导弹飞行过程的虚拟现实
第３５卷第５期 长春工业大学学报（自然科学版） Ｖｏｌ畅３５Ｎｏ．５导弹飞行过程的虚拟现实
谭艳丽
（太原工业学院电子工程系，山西太原 ０３０００８）
摘 要：基于Ｖｒｍｌｐａｄ软件平台，应用ＶＲＭＬ开发导弹飞行过程仿真，通过交互界面的设计、三维对象的建模、模型的数据驱动以及视点的变化，建立了导弹的三维模型，制作了地形、天空等三维仿真场景，该系统能够实现导弹飞行的可视化仿真，可通过视景仿真终端从任意角度和距离观察导弹的飞行过程。
关键词：虚拟现实；导弹；飞行；Ｖｒｍｌｐａｄ
中图分类号：ＴＰ３１２ 文献标志码：Ａ 文章编号：１６７４‐１３７４（２０１４）０５‐０５４３‐０４
Ｍｉｓｓｉｌｅｆｌｉｇｈｔｐｒｏｃｅｓｓｖｉｒｔｕａｌｒｅａｌｉｔｙ
（ＤｅｐａｒｔｍｅｎｔｏｆＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃＥｎｇｉｎｅｅｒ，ＴａｉｙｕａｎＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｔａｉｙｕａｎ０３０００８，Ｃｈｉｎａ）
ＴＡＮＹａｎ‐ｌｉ
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｂａｓｅｄｏｎｖｒｍｌｐａｄｐｌａｔｆｏｒｍ，ｍｉｓｓｉｌｅｆｌｉｇｈｔｐｒｏｃｅｓｓｉｓｓｉｍｕｌａｔｅｄｗｉｔｈＶＲＭＬ．Ｔｈｅ３Ｄｍｏｄｅｌｏｆｔｈｅｍｉｓｓｉｌｅｉｓｅｓｔａｂｌｉｓｈｅｄｂｙｄｅｓｉｇｎｉｎｇｉｎｔｅｒｆａｃｅ，ｂｕｉｌｄｉｎｇ３Ｄｏｂｊｅｃｔ，ｆｉｎｉｓｈｉｎｇｄａｔａ‐ｄｒｉｖｅｎａｎｄｖｉｅｗｃｈａｎｇｅｓ．Ｔｈｅ３Ｄｅａｒｔｈｔｏｐｏｇｒａｐｈｙａｎｄｓｋｙｓｃｅｎｅｓａｒｅｃｒｅａｔｅｄ．Ｔｈｅｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｓｙｓｔｅｍｃａｎｒｅａｌｉｚｅｔｈｅｍｉｓｓｉｌｅｆｌｉｇｈｔｖｉｓｕａｌｉｚａｔｉｏｎ，ａｎｄｔｈｅｆｌｉｇｈｔｐｒｏｃｅｓｓｃａｎｂｅｖｉｅｗｅｄｆｒｏｍａｎｙｄｉｓｔａｎｃｅａｎｄａｎｇｌｅａｔｔｅｒｍｉｎａｌｓ．
Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｖｉｒｔｕａｌｒｅａｌｉｔｙ；ｍｉｓｓｉｌｅ；ｆｌｉｇｈｔ；Ｖｒｍｌｐａｄ．
０ 引 言
导弹的杀伤力和破坏力极其巨大，而导弹实验的危险性也不可估量。视景仿真通过建立数学模型来代替导弹系统，构造导弹的三维模型和再现飞行真实环境，能够达到较逼真的仿真效果，从
［１］
而避免了导弹实验可能发生的意外事件。在导弹飞行过程的仿真中会产生大量的数据，虚拟现实（ＶＲＭＬ）仿真将生成的数据通过图像来表示，
