近年来,智能船舶技术快速发展,其中无人船是智能船舶领域中的一个重要分支,代表着船舶行业未来发展的目标和方向,各国研究人员相继对无人船的智能航行算法展开深入研究。无人船的智能航行系统主要分为感知、决策、控制三个模块,其中感知是对船舶周围环境进行检测,全面、准确的环境感知是智能航行系统的关键功能之一。针对实际船舶测试中成本高、风险性大、可重复性低、场景覆盖性差的问题,本文提出了一种用于无人船虚拟测试的环境架构,主要的研究内容如下:（1）无人船虚拟测试环境框架搭建。首先对无人船虚拟测试环境框架进行深入分析,其次基于三维图形引擎UE4搭建了虚拟环境,最后对虚拟环境中实时昼夜变化及气象进行仿真。（2）基于虚拟环境的视觉信息的模拟。针对船载摄像头的图像仿真问题,分析了传感器物理特性对图像仿真结果的影响,引入摄像头参数对图像进行修改,建立了一种基于后处理技术的成像效果模拟方法,实现了图像的镜头畸变、景深效果、运动模糊、雨水影响、夜视效果的实时仿真,将最终的仿真图像以视频信号形式进行传输。（3）激光雷达点云数据的模拟。针对船载激光雷达的工作原理和参数配置进行分析,建立了一种基于射线碰撞检测的三维点云数据模拟算法,实现了虚拟环境中的RFans型16线激光雷达的点云数据实时仿真,模拟生成了通用格式的点云数据。本文提出的虚拟测试环境架构及相应的船载摄像头和激光雷达物理特性仿真,实现了在虚拟环境中视觉信息和点云数据的模拟,为建立完善的无人船虚拟测试系统提供环境基础,对无人船智能航行感知系统的测试和验证具有重要研究意义。