右按键：控制前后左右移动
• PgUp、PgDn：控制上下移动
• w、s按键：控制俯仰
• a、d按键：控制偏航

合适地操控运镜，可以呈现大片既视感。

Step4：设置Python关联

最后需要尝试将python和Airsim进行关联，通过python API来控制无人机。

python和pycharm的安装不作赘述，主要需要安装两个库文件。

 pip install msgpack-rpc-python
 pip install airsim

安装好之后，重新修改之前设置的setting.json，改为

 
   "SettingsVersion": 1.2,
   "SimMode": "Multirotor"
 

新建一个Python文件，输入以下内容：

import airsim
 ​
 # connect to the AirSim simulator
 client = airsim.MultirotorClient()
 client.confirmConnection()
 ​
 # get control
 client.enableApiControl(True)
 ​
 # unlock
 client.armDisarm(True)
 ​
 # Async methods returns Future. Call join() to wait for task to complete.
 client.takeoffAsync().join()
 client.landAsync().join()
 ​
 # lock
 client.armDisarm(False)

# release control
client.enableApiControl(False)

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。

这时候再运行仿真环境，可以看到无人机不受控制得下落。

然后再运行py文件，注意必须先让虚幻环境运行起来再运行py文件。
运行成功会输出以下内容

这时候就可以看到无人机先缓缓上升，然后落地。

至此，Airsim就配置完成。