CN112162496A - 一种视景仿真中的物体路径规划方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种视景仿真中的物体路径规划方法，其特征在于，通过脚本获取到地形块的大小，在地形块中随机生成一些点，X和Z分别是地形长和宽的随机量，Y则是某点处的地形高度，在这些点的集合中，随机选择一个目标点，物体向着目标点，在到到达目标点后，从点的集合中又会随机选择下一个目标点移动；在地形碰撞器和物体自身的碰撞器作用下，使得物体可以在起伏不定的地形上随意移动。本发明的路径规划方法保证了物体后续的运行安全，避免了任务执行过程中的人员和财产损失。

Description

一种视景仿真中的物体路径规划方法
技术领域
本发明主要用于军事、虚拟仿真、工业设计、虚拟沙盘、教育培训领域，具体涉及一种视景仿真中的物体路径规划方法。
背景技术
虚拟战场仿真是虚拟现实技术在战场仿真领域中的具体应用，对指挥控制、作战推演、辅助决策等具体有重要意义。虚拟战场仿***要包括飞机坦克人物的自由移动、发射导弹的轨迹路径、攻击范围扇形判断等。在起伏不定的地形上，车辆需要根据地形不同实现上坡下坡的自由移动，再通过攻击距离以及攻击范围的判断，当达到条件时，发射导弹，导弹沿着一条抛物线飞向目标，飞机在飞行过程中与地形高度进行判断，避免飞机撞到山坡，如不进行视景仿真中的物体路径规划，那么在车辆和导弹运行过程中会因为路径上的复杂地形而遇到阻碍，导致方案运行失败。
如何能实现完整且效果最佳的虚拟仿真战场，就需要一套成熟的解决方案，飞机的飞行逻辑，车辆的移动逻辑，导弹追踪逻辑以及扇形区域判断。
发明内容
本发明的目的是提供一种视景仿真中的物体路径规划方法，解决了现有技术中存在的物体运行过程中由于地形起伏不定导致物体无法稳定运行的问题，具有能使物体在起伏不定的地形上随意移动的特点。
本发明所采用的技术方案是，一种视景仿真中的物体路径规划方法，通过脚本获取到地形块的大小，在地形块中随机生成一些点，X和Z分别是地形长和宽的随机量，Y则是某点处的地形高度，在这些点的集合中，随机选择一个目标点，物体向着目标点，在到到达目标点后，从点的集合中又会随机选择下一个目标点移动；在地形碰撞器和物体自身的碰撞器作用下，使得物体可以在起伏不定的地形上随意移动。
在运动物体为车辆时，具体包括如下步骤：
步骤1：首先搭建一个unity工程，导入所需要的车辆模型，在场景中新建一块地形，给地形添加上相应贴图，刷出地形高低起伏；
步骤2：然后将车辆的AI脚本挂载到车辆的模型上，输入车辆的移动速度；
步骤3：根据模型的轴向，输入一个三维坐标；
步骤4：最后将总控制脚本挂载于场景中的某一点上，输入移动点的个数和车辆数量，在一定时间内便会生成此数量的车，在车辆的AI脚本中输入速度值可控制车辆移动的快慢，实现车辆的路径规划。
步骤3中，如果模型的轴向是在X轴方向，那么输入的坐标是(1，0，0)；如果模型的轴向是在Z轴方向，那么输入的坐标是(0，0，1)。
在运动物体为飞机时，具体包括如下步骤：
步骤1：搭建unity工程，导入飞机模型，添加飞行AI脚本，根据飞机轴向输入飞行方向，输入飞行速度；
步骤2：在场景中挂载总控制脚本，输入飞行的最低和最高高度，最低高度是根据地形的高度进行设置，飞机则会在设定的三维区域中飞行；
步骤3：输入飞机的最小转弯半径，在转弯过程中，旋转飞机Y轴到一定度数，便会实现飞机侧飞功能。
步骤4：最后通过输入移动点的个数和飞机数量整数值，实现飞机的路径规划。
步骤3中旋转飞机Y轴在±60度范围内，便会实现飞机侧飞功能。
在运动物体为导弹时，导弹追踪的具体包括如下步骤：
