CN112685913A - 一种基于Unity的红外诱饵弹效能仿真方法及*** - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种基于Unity的红外诱饵弹效能仿真方法及***，涉及计算机仿真技术领域，该方法包括：步骤1：根据实际诱饵弹特征，设计生成诱饵弹物理模型；步骤2：根据诱饵弹物理模型，通过粒子***组件生成诱饵弹仿真模型和粒子效果；步骤3：根据卫星图片和地形数据生成三维实景地形模型；步骤4：根据飞机、导弹等仿真对象的外形尺寸建立三维仿真模型；步骤5：将诱饵弹粒子效果和三维仿真模型渲染成红外仿真图像；步骤6：将所述红外仿真图像传输至仿真算法模块，根据仿真算法运算结果更新仿真状态。本发明能够解决红外图像仿真中诱饵弹对象的建模问题，实现红外诱饵弹仿真中的投放策略、投放时机控制。

Description

一种基于Unity的红外诱饵弹效能仿真方法及***

技术领域

本发明涉及计算机仿真技术领域，具体地，涉及一种基于Unity的红外诱饵弹效能仿真方法及***。

背景技术

Unity是实时3D互动内容创作和运营平台，Unity平台提供一整套完善的软件解决方案，可用于创作、运营和变现任何实时互动的2D和3D内容，支持平台包括手机、平板电脑、PC、游戏主机、增强现实和虚拟现实设备。

公开号为CN109446553A的中国发明专利，公开了一种基于Unity3D的空中动态红外场景仿真***，包括：红外特性仿真***、大气衰减仿真***、天空环境仿真***、探测器接收成像***；所述天空环境仿真***，包含天空模块、云朵模块、时间模块；所述探测器接收成像***，包含辐射强度转化模块、噪声处理模块、综合成像模块；仿真***实现方法如下：1、创建三维模型并计算红外辐射特性；2、创建大气透射率数据库；3、创建动态天空环境；4、模拟探测器接收单元及仿真***可视化。精确计算了高速飞行的导弹的红外特性，结合新一代图形引擎Unity3D，融合复杂天空模型，仿真生成的红外视频更加接近于实拍，为后续红外目标检测与跟踪生成大量测试视频。

针对上述现有技术所述的技术方法，能以较高的准确度生成空中红外仿真画面，但其缺少对最主要的反红外制导装备，即红外诱饵弹的建模与仿真，其***缺少对导弹制导控制发射、诱饵弹投放等仿真指令的实现。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种基于Unity的红外诱饵弹效能仿真方法及***，能够解决红外图像仿真中诱饵弹对象的建模问题，实现红外诱饵弹仿真中的投放策略、投放时机控制。

