一种基于AirSim的无人机仿真培训方法与流程

本发明涉及无人机仿真培训技术领域，更具体地说，本发明涉及一种基于airsim的无人机仿真培训方法。

背景技术：

由于无人机的操纵是一个比较复杂的过程，对操纵人员有比较高的要求，因而研发了仿真培训系统，让操纵人员进行模拟训练，既可以节省费用，又可以避免由于操纵不熟练而造成的损失。

airsim是微软开源的一个跨平台的建立在虚幻引擎上的无人机以及其它自主移动设备的模拟器，它支持硬件在循环与流行的飞行控制器的物理和视觉逼真模拟，它被开发为一个虚幻的插件，可以简单地放到任何你想要的虚幻环境中，该模拟器创造了一个高还原的逼真虚拟环境，模拟了阴影、反射等其它现实世界中容易干扰的环境，让无人机不用经历真实世界的风险就能进行训练，但是由于仿真模型是人为建设的，只能根据建设者所了解到的问题进行建设，难以根据所需环境进行实时采集建设，所以在实际使用时可能会遇到一些其他的真实情况，因此，一种基于airsim且可以实时采集实景进行模拟的无人机仿真培训方法的研究，具有重要意义。

技术实现要素：

为了克服现有技术的上述缺陷，本发明提供了一种基于airsim的无人机仿真培训方法，本发明所要解决的技术问题是：由于仿真模型是人为建设的，只能根据建设者所了解到的问题进行建设，难以根据所需环境进行实时采集建设，所以在实际使用时可能会遇到一些其他的真实情况的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种基于airsim的无人机仿真培训方法，包括以下步骤：

s1、仿真无人机模型搭建：

分别搭建不同型号的无人机飞控仿真模型，真实模拟无人机的各项飞行数据，并建立3d模型，并将无人机飞行数据与控制遥控器进行数控连接，从而实现仿真无人机与云台的通讯机制，使得操作者可以通过遥控器发送飞行过程中的遥控指令。

s2、实时场景仿真模型搭建：

对训练的场景进行实时采集，使用摄像机对多个位置进行录像，同时将摄像机采集的实时视频输送到控制器并进行3d建模，并以3d建模的实际场景作为本仿真培训方法中的实时虚拟场景，并根据场景中所遇到的各项问题进行建模待用，并将虚拟场景的数据与建模数据进行连接，使得当实时场景下具有问题时自动加设相对应的问题模型，在此场景的基础上，根据无人机任务执行过程中的操作技术要领，设计并以最常见的经典故障为基础，在虚拟场景中布置各种故障点，分别模拟在大风大雨等恶劣天气的环境，或同时进行场景难度由简单到复杂的过程。

s3、设置账号登录系统：

对学员账号登录系统进行搭建，使得学员可以通过输入自己的身份信息进行登录，并搭建一个可以对场景进行控制的教练员登录系统，并对学员账号登录过程进行保护，除教练员账号控制外，不可与其他账号同时操作使用。

s4、仿真无人机飞行故障搭建与结果评判：

在关卡中的正确航行位置和路线中设置多个隐形积分基准点，并记录隐形积分基准点的位置数据，同时记录仿真无人机的飞行信息，并与隐形积分基准点的位置数据进行对比，并统计仿真无人机与隐形积分基准点的重合次数，统计出飞行积分信息，并根据仿真无人机的飞行数据和实际情况，由软件自评给出培训考核评分，判断学员是否通过此次培训，并给出飞行建议，最后存入数据库进行记录。

作为本发明的进一步方案：所述教练员账号还可以实时监管培训过程，随时添加或者减少故障模型，随时开始、停止或者更改当前培训任务。

作为本发明的进一步方案：所述仿真无人机的飞行状态包括起飞、降落、悬停、拍照和距离控制。

作为本发明的进一步方案：所述模拟风速设置为5-10米/秒。

作为本发明的进一步方案：所述教练员账号具有账号密码登录系统，防止他人误操作。

作为本发明的进一步方案：所述关卡中模拟风速、雨水密度或其他天气因素可以通过教练员账号进行修改。

本发明的有益效果在于：

1、本发明通过对训练的场景进行实时采集，并根据场景中所遇到的各项问题进行建模待用，并将虚拟场景的数据与建模数据进行连接，使得当实时场景下具有问题时自动加设相对应的问题模型，使得在本方法使用时，可以根据实际场景进行实时模拟，以便于对无人机的仿真培训更加真实可行，避免场景一致而使得学员难以体验真实情况的问题。

具体实施方式

下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

一种基于airsim的无人机仿真培训方法，包括以下步骤：

s1、仿真无人机模型搭建：

分别搭建不同型号的无人机飞控仿真模型，真实模拟无人机的各项飞行数据，并建立3d模型，并将无人机飞行数据与控制遥控器进行数控连接，从而实现仿真无人机与云台的通讯机制，使得操作者可以通过遥控器发送飞行过程中的遥控指令。

s2、实时场景仿真模型搭建：

对训练的场景进行实时采集，使用摄像机对多个位置进行录像，同时将摄像机采集的实时视频输送到控制器并进行3d建模，并以3d建模的实际场景作为本仿真培训方法中的实时虚拟场景，并根据场景中所遇到的各项问题进行建模待用，并将虚拟场景的数据与建模数据进行连接，使得当实时场景下具有问题时自动加设相对应的问题模型，在此场景的基础上，根据无人机任务执行过程中的操作技术要领，设计并以最常见的经典故障为基础，在虚拟场景中布置各种故障点，分别模拟在大风大雨等恶劣天气的环境，或同时进行场景难度由简单到复杂的过程。

s3、设置账号登录系统：

对学员账号登录系统进行搭建，使得学员可以通过输入自己的身份信息进行登录，并搭建一个可以对场景进行控制的教练员登录系统，并对学员账号登录过程进行保护，除教练员账号控制外，不可与其他账号同时操作使用。

s4、仿真无人机飞行故障搭建与结果评判：

在关卡中的正确航行位置和路线中设置多个隐形积分基准点，并记录隐形积分基准点的位置数据，同时记录仿真无人机的飞行信息，并与隐形积分基准点的位置数据进行对比，并统计仿真无人机与隐形积分基准点的重合次数，统计出飞行积分信息，并根据仿真无人机的飞行数据和实际情况，由软件自评给出培训考核评分，判断学员是否通过此次培训，并给出飞行建议，最后存入数据库进行记录。

教练员账号还可以实时监管培训过程，随时添加或者减少故障模型，随时开始、停止或者更改当前培训任务。

仿真无人机的飞行状态包括起飞、降落、悬停、拍照和距离控制。

模拟风速设置为5-10米/秒。

教练员账号具有账号密码登录系统，防止他人误操作。

关卡中模拟风速、雨水密度或其他天气因素可以通过教练员账号进行修改。

最后应说明的几点是：虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施例对本发明作了详尽的描述，但在本发明的基础上，以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

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