李庚濤 ，崔瀚 ，鄭紹君

（1.沈陽工學(xué)院能源與水利學(xué)院，遼寧撫順，113122；2.黑龍江北方工具有限公司,黑龍江牡丹江，157013）

基于unity 3d的航空炸彈投射虛擬視景仿真系統(tǒng)設(shè)計

李庚濤1，崔瀚1，鄭紹君2

（1.沈陽工學(xué)院能源與水利學(xué)院，遼寧撫順，113122；2.黑龍江北方工具有限公司,黑龍江牡丹江，157013）

以Unity3D虛擬現(xiàn)實開發(fā)引擎為工具，通過WouldComposer插件的加載與使來搭建了仿真場景，采用3dsmax建立了飛機和炸彈的仿真模并轉(zhuǎn)換格式導(dǎo)入Unity3D中，最后通過Unity3D自帶的粒子系統(tǒng)和腳本編輯器實現(xiàn)了系統(tǒng)的交互和特效設(shè)計。通過系統(tǒng)運行，能夠較為真實的實現(xiàn)航空炸彈的投射過程。

視景仿真；航空炸彈；Unity3D

0 引言

視景仿真又稱虛擬現(xiàn)實，具有多感知性、臨場感、交互性、構(gòu)想性等主要特征。Unity3D是一款優(yōu)秀的虛擬現(xiàn)實開發(fā)引擎，用它進(jìn)行虛擬視景仿真系統(tǒng)的設(shè)計具有可行性、實用性以及示范性。選用Unity3d對航空炸彈投射過程進(jìn)行虛擬視景仿真，可以設(shè)計出身臨其境的視聽感受、接近現(xiàn)實的虛擬環(huán)境、對仿真的實時干預(yù)、自由的行動能力等功能，能夠真實的表現(xiàn)航空炸彈投射的過程，從而達(dá)到所需要作戰(zhàn)視景仿真效果。

1 開發(fā)過程

系統(tǒng)的開發(fā)通過所需達(dá)到的效果進(jìn)行整體設(shè)計，首先結(jié)合所需效果選擇合適的飛機模型、航空炸彈模型；其次選擇合適視角、地形，并在地形創(chuàng)建完成后通過3dsmax對所建立的飛機、炸彈等模型進(jìn)行渲染，再將渲染的文件導(dǎo)出成Unity 3D所能識別的.fbd格式文件；第三，將所有模型導(dǎo)入unity 3d中進(jìn)行交互設(shè)計并生成可執(zhí)行文件，同時設(shè)計仿真特效特效完成平臺的構(gòu)建。

2 系統(tǒng)仿真設(shè)計

2.1 場景建立

Unity具有強大的拓展能力，有大量官方或第三方的素材和插件可以使用，在地形場景的建立中，因為TerrainComposer插件作用是根據(jù)參數(shù)自動生成廣闊的地形和豐富且具有活力的細(xì)節(jié)，但不適合本項目的高空視角，針對這種問題選用WorldComposer插件，該插件能夠從BingMap直接生成Unity3D中的地形，因此本系統(tǒng)所涉及的地形模型均來自于WorldComposer。

2.2 飛機以及炸彈模型的建立

2.2.1 飛機模型的選擇

轟炸是航空兵從空中消滅敵方地面有生力量、摧毀技術(shù)兵器和其他重要目標(biāo)的手段。該仿真的所選用的飛機模型為su-34戰(zhàn)斗轟炸機，因為戰(zhàn)斗轟炸機是具有空戰(zhàn)能力的飛機，相較于殲擊機，該類飛機模型載彈量大、航程遠(yuǎn)、轟炸精度高；相較于重型轟炸機，該類飛機后勤負(fù)擔(dān)小、部署靈活、生存能力強、能低空突防與轟炸。故該仿真系統(tǒng)選用戰(zhàn)斗轟炸機為模型是十分合理的。

2.2.2 航空炸彈的選擇

航空炸彈一般選擇能夠裝載一定數(shù)量的小直徑炸彈，從而可以在一個掛架上掛載多枚，以提高轟炸效率。本系統(tǒng)在開發(fā)過程中為了體現(xiàn)航空炸彈良好的作戰(zhàn)效果，彈藥僅用一款大TNT當(dāng)量普通炸彈進(jìn)行仿真設(shè)計。策略是先完成仿真的主題框架，之后彈藥、戰(zhàn)斗機可獨立制作資源包加載到工程中。

