基于unity 3d的航空炸弹投射虚拟视景仿真系统设计

李庚涛 ，崔瀚 ，郑绍君

（1.沈阳工学院能源与水利学院，辽宁抚顺，113122；2.黑龙江北方工具有限公司,黑龙江牡丹江，157013）

基于unity 3d的航空炸弹投射虚拟视景仿真系统设计

李庚涛1，崔瀚1，郑绍君2

（1.沈阳工学院能源与水利学院，辽宁抚顺，113122；2.黑龙江北方工具有限公司,黑龙江牡丹江，157013）

以Unity3D虚拟现实开发引擎为工具，通过WouldComposer插件的加载与使来搭建了仿真场景，采用3dsmax建立了飞机和炸弹的仿真模并转换格式导入Unity3D中，最后通过Unity3D自带的粒子系统和脚本编辑器实现了系统的交互和特效设计。通过系统运行，能够较为真实的实现航空炸弹的投射过程。

视景仿真；航空炸弹；Unity3D

0 引言

视景仿真又称虚拟现实，具有多感知性、临场感、交互性、构想性等主要特征。Unity3D是一款优秀的虚拟现实开发引擎，用它进行虚拟视景仿真系统的设计具有可行性、实用性以及示范性。选用Unity3d对航空炸弹投射过程进行虚拟视景仿真，可以设计出身临其境的视听感受、接近现实的虚拟环境、对仿真的实时干预、自由的行动能力等功能，能够真实的表现航空炸弹投射的过程，从而达到所需要作战视景仿真效果。

1 开发过程

系统的开发通过所需达到的效果进行整体设计，首先结合所需效果选择合适的飞机模型、航空炸弹模型；其次选择合适视角、地形，并在地形创建完成后通过3dsmax对所建立的飞机、炸弹等模型进行渲染，再将渲染的文件导出成Unity 3D所能识别的.fbd格式文件；第三，将所有模型导入unity 3d中进行交互设计并生成可执行文件，同时设计仿真特效特效完成平台的构建。

2 系统仿真设计

2.1 场景建立

Unity具有强大的拓展能力，有大量官方或第三方的素材和插件可以使用，在地形场景的建立中，因为TerrainComposer插件作用是根据参数自动生成广阔的地形和丰富且具有活力的细节，但不适合本项目的高空视角，针对这种问题选用WorldComposer插件，该插件能够从BingMap直接生成Unity3D中的地形，因此本系统所涉及的地形模型均来自于WorldComposer。

2.2 飞机以及炸弹模型的建立

2.2.1 飞机模型的选择

轰炸是航空兵从空中消灭敌方地面有生力量、摧毁技术兵器和其他重要目标的手段。该仿真的所选用的飞机模型为su-34战斗轰炸机，因为战斗轰炸机是具有空战能力的飞机，相较于歼击机，该类飞机模型载弹量大、航程远、轰炸精度高；相较于重型轰炸机，该类飞机后勤负担小、部署灵活、生存能力强、能低空突防与轰炸。故该仿真系统选用战斗轰炸机为模型是十分合理的。

2.2.2 航空炸弹的选择

航空炸弹一般选择能够装载一定数量的小直径炸弹，从而可以在一个挂架上挂载多枚，以提高轰炸效率。本系统在开发过程中为了体现航空炸弹良好的作战效果，弹药仅用一款大TNT当量普通炸弹进行仿真设计。策略是先完成仿真的主题框架，之后弹药、战斗机可独立制作资源包加载到工程中。

2.2.3 模型的建立

由于该系统重点要展示航空炸弹投射毁伤效果，因此在模型建立过程中对其精确尺寸要求并不高，主要是体现模型的外观和细节上，所以在建模过程中采用3ds max对模型进行精细化建模，再通过3dsmax强大的图形渲染功能对所建立的模型进行渲染，使其能够达到与真实产品外观更加接近的目的，最后将渲染后的模型转换成.fbx文件以便导入Unity3D中进行仿真。

2.3 制作粒子特效

粒子系统能在三维计算机图形学中模拟一些特有的模糊景象，其主要能够模拟的景象有火焰、爆炸、烟雾、流水、落叶、云彩、尘埃、流星尾迹和发光轨迹等抽象视觉效果。本系统需要粒子系统模拟的效果有飞机的尾焰效果以及炸弹轰炸后的爆炸效果。

2.4 交互设计

在飞机投射航空炸弹的过程中，需要控制飞机的飞行状态和投射航空炸弹的时机，所以要对系统进行交互功能设计，实现的主要功能有几个，即鼠标控制飞机的方向、左右键控制飞机的翻转、鼠标滚轮控制飞机的速度以及空格键进行投弹。

2.5 碰撞检测技术

航空炸弹发射之后，炮弹向轰炸目标飞去，当击中目标时产生爆炸效果，另外需要注意通过标签设计碰撞规则，排除不需要的碰撞保证系统正常运行，碰撞检测代码如下所示，轰炸效果如图1所示。

function OnCollisionEnter(collision : Collision) {

Instantiate(explosionPrefab, pos, rot);

//实例化爆炸特效

Destroy (gameObject); //销毁炸弹 }

3 结束语

目前虚拟现实技术发展迅速，各种虚拟现实开发引擎在未来的使用上将更加方便快捷。Unity3d作为一款优秀的虚拟现实开发引擎，可以快速建立高质量的虚拟视景仿真项目。本系统通过unity 3d的各种功能，完成了航空炸弹投射的视景仿真，通过一系列的系统的开发，很好的展现了飞机投射航空炸弹的作战效果。

图1 炸弹爆炸效果

[1]中秋.超低空突防苏-34全纪录[J].海陆空天惯性世界，2011,06：52～66.

[2]金龙.制导炸弹视景仿真系统研究[D].中北大学硕士论文.2015：1～41.

[3]方沁.基于Unity和3dmax的虚拟实验室三维建模设计与实现[D].北京邮电大学硕士论文，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

通讯作者：崔瀚（1985-），男，硕士，研究方向弹药虚拟仿真技术。