自主无人机竞速模拟器使用说明

简介

RMUA2026赛季模拟器

官方测试环境

ros-noetic
ubuntu20.04
NVIDIA RTX3090TI gpu
INTEL I7 12th cpu

注意：若使用神经网络，建议使用双显卡以保证模拟器性能

使用说明

1. 安装Nvidia-Docker

确保已安装 Nvidia 驱动

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安装docker

• sudo apt-get install ca-certificates gnupg lsb-release
• sudo mkdir -p /etc/apt/keyrings
• curl -fsSL https://download.docker.com/linux/ubuntu/gpg | sudo gpg --dearmor -o /etc/apt/keyrings/docker.gpg
• echo "deb [arch=$(dpkg --print-architecture) signed-by=/etc/apt/keyrings/docker.gpg] https://download.docker.com/linux/ubuntu $(lsb_release -cs) stable" | sudo tee /etc/apt/sources.list.d/docker.list > /dev/null
• sudo apt-get update
• sudo apt-get install docker-ce docker-ce-cli containerd.io docker-compose-plugin

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安装nvidia-container-toolkit

• distribution=$(. /etc/os-release;echo $ID$VERSION_ID)
• curl -s -L https://nvidia.github.io/nvidia-docker/gpgkey | sudo apt-key add -
• curl -s -L https://nvidia.github.io/nvidia-docker/$distribution/nvidia-docker.list | sudo tee /etc/apt/sources.list.d/nvidia-docker.list
• sudo apt-get update && sudo apt-get install -y nvidia-container-toolkit
• sudo systemctl restart docker

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设置用户组，消除 sudo 限制

• sudo groupadd docker
• sudo gpasswd -a $USER docker
• 注销账户并重新登录使新的用户组生效
• sudo service docker restart

2. 安装ROS-Noetic

• sudo sh -c 'echo "deb http://packages.ros.org/ros/ubuntu $(lsb_release -sc) main" > /etc/apt/sources.list.d/ros-latest.list'
• sudo apt install curl
• curl -s https://raw.githubusercontent.com/ros/rosdistro/master/ros.asc | sudo apt-key add -
• sudo apt update
• sudo apt install ros-noetic-desktop-full
• sudo apt install python3-catkin-tools

3. 使用模拟器

本机启动

• cd /path/to/IntelligentUAVChampionshipSimulator
• 模拟器：wget https://sz-rm-rmua-dispatch-prod.oss-cn-shenzhen.aliyuncs.com/0e954d75cf7e0afdba0d2dea27a08295/simulator_12.0.0.3.zip
• unzip simulator_12.0.0.3.zip
• 渲染模式 ./run_simulator.sh 123
• 后台模式 ./run_simulator_offscreen.sh 123
  注意：123 为随机种子参数，不同的种子对应不同的配置
  
• 使用ros查看主题
• source /opt/ros/noetic/setup.bash
• rostopic list

Docker启动

• cd /path/to/IntelligentUAVChampionshipSimulator
• docker build -t simulator01 .
• ./run_docker_simulator.sh 123
  注意：Docker仅支持后台模式运行,启动脚本后第一个参数 123 是模拟器的随机种子，可根据需要修改
• 使用ros查看主题
• source /opt/ros/noetic/setup.bash
• rostopic list

ros数据交互

用于获取数据的可订阅的主题

• 前视相机
  /airsim_node/drone_1/front_left/Scene
/airsim_node/drone_1/front_right/Scene
• 后视相机
  /airsim_node/drone_1/back_left/Scene
/airsim_node/drone_1/back_right/Scene
• imu数据
  /airsim_node/drone_1/imu/imu
• 雷达数据
  /airsim_node/drone_1/lidar
• 无人机状态真值
  /airsim_node/drone_1/debug/pose_gt
• gps数据(含带误差姿态)
  /airsim_node/drone_1/gps
• 风速计
  airsim_node/drone_1/debug/wind
• 电机输入PWM信号(0:右前, 1:左后, 2:左前, 3:右后)
  /airsim_node/drone_1/debug/rotor_pwm
• 起始位姿
  /airsim_node/initial_pose
• 终点位置
  /airsim_node/end_goal

