• 热门专题

基于unity的飞行模拟设计

作者:决晴谷  发布日期:2015-06-28 21:20:31
  •   使用unity开发游戏真是非常方便。研究飞行模拟也有一段时日,尝试过物理和数学模拟。从效果上来看,物理模拟较为真实一点。但是操作不好。数学模拟的话,虽然牺牲了飞行效果,操控是非常方便的。

      所谓的数学模拟,就是位移模拟,通过定义起飞速度,加速度等,模拟飞机的飞行过程,包括转向,飞行坠落等。

      来看一下飞机的飞行状态:在地面上,飞机达到起飞速度时,可以拉起飞机,否则,一直在地面上;在空中:当飞机低于起飞速度,下降。大于起飞速度则能保持在空中。飞机不可能倒着飞行的,所以,飞机的速度状态就有:起飞速度,正常速度,最大速度。通过输入改变当前速度,然后通过判断速度所对应的状态处理。

      飞机的转向:飞机的转向,有y轴的转向,控制飞机的左右飞行。x的转向,控制飞机的升降。左右飞行时,飞机自身需要以z轴旋转,来模拟飞机转弯的效果。

      飞机的失速:当飞机在空中的速度低于起飞速度时,飞机下落。当着地时,下落的速度为0.

      整理一下思路:可以通过射线检测的方式获取距离地面的高度,判断飞机是在空中还是地面。通过输入值来调整currentSpeed,通过与飞机的offSpeed,normalSpeed,maxSpeed比较,来判断飞机所处的状态。通过四元数方法,调整飞机的角度,保持飞机的平衡和转向时的偏转效果。

      主要使用到的方法:

      移动:transform.Translate(vector, Space.World);

      旋转:transform.Rotate(vector, Space.World);

      转角:transform.rotation = Quaternion.RotateTowards(transform.rotation,rotation, speed);

         高度:Physics.Raycast(ray, out hit,1<<0);height = hit.distance;

      

      飞机的抽象控制方法:

        public abstract void MoveLR(float speed);//左右移动
        public abstract void RoteUD(float speed);//上下旋转
        public abstract void MoveFB(float speed);//速度控制
        public abstract void RoteLR(float speed);//左右旋转
    
      public abstract Balance(Quaternion r, float speed);//转角
    
    
    
      public abstract void Operational();//飞行状态
    
     

      接下来就是飞行方法的实现:

      

    public override void MoveFB(float speed)//速度控制
        {
            IsRun = true;//主动控制打开
            CurrentSpeed += speed*aircaft.Acc*Time.deltaTime;//加/减速
            CurrentSpeed = Mathf.Clamp(CurrentSpeed, 0, aircaft.MaxSpeed);//控制速度在最大值范围内
        }
        public override void MoveLR(float speed)//水平移动飞机,飞机的侧飞
        {
            //左右移动
            if ((IsSing) || IsOnGround) return;//如果在地面或者飞机处于特技状态
            //IsLRB = false;
            Vector3 vector = body.right;
            vector.y = 0;
    
            Move(speed * vector * aircaft.MoveLRSpeed * Time.deltaTime * CurrentSpeed/aircaft.MoveFBSpeed);//侧飞
    
            Balance(Quaternion.Euler(body.eulerAngles.x, body.eulerAngles.y, -aircaft.AxisLR * speed), aircaft.RoteLRSpeed * Time.deltaTime);/旋转机身,实现侧飞的效果
            //print('MoveLR' + speed);
        }
        public override void Operational()//飞机的状态控制
        {
                    Altigraph();//测量高度
            
            if (CurrentSpeed < aircaft.OffSpeed)//小于起飞速度
            { //落下
                if (!IsOnGround)//在空中
                {
                    Move(-Vector3.up * Time.deltaTime * 10 * (1 - CurrentSpeed / (aircaft.OffSpeed)));//失重下落
                    downSpeed = Mathf.Lerp(downSpeed, 0.1f, Time.deltaTime);
                    //print('downSpeed' + downSpeed);
                    RoteUD(downSpeed);//机身前倾实现下落效果
    
