可变形网格引导的群体队形仿真

目的 许多群体运动仿真算法侧重于模拟由大量自由移动个体所组成的群体行为,而针对具有特定队形的群体运动仿真算法较少。为解决这一问题,采用改进的网格引导方法,利用可变形网格对群体运动进行控制。方法 首先,对群体队形进行三角划分,建立一个连接所有智能体的队形网格。然后,利用障碍势场法在群体运动的过程中对队形网格进行变形,使智能体在避免与障碍物发生穿透的同时尽可能保持整体队形稳定。最后,针对障碍物穿过队形网格时可能造成的局部智能体 “错位现象”,提出了基于吸引点的网格引导方法,使群体绕过障碍物后能迅速恢复原来队形。结果 使用Unity软件对军队行进、动态车流、群体表演等场景中的智能体编队移动进行仿真,并设置了不同规模的群组交换实验进行对比。本文算法的实时计算花销主要集中在网格变形阶段：在队形网格顶点总数为1 000时,单位仿真步内网格变形阶段的平均运行时间为20.15 ms。队形网格划分阶段是一个预先进行的过程,不影响算法实时性。基于吸引点的网格引导方法提高了智能体的全局移动效率,使队形变化更加自然流畅。结论 实验结果表明,可变形网格引导的群体队形仿真算法在群体运动过程中能有效维持队形稳定,无论障碍环境是静态的还是动态的都能实现良好的群体避障,说明算法的有效性。