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用于发送指令的主题

• 速度控制(0:x轴速度, 1:y轴速度, 2:z轴速度, 3:角速度，4:加速度(上限为8m/s2),5:是否急停(1表示急停))
  /airsim_node/drone_1/vel_cmd_body_frame
• PWM控制(0:右前, 1:左后, 2:左前, 3:右后)
  /airsim_node/drone_1/rotor_pwm_cmd

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可用服务

• 工厂巡检数据上报
  index:(0 每条路径的中央枢纽前工厂； 1 每条路径的中央枢纽后工厂) value:(仪表数值)
  /airsim_node/meter_report

系统相关参数

无人机系统参数

• 质量 0.9kg
• 轴距（电机至机体中心）0.18米
• 转动惯量 Ixx 0.0046890742, Iyy 0.0069312, Izz 0.010421166
• 电机升力系数 0.000367717
• 电机反扭力系数 4.888486266072161e-06
• 最大转速 11079.03 转每分钟

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标定板参数

• 行数（内点）8
• 列数（内点）11
• 方块边长 0.06 米

Q&A

速度控制描述

1.速度控制仅提供基础飞控，保证静止无风时可悬停，但限制最高加速度，并且出现大幅速度变化时会出现姿态波动，如需要更稳定的飞控，建议使用pwm控制

2.此处的加速度是标量，表示x轴与y轴速度变成预期速度（速度控制中输入的数值）的快慢，最高为8m/s2，超过8的数值按8进行处理， 示例：无人机初始速度为0，此时x轴速度输入为8，加速度输入为8，x轴速度会线性增加，1s后，x轴速度从0变为8m/s

3.速度控制的第五个参数，表示是否需要急停，当输入为1时，会忽略所有输入，速度瞬间归零进入悬停状态，但飞机会有姿态变化，急停前速度越快，急停时姿态变化越大

工厂巡检数据上报

工厂巡检数据上报服务输入参数index的0表示每条路径的中央枢纽前工厂，1表示每条路径的中央枢纽后工厂

示例：8-12路径，在中央枢纽前进入工厂后，输入index为0进行上报，中央枢纽后无需进入工厂巡检上报；12-10路径，在中央枢纽前进入工厂后，输入index为0进行上报，在中央枢纽后进入工厂后，输入index为1进行上报；

调试配置表

在模拟器路径下的 /Build/LinuxNoEditor/RMUA/Content/Configs/GameConfig.json 的json文件中有两个字段IgnoreAllHitCollision，IgnoreOverTime，第一个字段设置为true后，撞击不会导致比赛结束，第二个字段设置为true后，超时不会导致比赛结束。可酌情使用，便于调试。

找不到数据类型

开发速度控制ros通信所需的msg文件，可查阅VelCmdmsg文件夹

使用rqt_topic时发现一些数据类型缺失，可参考source官方开发案例教程中basic_dev中的airsim_ros包。具体请参考: https://github.com/RoboMaster/IntelligentUAVChampionshipBase/tree/RMUA2026

帧率波动

当帧率波动严重时，可以更换更高性能的显卡。
也可以关闭不需要的相机降低模拟器性能需求，提升帧率稳定性。 对于本机启动，仅需要把 /path/to/IntelligentUAVChampionshipSimulator 中的 settings.json 中相应相机配置删除即可关闭该相机。
对于docker启动，需要把 /path/to/IntelligentUAVChampionshipSimulator 中的 settings.json 中相应相机配置删除后重新构建镜像即可。

时钟同步

模拟器时钟与本地时钟存在一定差异，建议使用 IMU 主题传出的时间戳作为全局时钟进行程序设计。