根据本发明提供的一种基于Unity的红外诱饵弹效能仿真方法及***，所述方案如下：

第一方面，提供了一种基于Unity的红外诱饵弹效能仿真方法，所述方法包括：

根据实际诱饵弹特征，设计生成诱饵弹物理模型；

根据诱饵弹物理模型，通过粒子***组件生成诱饵弹仿真模型和粒子效果；

根据卫星图片和地形数据生成三维实景地形模型；

根据飞机、导弹等仿真对象的外形尺寸建立三维仿真模型；

将诱饵弹粒子效果和三维仿真模型渲染成红外仿真图像；

将所述红外仿真图像传输至仿真算法模块，根据仿真算法运算结果更新仿真状态。

优选的，所述根据实际诱饵弹特征，设计生成诱饵弹物理模型包括：

通过收集典型诱饵弹类型、弹体结构、工作参数等数据，建立诱饵弹特征数据库；

根据红外诱饵弹弹体重量、几何外形、大气风阻、投放速度等数据建立诱饵弹的运动模型；

根据红外诱饵弹装药量、燃烧温度、上升时间等数据建立诱饵弹的燃烧模型。

优选的，所述生成诱饵弹仿真模型和粒子效果包括：

在Unity中创建红外诱饵弹对象，并添加粒子***组件，修改粒子***组件的持续时间、速度、亮度曲线等属性，模拟诱饵弹的表现效果；

根据点源红外诱饵弹和面源红外诱饵弹的区别，分别为诱饵弹模型添加尾烟、头部粒子、扩散粒子等部件，并保存为红外诱饵弹预制体；

在飞机模型尾部创建空对象，适当调整位置和发射角度，作为飞机对象的红外诱饵弹预制体挂载点；

在飞机模型上创建C#语言的红外诱饵弹投放控制脚本，脚本实现动态修改红外诱饵弹预制体的类型、燃烧温度、挂载点，控制诱饵弹投放时机和投放策略等功能。

优选的，所述生成三维实景地形模型包括：

根据仿真的选定区域，采集相应的海拔高程数据和卫星地图数据；

海拔高程数据通过Global Mapper软件处理，生成Raw格式的海拔高程文件；

将卫星地图图片通过图像拼接方式生成地形贴图文件；

在Unity引擎中新建地形类型对象，将上述海拔高程和地形贴图应用到地形对象的高度属性和材质属性上，生成三维实景地形模型。

优选的，所述建立三维仿真模型包括：

在3DMAX等建模软件中建立仿真对象的等比例模型，生成Obj格式的模型文件，导入Unity引擎生成三维仿真对象模型；

为仿真模型添加表面红外材质，并保存为相对应预制体。

优选的，所述将诱饵弹粒子效果和三维仿真模型渲染成红外仿真图像包括：

在导弹仿真对象的适当位置新建红外导引头，为导引头添加摄像机组件，调整摄像机组件属性模拟导弹导引头的成像位置和视角，实现红外导引头模型；

在飞机模型上创建C#语言的温度场计算脚本，根据模型驻点蒙皮温度、模型飞行速度、飞行高度等因素计算飞机表面温度分布；

创建Shader语言的红外画面渲染脚本，根据模型表面温度计算飞机红外出射强度，根据大气衰减系数计算导弹红外导引头入射辐射强度，生成红外仿真图像；

创建Shader语言的红外仿真图像后处理脚本，设定大气背景温度值和噪声强度，根据所述设定值，生成红外图像的噪声效果。

优选的，所述更新仿真状态包括：

创建C#语言的仿真控制脚本，处理仿真数据传输和仿真目标的运动更新，实现仿真控制模块；

仿真控制模块通过TCP/UDP协议与仿真运算模块建立连接，发送所述红外仿真图像数据；

仿真运算模块解析所述红外仿真图像，计算导弹制导过程的运动控制量，根据导弹运动，计算飞机沿航迹运动控制量和规避策略控制量，下达导弹发射和诱饵弹投放控制指令；

仿真控制模块根据所述仿真目标的运动控制量和控制指令，更新仿真对象运动状态。

第二方面，提供了一种基于Unity的红外诱饵弹效能仿真***，所述***包括：

模块M1：根据实际诱饵弹特征，设计生成诱饵弹物理模型；

模块M2：根据诱饵弹物理模型，通过粒子***组件生成诱饵弹仿真模型和粒子效果；

模块M3：根据卫星图片和地形数据生成三维实景地形模型；

模块M4：根据飞机、导弹等仿真对象的外形尺寸建立三维仿真模型；

模块M5：将诱饵弹粒子效果和三维仿真模型渲染成红外仿真图像；

模块M6：将所述红外仿真图像传输至仿真算法模块，根据仿真算法运算结果更新仿真状态。

优选的，所述模块M1包括：

通过收集典型诱饵弹类型、弹体结构、工作参数等数据，建立诱饵弹特征数据库；

