仿真案例#

本页提供两个面向首次使用者的可复现实验。建议先完成异构载具实验，熟悉 settings.json 和 Python API，再进行 ns-3 网络实验。

实验	重点	环境	预计时间
实验一：无人机、汽车与船	AirGround、载具配置、RPC 端口、Python API	Windows + UE 4.27	约 10 分钟
实验二：LAESim 与 ns-3	ROS 里程计、节点映射、范围内交付、范围外丢包	Windows + WSL2 + ROS + ns-3	约 15 分钟

完整示例统一维护在 Examples/quickstart，包含可直接复制的配置、运行脚本、预期结果和排查步骤。

实验一：无人机、汽车与船异构仿真#

目标#

在同一个 AirGround 场景中创建 UAV、Car、Boat，使用各自的 RPC 端口同时发送控制并读取状态。该实验不需要 ROS 或 ns-3。

核心配置如下，完整文件见 heterogeneous_fleet/settings.json：

{
  "SimMode": "AirGround",
  "ApiServerPortCar": 41461,
  "ApiServerPortMultirotor": 41471,
  "ApiServerPortBoat": 41481,
  "Vehicles": {
    "UAV":  { "VehicleType": "SimpleFlight", "X": 0, "Y": 0,  "Z": 0 },
    "Car":  { "VehicleType": "PhysXCar",     "X": 0, "Y": -8, "Z": 0 },
    "Boat": { "VehicleType": "SimpleBoat",  "X": 0, "Y": 8,  "Z": 0 }
  }
}

Vehicles 下的键是 API 使用的实例名；VehicleType 选择动力学和控制接口；X/Y/Z 是相对于场景原点的出生位置。Boat 使用简化平面三自由度模型，不要求场景具有真实水体。

运行#

在仓库根目录打开 PowerShell，将实验配置复制为当前 AirSim 配置：

$AirSimDir = Join-Path ([Environment]::GetFolderPath('MyDocuments')) 'AirSim'
New-Item -ItemType Directory -Force $AirSimDir | Out-Null
$Settings = Join-Path $AirSimDir 'settings.json'
if (Test-Path $Settings) { Copy-Item $Settings "$Settings.backup" -Force }
Copy-Item .\Examples\quickstart\heterogeneous_fleet\settings.json $Settings -Force
py -3 -m pip install msgpack-rpc-python numpy opencv-contrib-python

先检查配置，无需启动 UE：

py -3 .\Examples\quickstart\heterogeneous_fleet\run_experiment.py --check-only

看到 configuration check passed 后，在 UE 4.27 中打开 LAESim 场景并点击 Play，然后运行：

py -3 .\Examples\quickstart\heterogeneous_fleet\run_experiment.py

脚本调用的关键 API 是：

uav.takeoffAsync(vehicle_name="UAV").join()
uav.moveByVelocityAsync(2, 0, 0, duration, vehicle_name="UAV")
car.setCarControls(airsim.CarControls(throttle=0.55), "Car")
boat.setBoatControls(airsim.BoatControls(throttle=0.70), "Boat")

运行约 8 秒后，脚本停止汽车和船并让无人机降落。终端应持续显示无人机局部 NED 坐标、汽车速度、船的纵向/横向速度。

完整步骤和练习见实验一 README，完整代码见 run_experiment.py。

实验二：LAESim 节点与 ns-3 通信范围#

目标#

将 settings.json 中的 UAV 和 Car 自动映射为同名 ns-3 节点，通过 ROS 网络桥接器发送消息，并分别复现通信范围内全部交付和范围外全部丢包。

LAESim odom_local_ned + settings X/Y/Z
                    ↓
             ROS 网络桥接器
                    ↓ POSE / SEND
         ns-3 Wi-Fi ad hoc + OLSR
                    ↓ DELIVER
          /network_sim/rx/Car

完整配置见 ns3_network/settings.json，关键部分是：

{
  "Vehicles": {
    "UAV": { "VehicleType": "SimpleFlight", "X": 0,  "Y": 0, "Z": -2 },
    "Car": { "VehicleType": "PhysXCar",     "X": 20, "Y": 0, "Z": 0 }
  },
  "NetworkSimulation": {
    "Backend": "ns3",
    "Routing": "olsr",
    "MaxRangeMeters": 100.0,
    "RunnerPath": "~/opt/ns-3.48/build/scratch/ns3.48-laesim-ns3-runner"
  }
}

网络桥接器在启动时读取 Vehicles，为每个实例创建一个 ns-3 节点。AirSim 的 odometry 以各载具出生点为局部原点，因此桥接器会将配置中的 X/Y/Z 出生偏移加回局部里程计，再更新 ns-3 节点位置。

启动链路#

先完成安装与构建页面中的 WSL2、ROS 与 ns-3 步骤，在 Windows 仓库根目录复制实验配置：

$AirSimDir = Join-Path ([Environment]::GetFolderPath('MyDocuments')) 'AirSim'
New-Item -ItemType Directory -Force $AirSimDir | Out-Null
$Settings = Join-Path $AirSimDir 'settings.json'
if (Test-Path $Settings) { Copy-Item $Settings "$Settings.backup" -Force }
Copy-Item .\Examples\quickstart\ns3_network\settings.json $Settings -Force

在 UE 中点击 Play，随后在 WSL2 中分别启动：

# 终端 A
source /opt/ros/noetic/setup.bash
roscore

# 终端 B：连接 Windows LAESim
export WINDOWS_HOST="$(ip route show default | awk '{print $3}')"
source /opt/ros/noetic/setup.bash
source "${HOME}/LAESim/ros/devel/setup.bash"
roslaunch airsim_ros_pkgs airsim_node.launch host:="${WINDOWS_HOST}"

# 终端 C：按 settings.json 启动 ns-3 桥接器
export LAESIM_HOME="${HOME}/LAESim"
export ROS_WORKSPACE="${LAESIM_HOME}/ros"
unset BACKEND
bash "${LAESIM_HOME}/NetworkSim/scripts/run_ros_network_bridge.sh"

unset BACKEND 很重要：已存在的 BACKEND=none 环境变量会覆盖配置文件。

验证交付与丢包#

当 MaxRangeMeters 为 100.0 时运行：

source /opt/ros/noetic/setup.bash
source "${HOME}/LAESim/ros/devel/setup.bash"
python3 "${HOME}/LAESim/Examples/quickstart/ns3_network/run_experiment.py" \
  --expect delivered

预期 sent: 5、delivered: 5、dropped: 0，且返回的 simulation_time_ns 均大于 0。

然后将 Windows 活动配置中的 MaxRangeMeters 改为 5.0，重启终端 C 的桥接器，再运行：

python3 "${HOME}/LAESim/Examples/quickstart/ns3_network/run_experiment.py" \
  --expect dropped

两个出生点相距约 20 米，超过 5 米硬通信范围，因此预期 delivered: 0、dropped: 5。完整步骤和排查见实验二 README。

更多场景展示#

以下画面来自 LAESim 当前开发场景，用于展示统一岛屿环境和多类型载具能力。

场景视频演示#

视频时长约 41 秒，展示当前开发版本的岛屿环境与多类型载具运行效果。