基于VR技术的直升机单机战训模拟设计方法

基于VR技术的直升机单机战训模拟设计方法

杨征然 张红伟

（航空工业直升机设计研究所，天津 300000）

摘 要 鉴于虚拟现实（VR）技术的高沉浸体验，提出了一种基于VR技术的直升机单机战训模拟的设计方法，创新性地采用VR设备对单个直升机执行战训任务过程进行模拟，有效地提升过程的沉浸感、便捷性以及经济性，能够满足单机模拟作战训练的基本要求，在逼真度和交互性等方面效果良好。

关键词 虚拟现实；直升机；战训模拟

Simulation Design Method of Helicopter Combat Training Based on VR Technology

Yang Zhengran Zhang Hongwei

【Abstract】As the high immersion of the Virtual reality technology，a Helicopter War-training simulation system is introduced based on the Virtual reality technology，which could effectively promote immersion，convenience and economy of the system.It could provide guidance and assistance to real fi ght or training，which could satisfy the basic requirement of fi ght simulation and have effective fi delity and interactivity.

【Key words】Virtual reality；Helicopter；War-training simulation引言

随着科学技术的日益发展，VR技术在军事领域中的应用越来

越广泛。美方率先将VR技术应用在军事领域，先后研制了SIMNET虚拟战场坦克模拟系统、沉浸式世界VR穹顶、小型武器训练VR环境等系统。据美军统计，未参战过的战斗飞行员，在首次执行战斗任务时生存概率只有50～55%；如果经过高逼真度的虚拟现实模拟训练系统的反复操练后，生存概率可上升至80～90%。目前，我军的传统模拟器按照真实直升机座舱搭建模拟平台，避免不了成本高、便捷性差、功能单一等缺点，且无法用于战术飞行。本文提出一种基于VR技术的直升机战训模拟系统，该系统利用VR仿真技术，实现飞行员在安全、隐蔽的环境下能够进行模拟作战训练。1 战训模拟方法设计

系统设计的核心内容是应用程序开发。在开发的过程中，利用面向对象的思维对直升机、任务、天气等要素进行抽象，形成直升机类、任务类、天气类等等。设计时，针对飞行/单机战训任务进行了相关属性的定义，比如飞行/任务时常、必经航点、命中率等，结合环境模块生成的地图，系统生成相应的模拟数据，并映射到VR头显设备中。在系统运行起来后，通过特定数据对相应模块进行判定，从而得出可靠的训练结果。

在飞行模块中，接入基于VAPS_XT设计的原型界面文件，确保仪表板、操纵台的真实有效性。为保证应用程序的性能与稳定，采用大量配置文件的方式定义参数。为了模拟真实操作，为武器模块定义真实的武器发射流程。系统针对各个节点进行判定，如果未按照规程进行操作则由系统给出提示且无法完成本次攻击。系统的核心算法在于碰撞计算。系统内所有的事物都是以像素为单位大小虚拟的出现在地图上，当武器的飞行位置与事物的位置重叠时，触发碰撞事件，系统计算对象体积判定是否发生爆炸，并计算爆炸结果，从而根据损伤与毁伤度得出结果。在这样的模型机制下，进行大量实验，不断修改参数与算法。2 实施效果

在完成应用程序的基本开发后，对系统的部分功能和性能进行了测试评估，发现该系统在多种天气条件下运行稳定良好，未出现

锁死和报错现象，画面分辨率稳定在1920*1080，效果稳定在60fps，人机工效良好。并且针对典型任务过程进行测试，测试结果能够达到预期效果。3 结论

在基于VR技术的直升机单机战训模拟系统设计与开发过程中，结合直升机及其各设备数学模型、航电武器系统驾驶员操作程序、VAPS_XT软件绘制的人机界面等，采用虚拟现实技术，搭建了飞行员可训练使用的虚拟现实系统，并实现了武器灵活选择以及任务场景管理。通过测试验证该系统设计方法的实施效果，得出结论：本系统的设计方法具有可行性，可依据该设计方法进一步进行研究。系统实现了高沉浸式操纵体验和任务功能，能够满足单机模拟作战训练的基本要求，在逼真度和交互性等方面效果良好，可为实际作战训练提供指导帮助。参考文献

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2018·6（下） 军民两用技术与产品 271