根据红外诱饵弹弹体重量、几何外形、大气风阻、投放速度等数据建立诱饵弹的运动模型；

根据红外诱饵弹装药量、燃烧温度、上升时间等数据建立诱饵弹的燃烧模型。

优选的，所述模块M2包括：

在Unity中创建红外诱饵弹对象，并添加粒子***组件，修改粒子***组件的持续时间、速度、亮度曲线等属性，模拟诱饵弹的表现效果；

根据点源红外诱饵弹和面源红外诱饵弹的区别，分别为诱饵弹模型添加尾烟、头部粒子、扩散粒子等部件，并保存为红外诱饵弹预制体；

在飞机模型尾部创建空对象，适当调整位置和发射角度，作为飞机对象的红外诱饵弹预制体挂载点；

在飞机模型上创建C#语言的红外诱饵弹投放控制脚本，脚本实现动态修改红外诱饵弹预制体的类型、燃烧温度、挂载点，控制诱饵弹投放时机和投放策略等功能。

与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：

1、通过采集诱饵弹数据，分别构建诱饵弹运动模型和燃烧模型，以Unity粒子***组件构建粒子效果的方式，解决了红外图像仿真中诱饵弹对象的建模问题；

2、通过飞机仿真对象挂载红外诱饵弹投放控制脚本的方式，实现了红外诱饵弹仿真中的投放策略、投放时机控制。

附图说明

通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1为本发明整体流程图；

图2为诱饵弹对象数据流图；

图3为***模块图。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变化和改进。这些都属于本发明的保护范围。

本发明实施例提供了一种基于Unity的红外诱饵弹效能仿真方法，参照图1和图2所示，首先根据实际诱饵弹特征，设计生成诱饵弹物理模型：通过收集典型诱饵弹类型、弹体结构、工作参数等数据，建立诱饵弹特征数据库，再根据红外诱饵弹弹体重量、几何外形、大气风阻、投放速度等数据建立诱饵弹的运动模型，最后根据红外诱饵弹装药量、燃烧温度、上升时间等数据建立诱饵弹的燃烧模型。

参照图2和图3所示，根据诱饵弹物理模型，通过粒子***组件生成诱饵弹仿真模型和粒子效果。在Unity中创建红外诱饵弹对象，并添加粒子***组件，修改粒子***组件的持续时间、速度、亮度曲线等属性，模拟诱饵弹的表现效果。根据点源红外诱饵弹和面源红外诱饵弹的区别，分别为诱饵弹模型添加尾烟、头部粒子、扩散粒子等部件，并保存为红外诱饵弹预制体。在飞机模型尾部创建空对象，适当调整位置和发射角度，作为飞机对象的红外诱饵弹预制体挂载点，最后在飞机模型上创建C#语言的红外诱饵弹投放控制脚本，脚本实现动态修改红外诱饵弹预制体的类型、燃烧温度、挂载点，控制诱饵弹投放时机和投放策略等功能。

根据卫星图片和地形数据生成三维实景地形模型：首先根据仿真的选定区域，采集相应的海拔高程数据和卫星地图数据，海拔高程数据通过Global Mapper软件处理，生成Raw格式的海拔高程文件，再将卫星地图图片通过图像拼接方式生成地形贴图文件，最后在Unity引擎中新建地形类型对象，将上述海拔高程和地形贴图应用到地形对象的高度属性和材质属性上，生成三维实景地形模型。

根据飞机、导弹等仿真对象的外形尺寸建立三维仿真模型：在3DMAX等建模软件中建立仿真对象的等比例模型，生成Obj格式的模型文件，导入Unity引擎生成三维仿真对象模型，本实施中的仿真对象包括飞机、导弹、导弹车等，再为仿真模型添加表面红外材质，并保存为相对应预制体。

将诱饵弹粒子效果和三维仿真模型渲染成红外仿真图像：在导弹仿真对象的适当位置新建红外导引头，为导引头添加摄像机组件，调整摄像机组件属性模拟导弹导引头的成像位置和视角，实现红外导引头模型。在飞机模型上创建C#语言的温度场计算脚本，根据模型驻点蒙皮温度、模型飞行速度、飞行高度等因素计算飞机表面温度分布，然后创建Shader语言的红外画面渲染脚本，根据模型表面温度计算飞机红外出射强度，根据大气衰减系数计算导弹红外导引头入射辐射强度，生成红外仿真图像。最后创建Shader语言的红外仿真图像后处理脚本，设定大气背景温度值和噪声强度，根据设定值，生成红外图像的噪声效果。