这种直观感觉更有利于对仿真结果的分析。
１ 虚拟场景中背景的建立
将导弹飞行空间背景分为两部分：天空和地面，二者之间以地平线分割。在ＶＲＭＬ中，通过ｂａｃｋｇｒｏｕｎｄ节点不同的颜色效果来设定天空和
［２］
地面的空间背景。１．１ 创建天空
应用ｂａｃｋｇｒｏｕｎｄ节点创建一个颜色由蓝色
收稿日期：２０１４‐０７‐２０
作者简介：谭艳丽（１９７８－），女，汉族，山西太原人，太原工业学院讲师，硕士，主要从事信息通信、图像处理、模式识别方向研究，Ｅ‐
ｍａｉｌ：ｗｕｂｏｔｙｌ＠１２６．ｃｏｍ．
逐渐变为绿色的天空效果图。源程序如下： ＃ＶＲＭＬＶ２．０ｕｔｆ８Ｇｒｏｕｐ｛
ｃｈｉｌｄｒｅｎ［Ｂａｃｋｇｒｏｕｎｄ｛
ｓｋｙＣｏｌｏｒ［０．００．０１．００．１０．１１．００．１０．６０．６］ｓｋｙＡｎｇｌｅ［１．０４７１．５７１］｝］｝
件中，创建一个包含蓝色天空和灰色地面的空间背景。源代码如下：
０ｕｔｆ８Ｇｒｏｕｐ｛ ＃ＶＲＭＬＶ２．
ｃｈｉｌｄｒｅｎ［Ｂａｃｋｇｒｏｕｎｄ｛
ｓｋｙＣｏｌｏｒ［０．００．０１．００．１０．１１．０１．０１．０１．０］ｓｋｙＡｎｇｌｅ［１．０４７１．５７１］
９０．９０．９０．１０．１０．０１．０１．０１．０］ｇｒｏｕｎｄＣｏｌｏｒ［０．
效果如图１
所示。
图１ 创建天空图
在以上ＶＲＭＬ文件中，用ｂａｃｋｇｒｏｕｎｄ节点的ｓｋｙｃｏｌｏｒ域指定３种天空着色颜色：纯蓝色、浅蓝色和绿色。在ｓｋｙａｎｇｌｅ域中，指定３个天空角：０°，４５°，９０°，将纯蓝色指定天空角为０°；浅蓝色指定天空角为４５°；绿色天空角为９０°，３个颜色之间的区域颜色自动平滑过渡
［３‐４］
。
１．２ 创建地面
使用ｂａｃｋｇｒｏｕｎｄ节点设置场景的地面颜色背景，在ｇｒｏｕｎｄｃｏｌｏｒ域设置使用３个地面颜色：０．０，１．０，０．０（绿色）；０．０，０．５，０．２（黑色）；１．０，１．０，１．０（白色）。在ｇｒｏｕｎｄａｎｇｌｅ域设置使用２个地面角度：１．０４７ｒａｄ和１．５７１ｒａｄ。源代码如下：
＃ＶＲＭＬＶ２．
０ｕｔｆ８Ｇｒｏｕｐ｛Ｃｏｌｏｒｃｈｉｌｄｒｅｎ［０．０［Ｂａｃｋｇｒｏｕｎｄ１．００．００．０｛ｇ０ｒｏｕｎｄ ｇ效果如图ｒｏｕｎｄＡｎｇｌｅ２
［１所示．
０４７。
１．５７１］｝｝．５０．２１．０１．０１．０］图２ 创建地面图
１．３ 创建全景图
将以上ｂａｃｋｇｒｏｕｎｄ节点合在一个ＶＲＭＬ文
效果如图ｇｒｏｕｎｄＡｎｇｌｅ３
［１所示．
０２４。
１．５７１］｝］｝图３ 创建全景图
２ 导弹三维模型的建立
通过运用ＶＲＭＬ的挤出造型节点Ｅｘｔｒｕｓｉｏｎ来创建的导弹前翼、后翼、弹头、弾身及弹尾的造型［５］。
导弹前翼源代码如下：
Ｓｈａｐｅ｛ａｐｐｅａｒａｎｃｅＤＥＦｍｙ１Ａｐｐｅａｒａｎｃｅ｛ｍａｔｅｒｉａｌ
ＭａｔｅｒｉａｌｇｃｒｏｓｓＳｅｃｔｉｏｎｅｏｍｅｔｒｙ｛｝｝
