CN102722913A - 一种三维动态预警系统的高程碰撞联合检测方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种三维动态预警系统的高程碰撞联合检测方法，本发明以三角形拓扑结构为基础，实现了车辆在三维场景漫游中的碰撞检测，并以此为基础进行了高程修正。此算法通过投影将复杂的三维空间问题简化成二维的平面问题，使高程修正和碰撞检测方法能够方便地进行融合，从而高效快速的处理隧道及其路面场景漫游的碰撞检测问题。

Description

一种三维动态预警系统的高程碰撞联合检测方法

技术领域

本发明涉及一种三维动态预警系统的高程碰撞联合检测方法。

背景技术

在三维场景漫游过程中，如果不加以控制，可能会导致穿过物体，而在实际上，这些在真实世界中是不可能的，因此需要一个控制机制避免在三维场景漫游过程中穿过物体，碰撞检测成为三维场景漫游中必不可少的控制方法。目前碰撞检测方法主要有两种，一种是转化为判断线面的相交问题，另一种是建立在包围盒基础上，并对其不断完善的方法，这些方法都没有充分利用道路为线性并不断延伸的结构特点，因此实现车辆在道路隧道等线性结构中进行三维场景漫游采用上述方法过于复杂且消耗大量资源，本发明通过建立层次模型利用层次数据结构来表示模型，从而减少了静态检测的元素，进而提高了计算的效率。

发明内容

本发明的目的是提供一种以三角形拓扑结构为基础，实现了车辆在三维场景漫游中的碰撞检测，以弥补现有技术在三维场景漫游中过于复杂，将三维空间问题简化成二维的平面问题，使其能够方便快速的实现车辆在三维场景漫游中的漫游。

1.三角形网格模型预处理，找出模型内部的拓扑关系：

(1)计算三角形网格模型中每个三角形的平面法向向量；

(2)寻找并记录每个三角形的所有相邻的三角形编号。如图1，按顺序在三角形网格模型中取出一个三角形A，对三角形A的每一个顶点，判断是否与

附图2为模型投影示意图。

附图3为碰撞物和模型位置关系。

附图4为高程检测原理图。

附图5为高程检测原理图。

具体实施方式

下面以具体示例进一步说明本发明。

本示例利用图4所示的三角形网格模型作为高速公路路面，具体步骤如下：

(1)对三角形网格模型中的每个三角形进行编号，并计算三角形网格模型中每个三角形的平面向量，计算公式写成：

$\stackrel{\→}{n}=\stackrel{\→}{a}\×\stackrel{\→}{b}=\left(\begin{array}{cc}{a}_y& a_z\\ b_y& b_z\end{array}\right)\stackrel{\→}{i}+\left(\begin{array}{cc}{a}_z& a_x\\ b_z& b_x\end{array}\right)\stackrel{\→}{j}+\left(\begin{array}{cc}{a}_x& a_y\\ b_x& b_y\end{array}\right)\stackrel{\→}{k}$

记录下每个三角形的法向量；

(2)寻找并记录每个三角形的所有相邻的三角形编号，如图5；

(3)投影碰撞物和三角形网格模型，确定碰撞物所在的三角形编号，如图，设碰撞物在加粗的三角形中，碰撞物继续运动，到达新的坐标点，通过判断，如果新的坐标点还在加粗的三角形中，属于情况a，取出加粗三角形的平面方程与通过新的坐标点的垂直于XY平面的直线方程联立，求出交点，该交点即为碰撞物所要到达的新的坐标点；如果新的坐标点在编号为9的相邻三角形中，属于情况b，取出编号为9的三角形的平面方程与通过新的坐标点的垂直于XY平面的直线方程联立，求出交点，该交点即为碰撞物所要到达的新的坐标点；如果新的坐标点即不在加粗的三角形中，又不在所有相邻的三角形中，则属于情况c，将碰撞物新的坐标点该成原来的坐标点。

附图2为模型投影示意图。

附图3为碰撞物和模型位置关系。

附图4为高程检测原理图。

附图5为高程检测原理图。

具体实施方式

下面以具体示例进一步说明本发明。

本示例利用图4所示的三角形网格模型作为高速公路路面，具体步骤如下：

(1)对三角形网格模型中的每个三角形进行编号，并计算三角形网格模型中每个三角形的平面向量，计算公式写成：

$\stackrel{\→}{n}=\stackrel{\→}{a}\×\stackrel{\→}{b}=\left(\begin{array}{cc}{a}_y& a_z\\ b_y& b_z\end{array}\right)\stackrel{\→}{i}+\left(\begin{array}{cc}{a}_z& a_x\\ b_z& b_x\end{array}\right)\stackrel{\→}{j}+\left(\begin{array}{cc}{a}_x& a_y\\ b_x& b_y\end{array}\right)\stackrel{\→}{k}$

记录下每个三角形的法向量；

(2)寻找并记录每个三角形的所有相邻的三角形编号，如图5；

(3)投影碰撞物和三角形网格模型，确定碰撞物所在的三角形编号，如图，设碰撞物在加粗的三角形中，碰撞物继续运动，到达新的坐标点，通过判断，如果新的坐标点还在加粗的三角形中，属于情况a，取出加粗三角形的平面方程与通过新的坐标点的垂直于XY平面的直线方程联立，求出交点，该交点即为碰撞物所要到达的新的坐标点；如果新的坐标点在编号为9的相邻三角形中，属于情况b，取出编号为9的三角形的平面方程与通过新的坐标点的垂直于XY平面的直线方程联立，求出交点，该交点即为碰撞物所要到达的新的坐标点；如果新的坐标点即不在加粗的三角形中，又不在所有相邻的三角形中，则属于情况c，将碰撞物新的坐标点该成原来的坐标点。

Claims (1)

1.一种三维动态预警系统的高程碰撞联合检测方法，其特征在于包括如下步骤：

(1)对三角形网格模型进行预处理，计算三角形网格模型中每个三角形的平面法向向量；

(2)寻找并记录每个三角形的所有相邻的三角形编号；

(3)将三角形网格模型和碰撞物的坐标(x₀，y₀，z₀)投影到XY平面上；

(4)寻找XY平面上碰撞物所在的三角形编号；

(5)计算碰撞物即将到达的新坐标(x₁，y₁，z₁)；

(5)判断投影到XY平面上的三角形网格模型与碰撞物的位置关系；

(6)根据三角形网格模型与碰撞物的位置关系，对碰撞物的位置进行修正；

(7)高程碰撞联合检测方法，其特征在于将高程与碰撞检测结合到一起。 

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