                }
                if (!rigidbody) rigidbody = GetComponent<Rigidbody>();
                rigidbody.useGravity = IsOnGround;//如果飞机在地面,启用重力,否则不使用重力
            }
            else {
                downSpeed = 0;
            }
            Balance();//保持飞机的平衡
            if (!IsRun) {//保持飞机以正常速度飞行
                if (CurrentSpeed > aircaft.MoveFBSpeed) CurrentSpeed = Mathf.Lerp(CurrentSpeed, aircaft.MoveFBSpeed,Time.deltaTime);
    
                else if (CurrentSpeed > aircaft.OffSpeed && !IsOnGround) CurrentSpeed =Random.Range(aircaft.OffSpeed,aircaft.MoveFBSpeed);
                else if (IsOnGround && CurrentSpeed < aircaft.OffSpeed) {
                    CurrentSpeed = Mathf.Lerp(CurrentSpeed,0,Time.deltaTime);
    
                }
            }
            Move(body.forward * CurrentSpeed * Time.deltaTime);//调用飞行方法
            
        }
        public override void RoteLR(float speed)//飞机的转向
        {
            //左右旋转
            if ((IsSing) || IsOnGround) return;
            IsLRB = false;
            Rote(speed * Vector3.up * aircaft.RoteLRSpeed * Time.deltaTime * CurrentSpeed / aircaft.MoveFBSpeed);
            
            Balance(Quaternion.Euler(body.eulerAngles.x, body.eulerAngles.y,-aircaft.AxisLR * speed), aircaft.RoteLRSpeed * Time.deltaTime);
            //print('RoteLR' + speed);
        }
    
        
        public override void RoteUD(float speed)//飞机的转向
        {
            //上下旋转
            //速度和角度
            if ((IsSing) || IsOnGround && CurrentSpeed < aircaft.MoveFBSpeed / 3.6f) return;
            if (CurrentSpeed < aircaft.MoveFBSpeed / 3.6f && speed<0) return;
            IsFBB = false;
            Balance(Quaternion.Euler(aircaft.AxisFB * speed, body.eulerAngles.y, body.eulerAngles.z), aircaft.RoteFBSpeed * Time.deltaTime * CurrentSpeed / aircaft.MoveFBSpeed);
            //print('RoteUD' + speed);
        }
        public override void Balance()//飞机的平衡方法,当无输入事件时,飞机自动平衡
        {
            if (IsSing) return;
            if (IsLRB)//z轴平衡(左右)
            {
                Balance(Quaternion.Euler(body.eulerAngles.x, body.eulerAngles.y, 0), aircaft.RoteLRSpeed * Time.deltaTime/1.2f );
            }
            if (IsFBB)//x轴平衡(上下)
            {
                Balance(Quaternion.Euler(0, body.eulerAngles.y, body.eulerAngles.z), aircaft.RoteFBSpeed * Time.deltaTime /1.3f);
            }
            IsLRB = true;//自动平衡打开
            IsFBB = true;//自动平衡打开
        }

      都是非常简单的代码,关键是如何使用,以及逻辑的处理。

      为了增加飞机飞行的效果,我还设计了飞机的特技飞行:90度转角的左右飞行,以及180度翻转飞行。当然也是使用了基础的公式完成的。左右90度特技飞行:飞机侧身90度,并大角度的转角转向飞机的左或右方。获取相对于飞机在世界坐标的左/右方向V,然后通过判断当前方向与V的角度,来判定是否完成特技飞行。180度转角飞行:飞机绕自身x轴180度旋转,然后恢复平衡。

      因为特技飞行的完成需要一段时间,而这段时间是玩家不需要控制,系统完成后进入正常状态的,所以用到需要协程。

      