Ｅｘｔｒｕｓｉｏｎ｛
５５０．０２０．５５］
［－０．０２０．５－０．０２－０．５５０．０２－０．ｓｐｉｎｅｓｃａｌｅ［００．５０００．８５００１．０ｓｏｌｉｄＦＡＬＳＥ［１１，０．Ｓｈａｐｅ｛ａｐｐｅａｒａｎｃｅ｝｝６８，
１，００．３３］０］ ｃｒｏｓｓＳｅｃｔｉｏｎ［０．５５０．０２ＵＳＥ０．５５ｍｙ１－０ｇｅｏｍｅｔｒｙ．０２－０Ｅｘｔｒｕｓｉｏｎ．５５－０．０２｛
－０．５５０．０２］
ｓｐｉｎｅｓｃａｌｅ［００ ［１ｓｏｌｉｄＦＡＬＳＥ１，．１５００．０６８０，０．８５．３３００］０１．００］ ｝｝
效果如图４所示。
ｓｈｉｎｉｎｅｓｓ０．７
ｓｐｅｃｕｌａｒＣｏｌｏｒ１０．７０ ｝ ｝
ｃｒｏｓｓＳｅｃｔｉｏｎ［１．０００．９２３９０．３８２７０．７０７１０．７０７１ ０．３８２７０．９２３９０．０１．０－０．３８２７０．９２３９ －０．７０７１０．７０７１－０．９２３９０．３８２７－１０ －０．９２３９－０．３８２７－０．７０７１－０．７０７１－０．
５７ｇｅｏｍｅｔｒｙＥｘｔｒｕｓｉｏｎ｛ｃｒｅａｓｅＡｎｇｌｅ１．
图４ 导弹前翼
导弹后翼源代码如下：
Ｓｈａｐｅ｛ａｐｐｅａｒａｎｃｅＤＥＦｍｙ２Ａｐｐｅａｒａｎｃｅ｛ｍａｔｅｒｉａｌ
Ｍａｔｅｒｉａｌｇｅｏｍｅｔｒｙ｛｝｝
Ｅｘｔｒｕｓｉｏｎ｛
０．８０ｃｒｏｓｓＳｅｃｔｉｏｎ．０２］
［０．８０．０２０．８－０．０２－０．８－０．０２－ｓｐｉｎｅｓｃａｌｅ ［１［０ｓｏｌｉｄ１－，１３．２５００－２．５００－２．００］ＦＡＬＳＥ０．７７，０｝｝．２４，０］ｇＳｈａｐｅｅｏｍｅｔｒｙ｛ａｐｐｅａｒａｎｃｅＥｘｔｒｕｓｉｏｎ｛ＵＳＥｍｙ２
０．０２ｃｒｏｓｓＳｅｃｔｉｏｎ０．８］
［０．０２０．８０．０２－０．８－０．０２－０．８－ｓｐｉｎｅｓｃａｌｅ ［１［０ １－ｓｏｌｉｄＦＡＬＳＥ，０３．．７７２５１０，０００－２．５００－２．００］｝｝．２４］，］
｝］｝
效果如图５
所示。
图５ 导弹后翼
导弹弹头与弾身源代码如下：
Ｓｈａｐｅ｛ａｐｐｅａｒａｎｃｅＡｐｐｅａｒａｎｃｅ｛ｍａｔｅｒｉａｌＤＥＦＭｙ
ＭａｔｅｒｉａｌｄｉｆｆｕｓｅＣｏｌｏｒ｛
１１０
３８２７－０．９２３９
－１０．３８２７－０．９２３９０．７０７１－０．７０７１ ０．９２３９－０．３８２７１０］ｓｐｉｎｅ ０［０３．－８２２３．２５０００３０．８４３０．５００００３１．．８５００００］ｓｃａｌｅ ［００．０６．４００．．４０６００．４．０４０．４００．０４．３８００．０２．３８０．０２００］
ｓｏｌｉｄＦＡＬＳＥ ｝ ｝
效果如图６
所示。
图６ 弹头弹身
３ 导弹飞行过程仿真
ＶＲＭＬ通过一个给定的时间传感器以及一
些类的插补器节点对场景中的动画进行控制［６］
