CarlaAir 坐标系换算说明

问题

CarlaAir 内部同时运行 CARLA 和 AirSim 两套系统，它们使用不同的坐标系：

	CARLA	AirSim
坐标原点	UE4 世界原点	AirSim PlayerStart 位置
X 轴	同 UE4	同 UE4，但有原点偏移
Y 轴	同 UE4	同 UE4，但有原点偏移
Z 轴	向上为正 (z-up)	向下为正 (NED, z-down)
单位	厘米 (UE4) → Python API 返回米	米

换算公式

在 Town10HD 地图上实测（CarlaAir v0.1.6）：

airsim_x =  carla_x + 172.20
airsim_y =  carla_y - 183.86
airsim_z = -carla_z +  27.45

姿态角（pitch/yaw/roll）两侧一致，不需要换算。

换算参数表

参数	值	说明
`offset_x`	+172.20	AirSim 原点在 CARLA X 方向的偏移
`offset_y`	-183.86	AirSim 原点在 CARLA Y 方向的偏移
`offset_z`	+27.45	AirSim 原点在 CARLA Z 方向的偏移（取反后加）
z 轴翻转	`airsim_z = -carla_z + offset_z`	CARLA z-up → AirSim NED z-down

注意： 偏移量取决于地图和 AirSim PlayerStart 配置。换地图后需要重新标定。

如何标定

在两个系统中同时读取无人机位置即可算出偏移量：

import carla, airsim

# CARLA 侧
client = carla.Client('localhost', 2000)
world = client.get_world()
drone = [a for a in world.get_actors() if 'drone' in a.type_id][0]
cl = drone.get_location()

# AirSim 侧
ac = airsim.MultirotorClient()
ac.confirmConnection()
ap = ac.getMultirotorState().kinematics_estimated.position

# 偏移量
offset_x = ap.x_val - cl.x
offset_y = ap.y_val - cl.y
offset_z = ap.z_val - (-cl.z)
print(f"offset_x={offset_x:.4f}, offset_y={offset_y:.4f}, offset_z={offset_z:.4f}")

脚本中的处理

脚本	录制坐标系	回放方式
`record_drone.py`	CARLA (`transform` 字段)	—
`record_drone_airsim_only.py`	AirSim NED (`airsim_ned` 字段)	—
`record_vehicle.py`	CARLA (`transform` 字段)	CARLA `set_transform`
`record_walker.py`	CARLA (`transform` 字段)	CARLA `set_transform`
`demo_director.py` 车辆/行人	—	CARLA `set_transform`（直接用）
`demo_director.py` 无人机	—	AirSim `simSetVehiclePose`（自动校准偏移）
`replay_drone_airsim_only.py`	—	AirSim `simSetVehiclePose`（需 `airsim_ned`）

demo_director 自动校准

DroneReplayer 初始化时： 1. 检测 JSON 中是否有 airsim_ned 字段 2. 如果只有 transform（CARLA 坐标）→ 读取无人机在 CARLA 和 AirSim 两侧的当前位置，计算偏移量 3. 回放时每帧 CARLA transform + 偏移 → AirSim NED → simSetVehiclePose

如果 JSON 中有 airsim_ned → 直接使用，不做转换。

为什么不直接用 AirSim API 录制？

连接 AirSim Python 客户端会导致 CarlaAir 窗口中的无人机丢失键盘控制并坠落。因此 record_drone.py 只从 CARLA 侧读取 drone_actor.get_transform()，完全不碰 AirSim。