    IEnumerator SLR(float speed) {
            //90度转角飞行
            speed = (speed > 0 ? 1 : -1);
            Vector3 aim = body.right * (speed);
            aim.y = 0;
            while(Vector3.Dot(aim.normalized,body.forward.normalized)<0.99f){
                Rote(speed * Vector3.up * aircaft.RoteLRSpeed * Time.deltaTime);
                
                Balance(Quaternion.Euler(body.eulerAngles.x, body.eulerAngles.y, -85 * (speed )), aircaft.RoteLRSpeed * Time.deltaTime*3.8f);
                Balance(Quaternion.Euler(0, body.eulerAngles.y, body.eulerAngles.z), aircaft.RoteFBSpeed * Time.deltaTime *1.8f);
                yield return new WaitForFixedUpdate();
            }
            while ((body.eulerAngles.z > 15) && (body.eulerAngles.z < 180) || (body.eulerAngles.z < 345) && (body.eulerAngles.z > 270))
            {
                Balance(Quaternion.Euler(0, body.eulerAngles.y, body.eulerAngles.z), aircaft.RoteFBSpeed * Time.deltaTime);
                Balance(Quaternion.Euler(body.eulerAngles.x, body.eulerAngles.y, 0), aircaft.RoteLRSpeed * Time.deltaTime * 3);
                yield return new WaitForFixedUpdate();
            }
            IsSing = false;
        }
        public override void StuntUD(float axis)
        {
            if ((IsSing) || IsOnGround && CurrentSpeed < aircaft.MoveFBSpeed / 3.6f) return;
    
            if (!IsSing)
            {
                IsSing = true;
                StartCoroutine(SUD(axis));
    
            }
        }
        IEnumerator SUD(float speed)
        {
            //180度翻转
            speed = (speed > 0 ? 1 : -1);
            Vector3 aim = -body.forward ;
            aim.y = 0;
            while (Vector3.Dot(aim.normalized, body.forward.normalized) < 0.8f)//飞机翻转
            {
                Vector3 v = body.right;
                v.y= 0;
                Rote(body.right * Time.deltaTime * -90 * speed);
                Move(-Vector3.up * speed * Time.deltaTime * 10 * (CurrentSpeed / (aircaft.OffSpeed)));
                //body.Rotate(Vector3.right * Time.deltaTime * -90,Space.Self);
                //Balance(Quaternion.Euler(body.eulerAngles.x, body.eulerAngles.y, 0), aircaft.RoteLRSpeed * Time.deltaTime*5);
                yield return new WaitForFixedUpdate();
            }
            while ((body.eulerAngles.z > 15) && (body.eulerAngles.z < 180) || (body.eulerAngles.z < 345) && (body.eulerAngles.z >270))//翻转后飞机完成平衡
            {
                Balance(Quaternion.Euler(0, body.eulerAngles.y, body.eulerAngles.z), aircaft.RoteFBSpeed * Time.deltaTime );
                Balance(Quaternion.Euler(body.eulerAngles.x, body.eulerAngles.y, 0), aircaft.RoteLRSpeed * Time.deltaTime*3);
                yield return new WaitForFixedUpdate();
            }
            IsSing = false;
        }

      

      以上是飞机的飞行模拟思路以及基本算法实现。玩家操作的代码就是输入检测之类的,然后再调用一下飞行接口就行了,我就不提供了。

      接下来的问题就是AI飞行了,由电脑逻辑控制的AI飞行。如上图,是由计算机控制的飞行。这个AI就一个核心方法,就是飞到目标点。要实现这个功能也很简单,就是计算一下目标点的距离,角度等。然后根据距离以及当前状态控制加减速度,通过角度控制转向。主要使用到Vector.Dot(v1,v2);,然后就是各种情况下的判断和飞行方法的调用。例如当目标在飞机的后方时,可以调用180度翻转,来锁定目标。

