中國空軍模擬訓練體驗平臺設計與應用

趙金玲 李舒

摘要：本研究主要內容是以設計中國空軍的體驗和訓練模擬平臺為路徑，對開發過程與設計原則進行深入地探究。該平臺的開發主要目的在于幫助我國大、中、小學生突破實踐空間的局限，在VR虛擬現實技術的幫助下，感受并接收身臨其境的國防教育。通過體驗中國空軍模擬訓練體驗平臺了解戰斗機的主要戰法與機動方式，對不同戰機的戰斗崗位和作用有初步的認識。感受我國強大軍事力量的同時，深刻感悟我國軍事發展的歷史性征程。

關鍵詞：空軍文化;虛擬現實;模擬訓練;國防教育

一、研究背景及意義

1.1研究背景

VR虛擬現實是指用計算機生成的一種特殊環境，人可以通過使用各種特殊裝置將自己“投射”到這個環境中，并操作、控制環境，實現特殊的目的。當前具有相似特征的虛擬仿真技術在社會各個領域得到廣泛的使用，比如在游戲娛樂、城市交通等方面應用較為廣泛，在教育與科普領域更是成為焦點中的焦點。

沈陽理工大學作為一所以國防為特色的院校，依托國家和省市科普基地“沈陽理工大學兵器博物館”、省級武器系統實驗教學示范中心、藝術設計創新中心和現代教育中心和VR+國防教育展教虛擬仿真實驗教學中心，在省內高校國防教學和國防教育中都發揮著積極的作用。多年來，學校藝術設計學院設計專業、裝備工程學院兵器類專業和兵器博物館開展了多方位合作，尤其是利用VR+綜合集成技術開展了一系列的國防教育展教資源的開發與應用。基于目前我國國防教育資源的需求與教育創新路徑的創新需求，在前期研究的基礎上，應用虛擬仿真技術建立一個用于研究國防教育展示與教學的虛擬仿真實驗教學中心是非常具備創新性與前沿性的工作。

1.2研究意義

國防教育是一項長期的戰略任務，一兩次法規課或者一兩次報告是不足以深刻地將國防知識與愛國精神進行充分教育與宣傳的。我們要將國防教育納入新技術中、從學生感興趣的喜聞樂見方面入手、擺到素質教學計劃中。在信息化發展的智能時代，VR虛擬現實技術為國防教育提供了先進的科技支撐。我們可以通過各種新媒體交互形式，帶著學生走到制作的線上虛擬軍事基地親身體驗，從以往的課堂教育走向課外活動，充分利用虛擬展教平臺，讓學生直觀地去感受中國空軍的本領親身體驗飛行，從而加深了他們對國防的了解和認知，增強了他們的國防意識，認識到國防的重要性，徹底使國防教育向多元化轉變。

二、研究內容及路徑

2.1研究內容

本研究主要內容是以制作中國空軍的體驗和訓練模擬平臺為目標，研究如何使學生身臨其境地接受國防教育，了解戰斗機的主要戰法與機動方式，對不同戰機的戰斗崗位和作用進行科普，使體驗者能夠跨越時間與空間的束縛，主動地去接受愛國主義國防教育，在寓教于樂的平臺中，全身心的主動探索中國空軍的精神，自由地體驗空對空打擊和空對地打擊，從中激發愛國熱情與民族自豪感。

該平臺的設計與開發主要分為如下三部分內容：

1.中國空軍戰機的三維建模（高模、中模、低模）。

2.中國空軍戰機的高模烘焙、轉低模、展UV、貼圖。

3.沙盤場景、燈光等搭建和Unity3D后臺編程和調試。

在中國空軍模擬訓練體驗平臺中，體驗者首先可以動態地觀看空軍的建立歷史，第一視角體驗空軍的經典戰役，跟隨教程完成相關交互操作，進入虛擬空軍基地后近距離觀看各式國產戰機，體驗瀏覽的同時系統會配以介紹以及解說。該平臺開放自定義關卡使玩家可以自定義駕駛的戰機以及作戰任務，具備良好的可操控性與沉浸式的體驗感。

2.2研究路徑與開發重點

首先是資料的收集。查閱相關資料，調研虛擬現實技術運用行業、虛擬現實行業在我國的發展、可解決問題、虛擬現實技術發展前景。進行科學的綜合分析，為制定項目腳本做好充分準備。

其次是自主設計項目研究方案，收集虛擬現實相關行業發展數據，綜合統籌，將中國空軍展教體驗訓練模擬平臺自主設計制定操作模式進行藝術化的邏輯歸納。

然后進行項目所需的美術資源的設計制作。運用MAYA、3DMAX等軟件制作空軍平臺所需要三維模型與空軍演練對應場景空間的搭建，并進行仿真貼圖、材質渲染，配合音效音頻進行動畫的制作。

再次是將制作完成的模型導入Unity3D實現對應的交互邏輯，使交互功能更加符合人體工程學，重點研究人體感官的各項體驗指標與數據。

最后進入總結與測驗反饋環節。邀請多位專業人士和軍事愛好者進行體感體驗測試，記錄、分析并完善所存在的問題。

三、結論

本研究是基于VR虛擬現實技術、科普知識、多維度設計理念等專業領域上展開，重點應用虛擬仿真技術結合3D動畫和交互，更直觀地展現中國現代空軍組成及不同戰機的崗位和作用，藝術化還原空對空打擊、空對地打擊等訓練項目，使體驗感與真實情境相結合，從而達到身臨其境的體驗、學習效果。

中國空軍模擬訓練體驗平臺設計具備多學科的知識融合，基礎理論化為實際操作，固有思維不斷創新和發展的研究本質。本研究是基于前期研究的基礎上，進行了方案型的改革和創新，因此在研究的過程中，將重點轉移為項目應用于發展策略的研究。設計與制作組成員均具備開發VR虛擬體驗平臺與交互界面設計的基本專業知識與素養，在項目進行過程中不斷攝取新的行業知識，加強自身技術水平，在跟進項目進度的同時，達到提高自身的專業技能的效果。本研究成果未來可用于科普教育或相關理論課的輔助教育工作當中，為國防教育領域添磚加瓦。

本論文為遼寧省2022年省級大學生創新創業訓練計劃項目階段性成果，

項目編號：S202110144034。

項目負責人：趙金玲

作者簡介：趙金玲（2001.02），女，漢族，遼寧沈陽人，本科在讀，從事動畫、新媒體藝術研究。

李舒（1987.07），女，漢族，遼寧沈陽人，博士，副教授，從事新媒體藝術設計研究。