步骤1：计算目标点与导弹距离间的法向量，再用此向量与单位化向量做点乘运算，求得目标点与导弹的球形差值；
步骤2：在飞机模型上设定导弹发射点，根据实际任务需要，判断扇形攻击区域，预设导弹的发射路径；
步骤3：按下鼠标或键盘上的某个键时，在飞机发射点实例化出导弹，导弹根据设定的飞行轨迹朝着目标点飞行，输入导弹数量控制发射数量，每发射一次，显示的导弹数量减1，直到为零后不能发射；
步骤4：输入导弹击中目标的最小距离，当判断小于此值时，攻击成功，实现了导弹的路径规划。
导弹发射路径规划过程中，所述扇形攻击区域判断方法具体为：
首先计算出飞机与目标点的向量差，获取到飞机旋转和单位化向量的乘积，对这两个向量做点乘运算，利用反余弦函数求得扇形攻击区域，并将结果转化为角度。
将所述扇形攻击区域可通过输入扇形区域的角度值来控制的大小，以飞机为原点，正向旋转值和负向旋转值所构成的区域就表示扇形区域。
本发明的有益效果是：
本发明物体路径规划方法可实现在起伏不定的地形上，车辆需要根据地形不同实现上坡下坡的自由移动，再通过攻击距离以及攻击范围的判断，当达到条件时，发射导弹，导弹沿着一条抛物线飞向目标，飞机在飞行过程中与地形高度进行判断，避免飞机撞到山坡，本发明的路径规划方法保证了物体后续的运行安全，避免了任务执行过程中的人员和财产损失。
附图说明
图1是本发明一种视景仿真中的物体路径规划方法中车辆路径规划的效果图；
图2是一种视景仿真中的物体路径规划方法中飞机路径规划的效果图；
图3是本发明一种视景仿真中的物体路径规划方法中导弹追踪的效果图；
图4是本发明一种视景仿真中的物体路径规划方法中扇形攻击区域的判断效果图。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明进行详细说明。
一种视景仿真中的物体路径规划方法，通过脚本获取到地形块的大小，在地形块中随机生成一些点，X和Z分别是地形长和宽的随机量，Y则是某点处的地形高度，在这些点的集合中，随机选择一个目标点，物体向着目标点，在到到达目标点后，从点的集合中又会随机选择下一个目标点移动；在地形碰撞器和物体自身的碰撞器作用下，使得物体可以在起伏不定的地形上随意移动。
在运动物体为车辆时，具体包括如下步骤：
步骤1：首先搭建一个unity工程，导入所需要的车辆模型，在场景中新建一块地形，给地形添加上相应贴图，刷出地形高低起伏；
步骤2：然后将车辆的AI脚本挂载到车辆的模型上，输入车辆的移动速度；
步骤3：根据模型的轴向，输入一个三维坐标；
步骤4：最后将总控制脚本挂载于场景中的某一点上，输入移动点的个数和车辆数量，在一定时间内便会生成此数量的车，在车辆的AI脚本中输入速度值可控制车辆移动的快慢，实现车辆的路径规划。
步骤3中，如果模型的轴向是在X轴方向，那么输入的坐标是(1，0，0)；如果模型的轴向是在Z轴方向，那么输入的坐标是(0，0，1)。
在运动物体为飞机时，具体包括如下步骤：
步骤1：搭建unity工程，导入飞机模型，添加飞行AI脚本，根据飞机轴向输入飞行方向，输入飞行速度；
步骤2：在场景中挂载总控制脚本，输入飞行的最低和最高高度，最低高度是根据地形的高度进行设置，飞机则会在设定的三维区域中飞行；
步骤3：输入飞机的最小转弯半径，在转弯过程中，旋转飞机Y轴到一定度数，便会实现飞机侧飞功能。
步骤4：最后通过输入移动点的个数和飞机数量整数值，实现飞机的路径规划。
步骤3中旋转飞机Y轴在±60度范围内，便会实现飞机侧飞功能。
在运动物体为导弹时，导弹追踪的具体包括如下步骤：
步骤1：计算目标点与导弹距离间的法向量，再用此向量与单位化向量做点乘运算，求得目标点与导弹的球形差值；