。其基本思想是通过一个时间传感器给出某时钟，该时钟用以控制动画效果，且包含某些动画控制参数，如动画效果的开始时间、停止时间、循环周期以及是否循环等；然后通过该时钟的事件输出在虚拟世界中驱动插补器节点产生相应的动画效
５４６
［７］
长春工业大学学报（自然科学版） 第３５卷
｝
ＤＥＦｄａｏｄａｎ２ＯｒｉｅｎｔａｔｉｏｎＩｎｔｅｒｐｏｌａｔｏｒ｛ｋｅｙ［０，０．５，１］
ｋｅｙＶａｌｕｅ［１０００，１０００．５，１００１〗｝］ＲＯＵＴＥｃｌｏｃｋ．ｆｒａｃｔｉｏｎ＿ｃｈａｎｇｅｄＴＯｄａｏｄａｎ１．ｓｅｔ＿ＲＯＵＴＥｃｌｏｃｋ．ｆｒａｃｔｉｏｎ＿ｃｈａｎｇｅｄＴＯｄａｏｄａｎ２．ｓｅｔ＿ＲＯＵＴＥｄａｏｄａｎ２．ｖａｌｕｅ＿ｃｈａｎｇｅｄＴＯｖｉｅｗ．ｏｒｉｅｎｔａ‐ＲＯＵＴＥｄａｏｄａｎ１．ｖａｌｕｅ＿ｃｈａｎｇｅｄＴＯｄｏｎｇｆｅｎｇ．
果。导弹飞行过程的动画由多发送事件经过４
个阶段组成：触发阶段、逻辑处理阶段、记时阶段、
［８］
引擎和目标阶段。源代码如下： ＃导弹飞行过程控制： Ｇｒｏｕｐ｛
ｃｈｉｌｄｒｅｎ［ＤＥＦｃｌｏｃｋＴｉｍｅＳｅｎｓｏｒ｛ｃｙｃｌｅＩｎｔｅｒｖａｌ１０
ＤＥＦｄａｏｄａｎ１ＰｏｓｉｔｉｏｎＩｎｔｅｒｐｏｌａｔｏｒ｛ｋｅｙ［０，０．１，０．２，０．３，０．４，０．５， ０．６，０．７，０．８，０．９，１］
ｋｅｙＶａｌｕｅ［０１０，０４０，０８０，０１１０，０１５０，０２００， ０２４０，０２７０，０３００，０３５０，０４００］ｌｏｏｐＴＲＵＥ｝ｅｎａｂｌｅｄＴＲＵＥ
｝
ｆｒａｃｔｉｏｎｆｒａｃｔｉｏｎｔｉｏｎ
ｔｒａｎｓｌａｔｉｏｎ
动画效果如图７
所示。
图７ 导弹飞行过程
４ 结 语
通过ＶＲＭＬ中的ｂａｃｋｇｒｏｕｎｄ节点创建了天空、大地以及导弹飞行背景图。运用挤出造型节点Ｅｘｔｒｕｓｉｏｎ创建了导弹的前翼、后翼、弹头、弾身、弹尾，建立了导弹的三维模型。通过导弹飞行过程动画流程４个阶段实现了导弹飞行过程的仿真。采用数学模型代替导弹系统，一定程度上避免了导弹实验可能发生的意外，实现了导弹飞行的可视化仿真。参考文献：
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ｍａｎ‐ＣｏｍｐｕｔｅｒＳｔｕｄｉｅｓ，２００１，５５（４）：６９９‐７１１畅
导弹飞行过程的虚拟现实
作者：作者单位：刊名：英文刊名：年，卷(期)：
谭艳丽， TAN Yan-li
太原工业学院电子工程系,山西太原,030008
长春工业大学学报（自然科学版）
Journal of Changchun University of Technology (Natural Science Edition)2014(5)
2014(5)
引用本文格式：谭艳丽. TAN Yan-li 导弹飞行过程的虚拟现实[期刊论文]-长春工业大学学报（自然科学版）