将红外仿真图像传输至仿真算法模块，根据仿真算法运算结果更新仿真状态。创建C#语言的仿真控制脚本，处理仿真数据传输和仿真目标的运动更新，实现仿真控制模块，仿真控制模块通过TCP/UDP协议与仿真运算模块建立连接，发送红外仿真图像数据；而仿真运算模块解析红外仿真图像，计算导弹制导过程的运动控制量，根据导弹运动，计算飞机沿航迹运动控制量和规避策略控制量，下达导弹发射和诱饵弹投放控制指令，控制量和控制指令通过TCP/UDP协议发送至仿真控制模块。最后仿真控制模块根据仿真目标的运动控制量和控制指令，更新仿真对象运动状态。

本发明实施例提供了一种基于Unity的红外诱饵弹效能仿真方法，通过采集诱饵弹数据，分别构建诱饵弹运动模型和燃烧模型，以Unity粒子***组件构建粒子效果的方式，解决了红外图像仿真中诱饵弹对象的建模问题；通过飞机仿真对象挂载红外诱饵弹投放控制脚本的方式，实现了红外诱饵弹仿真中的投放策略、投放时机控制。

本领域技术人员知道，除了以纯计算机可读程序代码方式实现本发明提供的***及其各个装置、模块、单元以外，完全可以通过将方法步骤进行逻辑编程来使得本发明提供的***及其各个装置、模块、单元以逻辑门、开关、专用集成电路、可编程逻辑控制器以及嵌入式微控制器等的形式来实现相同功能。所以，本发明提供的***及其各项装置、模块、单元可以被认为是一种硬件部件，而对其内包括的用于实现各种功能的装置、模块、单元也可以视为硬件部件内的结构；也可以将用于实现各种功能的装置、模块、单元视为既可以是实现方法的软件模块又可以是硬件部件内的结构。

以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变化或修改，这并不影响本发明的实质内容。在不冲突的情况下，本申请的实施例和实施例中的特征可以任意相互组合。

Claims (10)

1.一种基于Unity的红外诱饵弹效能仿真方法，其特征在于，所述方法包括：

步骤1：根据实际诱饵弹特征，设计生成诱饵弹物理模型；

步骤2：根据诱饵弹物理模型，通过粒子***组件生成诱饵弹仿真模型和粒子效果；

步骤3：根据卫星图片和地形数据生成三维实景地形模型；

步骤4：根据飞机、导弹等仿真对象的外形尺寸建立三维仿真模型；

步骤5：将诱饵弹粒子效果和三维仿真模型渲染成红外仿真图像；

步骤6：将所述红外仿真图像传输至仿真算法模块，根据仿真算法运算结果更新仿真状态。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤1包括：

步骤1-1：通过收集典型诱饵弹类型、弹体结构、工作参数等数据，建立诱饵弹特征数据库；

步骤1-2：根据红外诱饵弹弹体重量、几何外形、大气风阻、投放速度等数据建立诱饵弹的运动模型；

步骤1-3：根据红外诱饵弹装药量、燃烧温度、上升时间等数据建立诱饵弹的燃烧模型。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤2包括：

步骤2-1：在Unity中创建红外诱饵弹对象，并添加粒子***组件，修改粒子***组件的持续时间、速度、亮度曲线等属性，模拟诱饵弹的表现效果；

步骤2-2：根据点源红外诱饵弹和面源红外诱饵弹的区别，分别为诱饵弹模型添加尾烟、头部粒子、扩散粒子等部件，并保存为红外诱饵弹预制体；

步骤2-3：在飞机模型尾部创建空对象，适当调整位置和发射角度，作为飞机对象的红外诱饵弹预制体挂载点；

步骤2-4：在飞机模型上创建C#语言的红外诱饵弹投放控制脚本，脚本实现动态修改红外诱饵弹预制体的类型、燃烧温度、挂载点，控制诱饵弹投放时机和投放策略等功能。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤3包括：

