专利名称：一种用于目标发生器的目标实时路径规划方法
技术领域：
本发明涉及虚拟仿真领域，具体涉及一种用于目标发生器的目标实时路径规划方法。
背景技术：
随着图像检测技术的发展，与之相关的系统优化、系统效能评估及搜索算法的性能评估等技术也得到了很大的发展。图像检测仿真系统的研制特别是成像系统的研制、改进和性能测试，需要在实验室仿真或在实战情况下进行。而目标发生器图像检测仿真系统 提供精确可控、可重复的试验环境，提高了试验效率加快了研究进度。现有的视频检测技术多数是基于面阵CXD摄像机获得的图像，任何一种CXD探测系统，不论其复杂程度如何，最终都必须在现场进行试验，以便进行验证和评价其性能是否达到设计的指标。然而，频繁地采取实地实物试验，有时气候设备等条件是不完备的，实现很困难一次试验又只能得到有限的数据。若要得到不同场景下的性能测试数据，就必须重新实验，这将花费大量的时间和经费。此外，现场试验检测出来的数据往往难以与真实数据比对，难以完成系统评价。为了满足试验条件的可控、可重复和供比对数据的需求，虚拟现实技术与分布式系统仿真技术被广泛应用到目标生成器的开发中，现有的目标发生器利用虚拟现实技术构建逼真的虚拟环境对现实世界进行“沉浸式”仿真。一般在虚拟环境中构建森林、丘陵、平原场景及每类场景有不同的特征事物，同时，为提高虚拟环境的沉浸感与真实感，采用粒子系统为虚拟环境创建雨、雪、雾等自然现象的特效，采用Vega特殊效果模拟模块实现动态添加爆炸等特效。确定目标的起点、终点以及路径后，目标在虚拟环境中运动，由此来模拟真正的目标(汽车、坦克等)运动。将目标在虚拟环境中的运动过程采用屏幕投影的方式输出，由此为CCD图像检测跟踪系统实验提供了一个动态变化的虚拟环境以及运动目标。现有的虚拟目标发生器中，运动目标的运动控制是虚拟场景真实性的关键部分。常用的实现方法有两种，一种是根据vega中的path tool设定运动目标的行驶路径，在系统运行过程中，目标按设定路径与运动方式行驶，这样方法容易实现，且渲染速度较快，但是运动目标的系统运行过程中不能更改路径。另外一种方法，是采用vega自带的API函数，用自定义的方式设定目标行驶路径的位置控制点和速度，这样可以实现在系统运行过程中，每次开始行驶路径，可以更改目标的路径和速度大小。但与现实中的目标相比，现有的虚拟目标的机动性效果仍有待改善与提高。运动目标无法感知虚拟环境信息，不能对实时变化的环境信息做出反应；也不能接收分布式仿真系统的指挥交互信息以及其它相邻目标的信息，不具有改变行为和行驶规则的自适应机制，不能最终实现实时动态路径规划。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了一种用于目标发生器的目标实时路径规划方法，目标能够感知虚拟环境信息，实现实时路径规划，同时降低路径规划算法的复杂程度，提高运算速度和提高虚拟目标运动画面的连贯性。本发明的一种用于目标发生器的目标实时路径规划方法，包括如下步骤步骤I、将用户在虚拟场景中选择的所有的路径控制点中相邻的两点连接起来，最终将起点与终点之间连成具有多条线段的曲线，将该曲线作为目标的原始路径；步骤2、根据目标所在位置当前的虚拟环境的能见度、风向、地形地貌以及障碍物位置信息坐标目标的初始环境信息，计算目标的初始速度，具体方法为对能见度s进行标准化处理，使能见度s在
内变化；同时，计算地形综合因子d = V+Az,其中Δζ = Zt-Zw, zt表示当前地形的高程值,Zw表示上一秒地形的高程值，V表示地形的遮挡量，然后对地形综合因子d进行标准化处理，使其在
范围内变化；将目标的运动速度V的变化范围设定在
，将能见度s和地形综合因子d作为输入变量，将目标的速度V作为输出变量，首先将输入变量模糊化将能见度S的取值范围分成7段，0-20为负大SNB，20-30为负中SNM, 30-40为负小SNS，40-50为零SNP，50-60为正小SPS，60-70为正中SPM，70-100为正大SPB ;将地形综合因子的取值范围分成7段，
0-2为负大DNB，2-3为负中DNM, 3-4为负小DNS, 4-5为零DNP，5_6为正小DPS, 6-7为正中DPM, 7-10为正大DPB ;将输出的速度V的取值范围分成7段，0_20为负大VNB，20-30为负中 VNM, 30-40 为负小 VNS, 40-50 为零 VNP，50-60 为正小 VPS, 60-70 为正中 VPM, 70-100 %正大VPB ;采用三角形函数作为能见度S、地形综合因子d和速度V的隶属度函数，建立49条模糊规则
权利要求
1. 一种用于目标发生器的目标实时路径规划方法，其特征在于，包括如下步骤 步骤I、将用户在虚拟场景中选择的所有的路径控制点中相邻的两点连接起来，最终将起点与终点之间连成具有多条线段的曲线，将该曲线作为目标的原始路径； 步骤2、根据目标所在位置当前的虚拟环境的能见度、风向、地形地貌以及障碍物位置信息坐标目标的初始环境信息，计算目标的初始速度，具体方法为 对能见度s进行标准化处理，使能见度s在[O，100]内变化；同时，计算地形综合因子d = V+Az,其中Δζ = Zt-Zw, zt表示当前地形的高程值,zt_i表示上一秒地形的高程值,V表示地形的遮挡量，然后对地形综合因子d进行标准化处理，使其在
范围内变化；将目标的运动速度V的变化范围设定在
，将能见度s和地形综合因子d作为输入变量，将目标的速度V作为输出变量，首先将输入变量模糊化将能见度s的取值范围分成7段，0-20为负大SNB, 20-30为负中SNM, 30-40为负小SNS, 40-50为零SNP, 50-60为正小SPS，60-70为正中SPM，70-100为正大SPB ;将地形综合因子的取值范围分成7段，0-2为负大DNB，2-3为负中DNM，3-4为负小DNS，4-5为零DNP，5-6为正小DPS，6-7为正中DPM，7-10为正大DPB ;将输出的速度V的取值范围分成7段，0-20为负大VNB，20-30为负中VNM，30-40 为负小 VNS，40-50 为零 VNP，50-60 为正小 VPS，60-70 为正中 VPM，70-100 为正大 VPB ；采用三角形函数作为能见度S、地形综合因子d和速度V的隶属度函数，建立49条模糊规则
全文摘要
本发明公开了一种用于目标发生器的目标实时路径规划方法，通过采用模糊规则实现虚拟目标运行参数的实时计算，同时，目标动态检测环境中的动态障碍物，根据障碍物的威胁度与位置信息，规划一条新的路径实现动态避障，大大提高了目标发生器的智能性；在障碍物对目标威胁较小时，采用几何算法，有效地减小路径规划算法的复杂度，加快虚拟场景渲染速度并提高虚拟目标运动画面的连贯性；在障碍物对目标威胁较大时，采用模糊算法控制目标快速避开障碍物，有效避免由于位姿计算更新跟帧频率不同步而造成的跳帧或运动不连贯的现象，提高目标发生器的画面质量。
文档编号G06F19/00GK102831298SQ20121026673
公开日2012年12月19日 申请日期2012年7月30日 优先权日2012年7月30日
发明者陈晨, 陈杰, 张娟, 竺文彬, 于海心, 连晓岩, 陈是君 申请人:北京理工大学