基于unity 3d的航空炸彈投射虛擬視景仿真系統設計

李庚濤 ，崔瀚 ，鄭紹君

（1.沈陽工學院能源與水利學院，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設計

李庚濤1，崔瀚1，鄭紹君2

（1.沈陽工學院能源與水利學院，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虛擬現實開發引擎為工具，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換格式導入Unity3D中，最后通過Unity3D自帶的粒子系統和腳本編輯器實現了系統的交互和特效設計。通過系統運行，能夠較為真實的實現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實，具有多感知性、臨場感、交互性、構想性等主要特征。Unity3D是一款優秀的虛擬現實開發引擎，用它進行虛擬視景仿真系統的設計具有可行性、實用性以及示范性。選用Unity3d對航空炸彈投射過程進行虛擬視景仿真，可以設計出身臨其境的視聽感受、接近現實的虛擬環境、對仿真的實時干預、自由的行動能力等功能，能夠真實的表現航空炸彈投射的過程，從而達到所需要作戰視景仿真效果。

1 開發過程

系統的開發通過所需達到的效果進行整體設計，首先結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，并在地形創建完成后通過3dsmax對所建立的飛機、炸彈等模型進行渲染，再將渲染的文件導出成Unity 3D所能識別的.fbd格式文件；第三，將所有模型導入unity 3d中進行交互設計并生成可執行文件，同時設計仿真特效特效完成平臺的構建。

2 系統仿真設計

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插件作用是根據參數自動生成廣闊的地形和豐富且具有活力的細節，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、摧毀技術兵器和其他重要目標的手段。該仿真的所選用的飛機模型為su-34戰斗轟炸機，因為戰斗轟炸機是具有空戰能力的飛機，相較于殲擊機，該類飛機模型載彈量大、航程遠、轟炸精度高；相較于重型轟炸機，該類飛機后勤負擔小、部署靈活、生存能力強、能低空突防與轟炸。故該仿真系統選用戰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。本系統在開發過程中為了體現航空炸彈良好的作戰效果，彈藥僅用一款大TNT當量普通炸彈進行仿真設計。策略是先完成仿真的主題框架，之后彈藥、戰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，主要是體現模型的外觀和細節上，所以在建模過程中采用3ds max對模型進行精細化建模，再通過3dsmax強大的圖形渲染功能對所建立的模型進行渲染，使其能夠達到與真實產品外觀更加接近的目的，最后將渲染后的模型轉換成.fbx文件以便導入Unity3D中進行仿真。

2.3 制作粒子特效

粒子系統能在三維計算機圖形學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、流星尾跡和發光軌跡等抽象視覺效果。本系統需要粒子系統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和投射航空炸彈的時機，所以要對系統進行交互功能設計，實現的主要功能有幾個，即鼠標控制飛機的方向、左右鍵控制飛機的翻轉、鼠標滾輪控制飛機的速度以及空格鍵進行投彈。

2.5 碰撞檢測技術

航空炸彈發射之后，炮彈向轟炸目標飛去，當擊中目標時產生爆炸效果，另外需要注意通過標簽設計碰撞規則，排除不需要的碰撞保證系統正常運行，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 結束語

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

圖1 炸彈爆炸效果

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

[2]金龍.制導炸彈視景仿真系統研究[D].中北大學碩士論文.2015：1～41.

[3]方沁.基于Unity和3dmax的虛擬實驗室三維建模設計與實現[D].北京郵電大學碩士論文，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。