步骤2：在飞机模型上设定导弹发射点，根据实际任务需要，判断扇形攻击区域，预设导弹的发射路径；
步骤3：按下鼠标或键盘上的某个键时，在飞机发射点实例化出导弹，导弹根据设定的飞行轨迹朝着目标点飞行，输入导弹数量控制发射数量，每发射一次，显示的导弹数量减1，直到为零后不能发射；
步骤4：输入导弹击中目标的最小距离，当判断小于此值时，攻击成功，实现了导弹的路径规划。
导弹发射路径规划过程中，所述扇形攻击区域判断方法具体为：
首先计算出飞机与目标点的向量差，获取到飞机旋转和单位化向量的乘积，对这两个向量做点乘运算，利用反余弦函数求得扇形攻击区域，并将结果转化为角度。
将所述扇形攻击区域可通过输入扇形区域的角度值来控制的大小，以飞机为原点，正向旋转值和负向旋转值所构成的区域就表示扇形区域。
本发明通过脚本获取到地形块的大小，在地形块中随机生成一些点，X和Z分别是地形长和宽的随机量，Y则是某点处的地形高度，在这些点的集合中，随机选择一个目标点，车辆向着目标点，在到到达目标点后，从点的集合中又会随机选择下一个目标点移动；在地形碰撞器和车辆自身的碰撞器作用下，使得车辆可以在起伏不定的地形上随意移动。
首先搭建一个unity工程，导入所需要的车辆模型，在场景中新建一块地形，给地形添加上相应贴图，刷出地形高低起伏，然后将车辆的AI脚本挂载到车辆的模型上，输入车辆的移动速度，并且根据模型的轴向，输入一个三维坐标，如果模型的轴向是在X轴方向，那么输入的坐标是(1，0，0)；如果模型的轴向是在Z轴方向，那么输入的坐标是(0，0，1)，一般不会考虑Y轴，因为Y轴是垂直方向，不会作为模型的移动方向来定。最后将总控制脚本挂载于场景中的某物体上，输入移动点的个数和车辆数量，在一定时间内便会生成此数量的车，在车辆的AI脚本中输入速度值可控制车辆移动的快慢。效果如图1所示。
飞机的飞行逻辑与车辆的移动逻辑类似，相比更简单些，唯一不同的是需要对飞行高度进行控制，设定最低高度和最高高度，在进行飞行转弯时需要设定最小转弯半径，以便实现转弯侧飞。在一片区域中，随机生成一些点，在这些点的集合中随机选择目标点，飞机向着目标点飞行，靠近目标点后，用球形插值法获取到飞机的旋转值，以便达到平滑旋转。
首先搭建unity工程，导入飞机模型，添加飞行AI脚本，根据飞机轴向输入飞行方向，输入飞行速度。然后飞再场景中挂载总控制脚本，输入飞行的最低和最高高度，最低高度是根据地形的高度设置，机则会在设定的三维区域中飞行。输入飞机的最小转弯半径，那么下一个移动点就会在这个半径中去寻找，在转弯过程中，旋转飞机Y轴到一定度数，便会实现飞机侧飞功能。最后通过输入的整数值可以控制移动点和飞机数量。效果如图2所示。
导弹追踪则是在接收到发射命令后，计算目标点与导弹距离间的法向量，再用此向量与单位化向量做点乘运算。最后求得目标点与导弹的球形差值。
首先在飞机模型上设定导弹发射点，根据上面的算法，计算出一套导弹的飞行轨迹，当按下鼠标或键盘上的某个键时，在飞机发射点实例化出导弹，导弹根据设定的飞行轨迹朝着目标点飞行，输入导弹数量控制发射数量，每发射一次，显示的导弹数量减1，直到为零后不能发射。输入一个预定值，此值表示导弹击中目标的最小距离，当判断小于此值时，攻击成功，播放***特效，销毁导弹以减少场景资源加载。效果如图3所示。
扇形攻击区域判断，首先计算出飞机与目标点的向量差，获取到飞机旋转和单位化向量的乘积，对这两个向量做点乘运算，利用反余弦函数求得此结果，再将求得的结果转化成弧度。