步骤3-1：根据仿真的选定区域，采集相应的海拔高程数据和卫星地图数据；

步骤3-2：海拔高程数据通过Global Mapper软件处理，生成Raw格式的海拔高程文件；

步骤3-3：将卫星地图图片通过图像拼接方式生成地形贴图文件；

步骤3-4：在Unity引擎中新建地形类型对象，将上述海拔高程和地形贴图应用到地形对象的高度属性和材质属性上，生成三维实景地形模型。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤4包括：

步骤4-1：在3DMAX等建模软件中建立仿真对象的等比例模型，生成Obj格式的模型文件，导入Unity引擎生成三维仿真对象模型；

步骤4-2：为仿真模型添加表面红外材质，并保存为相对应预制体。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤5包括：

步骤5-1：在导弹仿真对象的适当位置新建红外导引头，为导引头添加摄像机组件，调整摄像机组件属性模拟导弹导引头的成像位置和视角，实现红外导引头模型；

步骤5-2：在飞机模型上创建C#语言的温度场计算脚本，根据模型驻点蒙皮温度、模型飞行速度、飞行高度等因素计算飞机表面温度分布；

步骤5-3：创建Shader语言的红外画面渲染脚本，根据模型表面温度计算飞机红外出射强度，根据大气衰减系数计算导弹红外导引头入射辐射强度，生成红外仿真图像；

步骤5-4：创建Shader语言的红外仿真图像后处理脚本，设定大气背景温度值和噪声强度，根据所述设定值，生成红外图像的噪声效果。

7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤6包括：

步骤6-1：创建C#语言的仿真控制脚本，处理仿真数据传输和仿真目标的运动更新，实现仿真控制模块；

步骤6-2：仿真控制模块通过TCP/UDP协议与仿真运算模块建立连接，发送所述红外仿真图像数据；

步骤6-3：仿真运算模块解析所述红外仿真图像，计算导弹制导过程的运动控制量，根据导弹运动，计算飞机沿航迹运动控制量和规避策略控制量，下达导弹发射和诱饵弹投放控制指令；

步骤6-4：仿真控制模块根据所述仿真目标的运动控制量和控制指令，更新仿真对象运动状态。

8.一种基于Unity的红外诱饵弹效能仿真***，其特征在于，所述***包括：

模块M1：根据实际诱饵弹特征，设计生成诱饵弹物理模型；

模块M2：根据诱饵弹物理模型，通过粒子***组件生成诱饵弹仿真模型和粒子效果；

模块M3：根据卫星图片和地形数据生成三维实景地形模型；

模块M4：根据飞机、导弹等仿真对象的外形尺寸建立三维仿真模型；

模块M5：将诱饵弹粒子效果和三维仿真模型渲染成红外仿真图像；

模块M6：将所述红外仿真图像传输至仿真算法模块，根据仿真算法运算结果更新仿真状态。

9.根据权利要求8所述的***，其特征在于，所述模块M1包括：

通过收集典型诱饵弹类型、弹体结构、工作参数等数据，建立诱饵弹特征数据库；

根据红外诱饵弹弹体重量、几何外形、大气风阻、投放速度等数据建立诱饵弹的运动模型；

根据红外诱饵弹装药量、燃烧温度、上升时间等数据建立诱饵弹的燃烧模型。

10.根据权利要求8所述的***，其特征在于，所述模块M2包括：

在Unity中创建红外诱饵弹对象，并添加粒子***组件，修改粒子***组件的持续时间、速度、亮度曲线等属性，模拟诱饵弹的表现效果；

根据点源红外诱饵弹和面源红外诱饵弹的区别，分别为诱饵弹模型添加尾烟、头部粒子、扩散粒子等部件，并保存为红外诱饵弹预制体；

在飞机模型尾部创建空对象，适当调整位置和发射角度，作为飞机对象的红外诱饵弹预制体挂载点；

在飞机模型上创建C#语言的红外诱饵弹投放控制脚本，脚本实现动态修改红外诱饵弹预制体的类型、燃烧温度、挂载点，控制诱饵弹投放时机和投放策略等功能。

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