基于Unity3D的高射炮攔截戰(zhàn)斗機(jī)視景仿真

【摘要】為了展現(xiàn)高射炮攔截戰(zhàn)斗機(jī)的過(guò)程，在建立了高射炮以及戰(zhàn)斗機(jī)模型的基礎(chǔ)上，基于視景仿真技術(shù)，采用Unity3D虛擬現(xiàn)實(shí)開(kāi)發(fā)引擎，建立了視景仿真系統(tǒng)的仿真場(chǎng)景、設(shè)計(jì)了仿真特效、高射炮發(fā)射炮彈的運(yùn)動(dòng)以及飛機(jī)飛行的C#腳本，通過(guò)仿真測(cè)試所設(shè)計(jì)的視景仿真系統(tǒng)能夠較為真實(shí)地展現(xiàn)高射炮攔截戰(zhàn)斗機(jī)的過(guò)程，所設(shè)計(jì)系統(tǒng)的思路可為高射炮的攔截應(yīng)用提供一定的參考。

【關(guān)鍵詞】高射炮|Unity3D|攔截|戰(zhàn)斗機(jī)

現(xiàn)代戰(zhàn)爭(zhēng)實(shí)踐表明，隨著空中打擊力量的日益強(qiáng)大，空襲不僅已成為進(jìn)行現(xiàn)代高技術(shù)戰(zhàn)爭(zhēng)的基本手段，而且已發(fā)展成為對(duì)戰(zhàn)局起著決定性作用的戰(zhàn)爭(zhēng)樣式。現(xiàn)代高炮武器系統(tǒng)作為一種近程低空、超低空末端防御武器系統(tǒng)，具有初速大、射速高、命中精度和毀傷概率高、反應(yīng)時(shí)間短、抗干擾性能等優(yōu)點(diǎn)，可以預(yù)見(jiàn)，在未來(lái)的高技術(shù)戰(zhàn)爭(zhēng)中，高炮武器系統(tǒng)仍然是一種其他武器無(wú)法替代的重要的末端防空武器，是未來(lái)聯(lián)合防空作戰(zhàn)體系中不可缺少的組成部分。

隨著虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的發(fā)展與普及，越來(lái)越多的企業(yè)與院校開(kāi)始利用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)進(jìn)行仿真平臺(tái)開(kāi)發(fā)、場(chǎng)景模擬展示等研究，通過(guò)計(jì)算機(jī)仿真的辦法建立可視化仿真系統(tǒng)來(lái)獲取高炮防空作戰(zhàn)能力的各種數(shù)據(jù)，對(duì)正在研制的高炮系統(tǒng)進(jìn)行測(cè)試，改造以及評(píng)估技術(shù)性能等都有著重要的意義。

一、仿真場(chǎng)景構(gòu)建

在仿真場(chǎng)景構(gòu)建中，首先創(chuàng)建一個(gè)地形，添加天空盒，構(gòu)建一個(gè)基本的3D場(chǎng)景；然后設(shè)置高射炮位置，指揮所位置等，其中高射炮等模型均采用UG建立，然后導(dǎo)入到Unity3D中。

地形通過(guò)選擇“Terrain”在場(chǎng)景中創(chuàng)建地形“Terrain”，在檢視器中對(duì)“Terrain（Script）”項(xiàng)目進(jìn)行設(shè)置，通過(guò)對(duì)地形高度、地形平整度、地形貼圖等變量進(jìn)行相關(guān)設(shè)置，從而構(gòu)建場(chǎng)景所需的地形，設(shè)置完成的地形如圖1所示。

點(diǎn)擊菜單“Game Object”選擇“Create Other”再選擇“Directional light”，在場(chǎng)景中創(chuàng)建一個(gè)平行光對(duì)象；點(diǎn)擊菜單“Assets”選擇“Import Package”下的“Skyboxs”，導(dǎo)入天空盒材質(zhì)包，在項(xiàng)目“Hierarchy”窗格中，選擇“Main Camera”，點(diǎn)擊菜單“Componet”下的“Rendering”下的“Skybox”選項(xiàng)，在檢視器的“Skybox”變量下的“Custom Skybox”，為場(chǎng)景添加一個(gè)天空盒材質(zhì)“Sunny2 Skybox”。

在地形和天空盒創(chuàng)建完成后將高炮模型添加到地形系統(tǒng)，在檢視器中修改高射炮的“Transform”變量，確定其在場(chǎng)景中的位置，然后將多個(gè)戰(zhàn)斗機(jī)和直升機(jī)的模型拖放到窗格之中，確定其在場(chǎng)景中的位置，高炮和目標(biāo)飛機(jī)的位置分別如圖2和圖3所示。

二、構(gòu)建炮彈與飛機(jī)運(yùn)動(dòng)

