中国空军模拟训练体验平台设计与应用

赵金玲 李舒

摘要：本研究主要内容是以设计中国空军的体验和训练模拟平台为路径，对开发过程与设计原则进行深入地探究。该平台的开发主要目的在于帮助我国大、中、小学生突破实践空间的局限，在VR虚拟现实技术的帮助下，感受并接收身临其境的国防教育。通过体验中国空军模拟训练体验平台了解战斗机的主要战法与机动方式，对不同战机的战斗岗位和作用有初步的认识。感受我国强大军事力量的同时，深刻感悟我国军事发展的历史性征程。

关键词：空军文化;虚拟现实;模拟训练;国防教育

一、研究背景及意義

1.1研究背景

VR虚拟现实是指用计算机生成的一种特殊环境，人可以通过使用各种特殊装置将自己“投射”到这个环境中，并操作、控制环境，实现特殊的目的。当前具有相似特征的虚拟仿真技术在社会各个领域得到广泛的使用，比如在游戏娱乐、城市交通等方面应用较为广泛，在教育与科普领域更是成为焦点中的焦点。

沈阳理工大学作为一所以国防为特色的院校，依托国家和省市科普基地“沈阳理工大学兵器博物馆”、省级武器系统实验教学示范中心、艺术设计创新中心和现代教育中心和VR+国防教育展教虚拟仿真实验教学中心，在省内高校国防教学和国防教育中都发挥着积极的作用。多年来，学校艺术设计学院设计专业、装备工程学院兵器类专业和兵器博物馆开展了多方位合作，尤其是利用VR+综合集成技术开展了一系列的国防教育展教资源的开发与应用。基于目前我国国防教育资源的需求与教育创新路径的创新需求，在前期研究的基础上，应用虚拟仿真技术建立一个用于研究国防教育展示与教学的虚拟仿真实验教学中心是非常具备创新性与前沿性的工作。

1.2研究意义

国防教育是一项长期的战略任务，一两次法规课或者一两次报告是不足以深刻地将国防知识与爱国精神进行充分教育与宣传的。我们要将国防教育纳入新技术中、从学生感兴趣的喜闻乐见方面入手、摆到素质教学计划中。在信息化发展的智能时代，VR虚拟现实技术为国防教育提供了先进的科技支撑。我们可以通过各种新媒体交互形式，带着学生走到制作的线上虚拟军事基地亲身体验，从以往的课堂教育走向课外活动，充分利用虚拟展教平台，让学生直观地去感受中国空军的本领亲身体验飞行，从而加深了他们对国防的了解和认知，增强了他们的国防意识，认识到国防的重要性，彻底使国防教育向多元化转变。

二、研究内容及路径

2.1研究内容

本研究主要内容是以制作中国空军的体验和训练模拟平台为目标，研究如何使学生身临其境地接受国防教育，了解战斗机的主要战法与机动方式，对不同战机的战斗岗位和作用进行科普，使体验者能够跨越时间与空间的束缚，主动地去接受爱国主义国防教育，在寓教于乐的平台中，全身心的主动探索中国空军的精神，自由地体验空对空打击和空对地打击，从中激发爱国热情与民族自豪感。

该平台的设计与开发主要分为如下三部分内容：

1.中国空军战机的三维建模（高模、中模、低模）。

2.中国空军战机的高模烘焙、转低模、展UV、贴图。

3.沙盘场景、灯光等搭建和Unity3D后台编程和调试。

在中国空军模拟训练体验平台中，体验者首先可以动态地观看空军的建立历史，第一视角体验空军的经典战役，跟随教程完成相关交互操作，进入虚拟空军基地后近距离观看各式国产战机，体验浏览的同时系统会配以介绍以及解说。该平台开放自定义关卡使玩家可以自定义驾驶的战机以及作战任务，具备良好的可操控性与沉浸式的体验感。

2.2研究路径与开发重点

首先是资料的收集。查阅相关资料，调研虚拟现实技术运用行业、虚拟现实行业在我国的发展、可解决问题、虚拟现实技术发展前景。进行科学的综合分析，为制定项目脚本做好充分准备。

其次是自主设计项目研究方案，收集虚拟现实相关行业发展数据，综合统筹，将中国空军展教体验训练模拟平台自主设计制定操作模式进行艺术化的逻辑归纳。

然后进行项目所需的美术资源的设计制作。运用MAYA、3DMAX等软件制作空军平台所需要三维模型与空军演练对应场景空间的搭建，并进行仿真贴图、材质渲染，配合音效音频进行动画的制作。

再次是将制作完成的模型导入Unity3D实现对应的交互逻辑，使交互功能更加符合人体工程学，重点研究人体感官的各项体验指标与数据。

最后进入总结与测验反馈环节。邀请多位专业人士和军事爱好者进行体感体验测试，记录、分析并完善所存在的问题。

三、结论

本研究是基于VR虚拟现实技术、科普知识、多维度设计理念等专业领域上展开，重点应用虚拟仿真技术结合3D动画和交互，更直观地展现中国现代空军组成及不同战机的岗位和作用，艺术化还原空对空打击、空对地打击等训练项目，使体验感与真实情境相结合，从而达到身临其境的体验、学习效果。

中国空军模拟训练体验平台设计具备多学科的知识融合，基础理论化为实际操作，固有思维不断创新和发展的研究本质。本研究是基于前期研究的基础上，进行了方案型的改革和创新，因此在研究的过程中，将重点转移为项目应用于发展策略的研究。设计与制作组成员均具备开发VR虚拟体验平台与交互界面设计的基本专业知识与素养，在项目进行过程中不断摄取新的行业知识，加强自身技术水平，在跟进项目进度的同时，达到提高自身的专业技能的效果。本研究成果未来可用于科普教育或相关理论课的辅助教育工作当中，为国防教育领域添砖加瓦。

本论文为辽宁省2022年省级大学生创新创业训练计划项目阶段性成果，

项目编号：S202110144034。

项目负责人：赵金玲

作者简介：赵金玲（2001.02），女，汉族，辽宁沈阳人，本科在读，从事动画、新媒体艺术研究。

李舒（1987.07），女，汉族，辽宁沈阳人，博士，副教授，从事新媒体艺术设计研究。