目前,绝大部分无人机都由无人机操作员实时遥控来完成任务。因此,无人机操作员的技术好坏直接影响任务完成质量。在真实环境下进行无人机飞行训练成本高昂,而使用虚拟场景进行训练,即可以完成无人机操作员训练任务,提高无人机操作员操作技巧,又可以节约成本并消除安全隐患。本文的目的是构建一个无人机虚拟训练场景,主要包括硬件和软件两部分。硬件部分主要有遥控器、Pixhawk和计算机组成;软件部分主要有无人机模块、传感器模块、环境模块、地形模块、物理引擎和渲染模块组成。采用动态仿真架构和硬件在回路仿真架构设计了两套无人机训练仿真系统。动态仿真由虚拟的控制器与虚拟的控制对象组成,而HIL硬件在回路仿真是一种半实物的仿真系统。动态仿真系统中的无人机姿态估计和姿态控制是由系统中软件部分无人机姿态估计算法和无人机姿态控制算法完成。HIL硬件在回路仿真架构中,Pixhawk飞行控制器负责无人机姿态估计和无人机姿态控制,并将控制信号发送至计算机进行无人机控制。系统软件部分都是基于Unreal Engine和它的组件完成的,系统各个模块都是在Unreal Engine平台上实现的。为了使系统拥有逼真的视觉效果和接近真实训练场景,采用Global Mapper和3DSMax进行真实地形建模,并将真实地形和无人机进行实时3D渲染,反馈给操作员。无人机操作员可以通过系统练习无人机控制操作,安全且充分地尝试无人机的各种飞行模式,并在逼真的物理、视觉仿真效果的辅助下,达到熟练操作无人机的目的。通过调用Unreal Engine的API或Pixhawk获取无人机的飞行日志和图片数据,这些数据可以用于无人机操作员操作水平评估或进行无人机飞行姿态分析。