      好,我们简单的分析一下如何去写这个AI,获取目标Point,计算距离差,高度差,角度差。通过高度差,控制飞机的升降,距离差控制速度,角度差控制转向。

      嗯,下面就是实现的代码。

      

    public void MoveToPoint(Vector3 point, float stopDistance) {
            
            Vector3 hPoint = point;
            hPoint.y = flight.body.position.y;
            hDistence = Vector3.Distance(hPoint, flight.body.position);//水平距离
            distence = Vector3.Distance(point, flight.body.position);//距离
            dHeight = point.y - flight.body.position.y;//高度差
            vector = (point - flight.body.position).normalized;
            dUDAgle = Vector3.Dot(vector, flight.body.TransformDirection(Vector3.up).normalized);
            //获取目标点与当前位置的距离,高度差,判断目标相对于当前位置的前/后,左/右
            dFBAgle = Vector3.Dot(vector, (flight.body.TransformDirection(Vector3.forward)).normalized);//判断目标点相对于当前位置的前后
            //print(forward);
            dLRAgle = Vector3.Dot(vector, (flight.body.TransformDirection(Vector3.right)).normalized);//判断目标点相对于当前位置的左右
            
            
            //获取这个信息后,接下来就是移动到目标点
            //先判断什么?正前方到目标点的角度,如果这个角度在一定范围内,则可以进行移动
            //
            float axisFB = 0;
            if (dFBAgle > objectAI.Precision)
            {
                //方向偏移在正常范围内
                //根据距离判断是否加/减速度
                //
    
                if (distence > objectAI.RunDistance * stopDistance || (flight.CurrentSpeed < flight.aircaft.OffSpeed && !IsLand))
                {
                    axisFB = Random.Range(0f, 1f);
                }
                else if (distence > objectAI.FreeDistance * stopDistance && !IsLand)
                {
                    axisFB = Random.Range(-0.5f, 0.5f);
                }
                else if (distence < objectAI.SlowDistance * stopDistance && IsLand)
                {
                    axisFB = Random.Range(-1f, 0f);
                }
                
            }
            else { 
            //方向偏移不在正常范围
                //判断距离是否达到停止距离
                //判断高度是否在误差之内
                //调整左右和前后,来
                if (distence < stopDistance)
                {
                    //到达目标点附近,但是角度偏差过大,判断目标的左右,进行旋转
                    axisFB = Random.Range(0.5f, 1f);
                    flight.RoteLR(dLRAgle);
                }
                else {
                    
                    //if (Mathf.Abs(dLRAgle) < 0.05f) dLRAgle = 0;
                    if (dFBAgle < -0.75f)
                    {
                        flight.StuntUD(flight.Height>100?-1:1);
                    }
                    else if (dFBAgle < -0.25f) {
                        flight.StuntLR(dLRAgle);
                    }
                    
                    flight.RoteLR(dLRAgle);
                    if (!IsLand) {
                        if (Mathf.Abs(dHeight) > 5) {
    
                            flight.RoteUD(-dUDAgle);
                        }
                        if(flight.IsOnGround){
                            flight.RoteUD(-1);
                        }
                    }
                        
                    if(flight.CurrentSpeed<flight.aircaft.MoveFBSpeed)
                        axisFB = Random.Range(0.5f, 1f);
                }
            }
            //flight.RoteLR(dLRAgle);
            if (Mathf.Abs(axisFB) > 0.01f)
                flight.MoveFB(axisFB);
        }

      好了,今天的飞行模拟就介绍到这了。预告一下,下一篇文章阿亮将探讨导弹算法的实现(预计目标点位置,而非通过获取目标的当前位置)

    本文的链接:http://www.cnblogs.com/jqg-aliang/p/4598515.html。转载请申明出处,谢谢!

延伸阅读:

About IT165 - 广告服务 - 隐私声明 - 版权申明 - 免责条款 - 网站地图 - 网友投稿 - 联系方式
本站内容来自于互联网,仅供用于网络技术学习,学习中请遵循相关法律法规