基于Unity3D的三维实物保护虚拟仿真系统

来源:用户上传      作者:丁大�� 孙梓凯 韩圆 刘清 宋金库 韦明智

　　摘要：本文主要论述针对传统实物保护二维平面设计的局限性设计的基于Unity3D的三维实物保护设计工具系统。系统通过Unity3D引擎来实现，并采用Blender建模，通过对象池、实时模型生成等技术，实现了以三维实物保护设计工具为核心，三维实物保护有效性评价和对抗虚拟仿真为辅助验证的实物保护虚拟仿真系统，也实现了实物保护二维平面设计向三维可视化设计的转变，提升了核安保实物保护系统设计与验证能力。
　　关键词：实物保护系统设计;Unity3D引擎;Blender建模;实时模型生成
　　Virtual Simulation System of 3D Physical Protection Based on Unity3D
　　DING Dapeng1 SUN Zikai1 HAN Yuan1 LIU Qing2 SONG Jinku2
　　WEI Mingzhi2
　　（1.China Nuclear Power Engineering Co.， Ltd， Beijing， 100840 China;
　　2.Shenzhen Newcross Technology Co.，Ltd， Shenzhen， Guangdong Province， 518057 China）
　　Abstract： This paper mainly discusses the 3D physical protection design tool system based on Unity3D aiming at the limitation of traditional 2D plane design. The system is realized through Unity3D engine， Blender modeling， object pool， real-time model generation and other technologies， realizes the physical protection virtual simulation system with 3D physical protection design tool as the core and 3D physical protection effectiveness evaluation and confrontation virtual simulation as the auxiliary verification， and also realizes the transformation from 2D graphic design of physical protection to 3D visual design， Improved the design and verification capability of nuclear security physical protection system.
　　Key Words： Physical protection system design; Unity3D; Blender modeling; Real-time model generation
　　S着近年来国家对核安保的重视程度逐渐加强，作为技术支撑的实物保护系统在设计有效性、安全性、稳定性等方面的重要性日益凸显。国内外大部分实物保护设计软件所采用的是基于二维平面的设计模式，这种平面化设计模式在视觉呈现效果、系统设备定位、探测及复核设备相对位置关系表达等方面都存在局限性，难以满足日益丰富的实物保护设计需求。为了弥补传统平面化设计模式的不足，本文提出了基于Unity3D的虚拟仿真技术来实现三维化的实物保护系统设计。
　　本文提出的基于Unity3D的三维实物保护虚拟仿真系统将实物保护设计的设备创建数字化和虚拟化，并将设计好的实物保护数据信息通过三维实物保护有效性评价工具和虚拟仿真对抗系统进行反复验证找出实物保护设计的薄弱环节[1]，确定最终实物保护设计结果，验证了系统设计的可靠性和实用性。
　　1 系统总体设计
　　1.1 结构框架
　　实物保护虚拟仿真系统主要适用于核电实物保护系统的辅助设计，旨在解决实物保护系统设计的周界、技防措施、实物保护工艺子项的三维视觉呈现难题，以展示实物保护技防设备和建筑物的布置和配置，并对系统设计进行有效性验证。本文创建的三维实物保护虚拟仿真系统主要包括三维实物保护设计工具、三维实物保护有效性评价和虚拟仿真对抗3个部分[2]，其整体框架如图1所示。三维实物保护系统设计工具是核心，为使用者提供快速有效的三维化的实物保护设计工具。三维实物保护有效性评价和虚拟仿真对抗是对实物保护的三维辅助设计进行验证，为其规范性及合理性提供可靠依据。
　　1.2 三维实物保护设计工具
　　三维实物保护设计工具根据设备设置原则实现设备部署算法，并结合三维空间算法实现虚拟设备的部署，其结构包括UI模块、场景设备管理模块、地形加载模块、CAD绘制模块等部分。其中UI模块是提供人机交互的接口，场景设备管理模块是功能核心对创建的设备模型及其数据交互进行管理，地形加载模块是对模型打包数据进行加载，CAD绘制模块是将采集的三维数据绘制成CAD平面图，其整体结构如图2所示。
　　1.3三维实物保护有效性评价工具
　　三维实物保护有效性评价工具通过敌手序列图进行设施描述，分析不同敌手对设施的威胁情况，利用概率统计理论分析方法，判断实物保护设计是否有效。三维实物保护有效性分析主要包含设施环境描述模块、外部入侵及制止分析模块及评价模块。设施描述模块是对设施实物保护元件的量化描述，外部入侵及制止分析模块用于对系统应对外部入侵的有效性进行分析，评价模块对实物保护系统的综合效果进行整体分析，保证整体实物保护系统安全有效运行[3]。
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