在此过程中，通过输入角度值来控制扇形区域的大小，以飞机为原点，正向旋转值和负向旋转值所在的区域就表示扇形区域，例如正向旋转30度，那么负向旋转则是330度，差值是60度的区域内便是有效攻击区域，判断当有敌机进入有效攻击区域时，UI会锁定敌机，颜色变为红色，此时发出可以攻击指令，按下攻击按钮，导弹发射。效果如图4所示。

Claims (8)

1.一种视景仿真中的物体路径规划方法，其特征在于，通过脚本获取到地形块的大小，在地形块中随机生成一些点，X和Z分别是地形长和宽的随机量，Y则是某点处的地形高度，在这些点的集合中，随机选择一个目标点，物体向着目标点，在到到达目标点后，从点的集合中又会随机选择下一个目标点移动；在地形碰撞器和物体自身的碰撞器作用下，使得物体可以在起伏不定的地形上随意移动。
2.根据权利要求1所述的一种视景仿真中的物体路径规划方法，其特征在于，在运动物体为车辆时，具体包括如下步骤：
步骤1：首先搭建一个unity工程，导入所需要的车辆模型，在场景中新建一块地形，给地形添加上相应贴图，刷出地形高低起伏；
步骤2：然后将车辆的AI脚本挂载到车辆的模型上，输入车辆的移动速度；
步骤3：根据模型的轴向，输入一个三维坐标；
步骤4：最后将总控制脚本挂载于场景中的某一点上，输入移动点的个数和车辆数量，在一定时间内便会生成此数量的车，在车辆的AI脚本中输入速度值可控制车辆移动的快慢，实现车辆的路径规划。
3.根据权利要求2所述的一种视景仿真中的物体路径规划方法，其特征在于，所述步骤3中，如果模型的轴向是在X轴方向，那么输入的坐标是(1，0，0)；如果模型的轴向是在Z轴方向，那么输入的坐标是(0，0，1)。
4.根据权利要求1所述的一种视景仿真中的物体路径规划方法，其特征在于，在运动物体为飞机时，具体包括如下步骤：
步骤1：搭建unity工程，导入飞机模型，添加飞行AI脚本，根据飞机轴向输入飞行方向，输入飞行速度；
步骤2：在场景中挂载总控制脚本，输入飞行的最低和最高高度，最低高度是根据地形的高度进行设置，飞机则会在设定的三维区域中飞行；
步骤3：输入飞机的最小转弯半径，在转弯过程中，旋转飞机Y轴到一定度数，便会实现飞机侧飞功能。
步骤4：最后通过输入移动点的个数和飞机数量整数值，实现飞机的路径规划。
5.根据权利要求4所述的一种视景仿真中的物体路径规划方法，其特征在于，所述步骤3中旋转飞机Y轴在±60度范围内，便会实现飞机侧飞功能。
6.根据权利要求1所述的一种视景仿真中的物体路径规划方法，其特征在于，在运动物体为导弹时，导弹追踪的具体包括如下步骤：
步骤1：计算目标点与导弹距离间的法向量，再用此向量与单位化向量做点乘运算，求得目标点与导弹的球形差值；
步骤2：在飞机模型上设定导弹发射点，根据实际任务需要，判断扇形攻击区域，预设导弹的发射路径；
步骤3：按下鼠标或键盘上的某个键时，在飞机发射点实例化出导弹，导弹根据设定的飞行轨迹朝着目标点飞行，输入导弹数量控制发射数量，每发射一次，显示的导弹数量减1，直到为零后不能发射；
步骤4：输入导弹击中目标的最小距离，当判断小于此值时，攻击成功，实现了导弹的路径规划。
7.根据权利要求6所述的一种视景仿真中的物体路径规划方法，其特征在于，导弹发射路径规划过程中，所述扇形攻击区域判断方法具体为：
首先计算出飞机与目标点的向量差，获取到飞机旋转和单位化向量的乘积，对这两个向量做点乘运算，利用反余弦函数求得扇形攻击区域，并将结果转化为角度。
8.根据权利要求6所述的一种视景仿真中的物体路径规划方法，其特征在于，将所述扇形攻击区域可通过输入扇形区域的角度值来控制的大小，以飞机为原点，正向旋转值和负向旋转值所构成的区域就表示扇形区域。
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