在實(shí)現(xiàn)場(chǎng)景中的高射炮彈與戰(zhàn)斗機(jī)對(duì)象碰撞時(shí)，首先需要設(shè)置發(fā)射炮彈的位置，然后實(shí)例化炮彈預(yù)制件，發(fā)射炮彈；實(shí)例化敵方戰(zhàn)斗機(jī)或直升機(jī)，實(shí)現(xiàn)炮彈飛行。

（一）炮彈發(fā)射

首先建立一個(gè)空對(duì)象，修改名稱(chēng)為“LuncherPos”，在檢視器中設(shè)置其到高射炮的炮口位置，并將其Z軸設(shè)置到炮口的延長(zhǎng)線上。復(fù)制一個(gè)“LuncherPos”，修改名稱(chēng)為“LuncherPos2”，移動(dòng)到另一個(gè)炮口。

重新建立一個(gè)空置對(duì)象，將“models”目錄下的“danwan”模型拖入“Hierarchy”窗格下新建的空置對(duì)象之中，形成父子對(duì)象。為“danwan”對(duì)象新建一個(gè)膠囊碰撞體，同時(shí)設(shè)置其為剛體，勾選“Use Gravity，danwan”的設(shè)置。隨后將整個(gè)“danwan”父子對(duì)象拖入prefab目錄，形成一個(gè)預(yù)制件。最后使用C#代碼實(shí)現(xiàn)對(duì)炮彈的實(shí)例化發(fā)射。

（二）飛機(jī)的運(yùn)動(dòng)

構(gòu)建戰(zhàn)斗機(jī)模型，實(shí)現(xiàn)戰(zhàn)斗機(jī)的不斷循環(huán)運(yùn)動(dòng)。其設(shè)置過(guò)程和方法與炮彈的設(shè)置類(lèi)似，這里不再贅述。不同的是實(shí)現(xiàn)的C#代碼不同，炮彈的運(yùn)動(dòng)依托彈道方程的解算，而戰(zhàn)斗機(jī)的運(yùn)動(dòng)則是采用隨機(jī)的初始速度進(jìn)行定直平飛。程序運(yùn)行以后戰(zhàn)斗機(jī)就可以不斷地出現(xiàn)在視景環(huán)境中。

（三）碰撞檢測(cè)及爆炸特效

實(shí)現(xiàn)戰(zhàn)斗機(jī)或者直升機(jī)被高射炮摧毀或者，高射炮彈落地爆炸的效果，需要設(shè)置對(duì)象之間的碰撞檢測(cè)，為需要進(jìn)行碰撞檢測(cè)的對(duì)象設(shè)置剛體以及碰撞體，并在碰撞體變量中勾選“Is Trigger”。通過(guò)void On Trigger Enter（Collider other）實(shí)現(xiàn)碰撞檢測(cè)的開(kāi)啟。

當(dāng)炮彈擊中戰(zhàn)斗機(jī)后需要產(chǎn)生爆炸效果，此時(shí)需要采用粒子系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)爆炸特效。在檢視器中對(duì)粒子系統(tǒng)的不同變量進(jìn)行設(shè)置，調(diào)整效果，設(shè)置相應(yīng)的變量，使其顯示成爆炸效果。

三、仿真結(jié)果

仿真界面中央有十字瞄準(zhǔn)器，用于準(zhǔn)確攔截戰(zhàn)斗機(jī)。當(dāng)高射炮陣地開(kāi)火進(jìn)行攔截作戰(zhàn)時(shí)，多門(mén)高射炮開(kāi)火，會(huì)摧毀戰(zhàn)斗機(jī)或直升機(jī)，如圖4所示。在戰(zhàn)斗機(jī)或直升機(jī)被摧毀之后，重新生成新的戰(zhàn)斗機(jī)或直升機(jī)，繼續(xù)在防空陣地上方飛行。

四、結(jié)語(yǔ)

空襲戰(zhàn)術(shù)的低空化，防空導(dǎo)彈已經(jīng)不能滿足防空要求，高炮防空再次受到各國(guó)的重視，高炮開(kāi)始朝著系統(tǒng)化信息一體化發(fā)展。結(jié)合高炮在攔截各類(lèi)目標(biāo)的應(yīng)用，本文借助視景仿真技術(shù)對(duì)高炮攔截戰(zhàn)斗機(jī)的過(guò)程進(jìn)行了視景仿真設(shè)計(jì)，通過(guò)仿真真實(shí)地反映高射炮攔截戰(zhàn)斗機(jī)的作戰(zhàn)過(guò)程，可為未來(lái)高炮攔截類(lèi)視景仿真的應(yīng)用和仿真評(píng)估提供一定的支撐。中國(guó)軍轉(zhuǎn)民

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（作者單位：郝鋼，駐沈陽(yáng)地區(qū)第二軍事代表室；任華杰，海裝沈陽(yáng)局駐沈陽(yáng)地區(qū)第三軍事代表室；孫琳、李玲，遼沈工業(yè)集團(tuán)有限公司；王巖，沈陽(yáng)億贏機(jī)械零部件科技有限公司）