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为了在疫情防控形势严峻、造车排期紧张的 2021 赛季备赛期间，给操作手们提供跑场、对战训练、战术分析的条件，弥补先前仿真系统联机功能相对较弱的缺口，华南虎战队开发了一套 RMUC 比赛模拟器软件。模拟器能够在单机或联机模式下运行，提供了较为完整的场地、赛制模拟功能，最多支持 15 人联机对战。经多次模拟赛验证，模拟器主要功能运行稳定，为战队赛前的场地熟悉、战术准备提供了帮助。我们将分享本赛季模拟器开发的经验总结和可用的模拟器软件，希望能够为各参赛队提供研发思路，拓宽竞技机器人赛场的技术广度，发现解决问题的全新视角。
功能概述
模拟器系统分为服务端与客户端两部分，均打包为 Windows 平台应用程序。服务端用于在局域网或公网服务器部署，以 Headless 模式运行。客户端可在本地独立运行，可作为 Host 端运行，也可以连接服务器。模拟器的开发目标是实现规则手册中的所有赛制，目前已实现的功能有（部分赛制已变更）：
可操控角色：步兵、英雄、工程、飞手、云台手、裁判。 裁判角色功能：AR 自由视角、查看第一视角、判罚。 地面作战机器人功能：弹丸兑换、发射、经验与等级系统、自瞄、热量系统、小陀螺等。 工程机器人功能：采矿、兑换、刷卡复活、固连救援、自动回血与复活、障碍块搬运等。 哨兵机器人功能：自主运动、索敌、射击等。 云台手、飞手功能：无人机运动、空中支援、自瞄、飞镖、第二屏幕等。 其他：底盘与发射机构类型机制、增益点、能量机关、矿石、狙击点等更多规则。
模拟器服务端软件可以在 1 核 2G 配置下流畅运行，具体部署方式参照组织手册。模拟器客户端软件会根据实际运行帧率调整画质水平，经测试在 i7-8550u + MX150 + 16G 配置下可以流畅运行。
研发思路
与仿真软件不同，模拟器主要用于以视觉方式呈现赛场，协助参赛队员在没有完整场地的情况下提前适应比赛氛围，把握比赛节奏。相对而言，模拟器不要求精确的物理模拟、尺寸匹配，系统的设计以视觉为主导。 模拟器开发所使用的技术栈主要包括游戏引擎、网络同步方案、实时通讯方案等。可供选择的方案组合很多，具体的功能与利弊对比在完整的开源文档中有详细介绍。综合考虑开发效率、学习难度、软件稳定性等因素，我们最终选择了 Unity引擎 + Mirror网络库 技术栈。此外还使用了 WebSocket 等周边技术。 模拟器的软件主要包括匹配系统和对战模拟系统两部分。匹配系统只参与联机游戏，其作用是为所有客户端分配角色，并保证所有客户端同步开始对战模拟。对战模拟系统是模拟器软件的核心，其包括所有赛制逻辑的实现、所有机器人的运动模型、各客户端间的网络同步、根据时间推进比赛进程等功能。 为了还原真实的赛场，模拟器所使用的场地模型来自官方公布的文件，车辆模型来自机械组同学的 CAD 文件。为了压缩素材大小，优化软件性能和视觉效果，在将模型导入引擎之前，需要先对其进行简化、修补、材质划分。模型导入后，为了让车辆响应操作，需要为每种机器人设计不同的运动模型，并通过不断测试、调整，逐渐优化模型参数，使操作手感接近于真车。完成机器人手感调校后，就可以逐步加入裁判系统逻辑和网络同步功能。由于网络同步过程贯穿于所有逻辑中，在开发初期就应该对使用的网络框架进行了解，并基于此进行软件架构设计。在开发过程中，需要不断进行测试，测试内容包括单元测试、功能走查、压力测试等，尽早发现并修正逻辑上和网络同步上的问题。当主要功能开发完成后，可以渐进地组织模拟赛，除继续修复漏洞之外，将模拟器训练逐步结合到操作手日常训练中去。
资料链接
我们已经将模拟器开发过程中的经验和思考整理成文档，与模拟器软件一起开源。
在总结文档中，我们详述了模拟器的各组成部分及其实现方式，并给予 2021 赛季模拟器进行了反思和展望。目前 RM 模拟器开发的参考资料非常少，希望我们能为这一领域的技术积累作出贡献。
后续开发
在 2021 赛季模拟器开发过程中，我们还有很多设想未能实现，具体内容在 GitHub Wiki 文档中有所提及。由于这一版模拟器还有很多不完善的地方，而 RoboMaster 的赛制每年都不相同，我们希望能够在已有经验的基础上，继续推动新版模拟器的开发。 模拟器开发是一项综合性很强的工作，要将它做得更好，除了需要在技术上不断突破，更离不开思维的交流碰撞。在此，我们诚邀各方有志之士一同进行新版模拟器的设计、研发工作。感兴趣的队伍可以扫描二维码进群。
总结展望
研发 RM 模拟器，是一件十分有意思的事情。相对于造车，模拟器开发给队伍带来的压力很小；模拟器使用就像打游戏，同样不会给队员造成负担。线上模拟赛能够有效弥补造车进度紧张、校内缺乏场地造成的操作手训练空档，提升队员战术意识，让比赛对抗更加精彩。我们希望能通过分享模拟器开发经验，吸引更多队伍加入自研模拟器行列，期待大家精彩的技术分享！
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