2.2.3 模型的建立

由于該系統(tǒng)重點要展示航空炸彈投射毀傷效果，因此在模型建立過程中對其精確尺寸要求并不高，主要是體現(xiàn)模型的外觀和細(xì)節(jié)上，所以在建模過程中采用3ds max對模型進(jìn)行精細(xì)化建模，再通過3dsmax強大的圖形渲染功能對所建立的模型進(jìn)行渲染，使其能夠達(dá)到與真實產(chǎn)品外觀更加接近的目的，最后將渲染后的模型轉(zhuǎn)換成.fbx文件以便導(dǎo)入Unity3D中進(jìn)行仿真。

2.3 制作粒子特效

粒子系統(tǒng)能在三維計算機圖形學(xué)中模擬一些特有的模糊景象，其主要能夠模擬的景象有火焰、爆炸、煙霧、流水、落葉、云彩、塵埃、流星尾跡和發(fā)光軌跡等抽象視覺效果。本系統(tǒng)需要粒子系統(tǒng)模擬的效果有飛機的尾焰效果以及炸彈轟炸后的爆炸效果。

2.4 交互設(shè)計

在飛機投射航空炸彈的過程中，需要控制飛機的飛行狀態(tài)和投射航空炸彈的時機，所以要對系統(tǒng)進(jìn)行交互功能設(shè)計，實現(xiàn)的主要功能有幾個，即鼠標(biāo)控制飛機的方向、左右鍵控制飛機的翻轉(zhuǎn)、鼠標(biāo)滾輪控制飛機的速度以及空格鍵進(jìn)行投彈。

2.5 碰撞檢測技術(shù)

航空炸彈發(fā)射之后，炮彈向轟炸目標(biāo)飛去，當(dāng)擊中目標(biāo)時產(chǎn)生爆炸效果，另外需要注意通過標(biāo)簽設(shè)計碰撞規(guī)則，排除不需要的碰撞保證系統(tǒng)正常運行，碰撞檢測代碼如下所示，轟炸效果如圖1所示。

function OnCollisionEnter(collision : Collision) {

Instantiate(explosionPrefab, pos, rot);

//實例化爆炸特效

Destroy (gameObject); //銷毀炸彈 }

3 結(jié)束語

目前虛擬現(xiàn)實技術(shù)發(fā)展迅速，各種虛擬現(xiàn)實開發(fā)引擎在未來的使用上將更加方便快捷。Unity3d作為一款優(yōu)秀的虛擬現(xiàn)實開發(fā)引擎，可以快速建立高質(zhì)量的虛擬視景仿真項目。本系統(tǒng)通過unity 3d的各種功能，完成了航空炸彈投射的視景仿真，通過一系列的系統(tǒng)的開發(fā)，很好的展現(xiàn)了飛機投射航空炸彈的作戰(zhàn)效果。

圖1 炸彈爆炸效果

[1]中秋.超低空突防蘇-34全紀(jì)錄[J].海陸空天慣性世界，2011,06：52～66.

[2]金龍.制導(dǎo)炸彈視景仿真系統(tǒng)研究[D].中北大學(xué)碩士論文.2015：1～41.

[3]方沁.基于Unity和3dmax的虛擬實驗室三維建模設(shè)計與實現(xiàn)[D].北京郵電大學(xué)碩士論文，2015：6～35.

Design of Virtual Scene Simulation System for Aerial Bomb Projection Based On Unity 3D

Li Gengtao1,Cui Han1,Zheng Shaojun2
(1. College of Energy and Water Resources, Shenyang Institute of Technology,Fushun Liaoning,113122;2.Heilongjiang North Tool Co., Ltd., Mudanjiang Heilongjiang,157013）

Using Virtual reality development Unity3D engine as the tool, through loading WouldComposer plug and making to build the simulation scenarios, simulation of a plane and bomb is established by using 3 ds Max model and transform the format into Unity3D, finally based on Unity3D own particle system and script editor to achieve the interaction and special design of the system Through the system operation, it can be more real to realize the air bomb project.

Visual Simulation；Aerial bombs；Unity3D

通訊作者：崔瀚（1985-），男，碩士，研究方向彈藥虛擬仿真技術(shù)。