碰撞回避过程

收集碰撞对象

如果基于场景中的整个世界元素计算人物的回避，其成本会非常高。而且，这种方法并不管用，因为回避多为局部回避，并基于附近的实体。

由于时间的连贯性，将在给定帧中回避的实体也可能与后续帧中的大致相同。因此，您可以充分利用 NavMesh 传播结构来构建附近潜在碰撞对象的列表。您只需要以给定的帧速率更新此列表。下图显示了碰撞对象收集范围（显示可回避的实体）。

可以在 ColliderCollectorConfig 中配置此过程。参数如下：

• m_colliderCollectorRadius – 定义围绕人物的半径（以米为单位），将在该半径范围内收集潜在碰撞对象。
• m_colliderCollectorHalfHeight – 定义高于和低于人物海拔高度的高度（以米为单位），将在该高度范围内收集潜在碰撞对象。
• m_colliderCollectorFramesBetweenUpdates – 定义两次连续收集潜在碰撞对象之间的帧数。

生成回避速度

对于处于任意给定时间的人物，实体可达到较大范围的潜在速度。对于路径跟随以及为回避混乱行为，可以将回避速度集限制在某个固定范围以内。

首先，必须确定全局路径跟随方向。计算此方向以使其与路径跟随过程兼容。

• 捷径模式 – 获取支持路径上目标的当前路径边的方向。下图中显示回避的参考方向平行于当前路径边。
  
• 通道模式 – 获取当前通道截面中的方向。下图显示参考方向平行于当前截面的两个栅门之间的方向。
  

现在，围绕路径跟随方向生成 N 个回避速度的采样。下图显示了生成的速度采样，默认情况下，所有采样得分均为 1.0。

这些速度采样的速度与人物配置中的所需速度一致。可以在 AvoidanceConfig 中配置这些速度采样的数量和角度范围。参数如下：

• m_avoidanceAngleSpan – 回避速度的角度范围（以度为单位）。
• m_avoidanceSampleCount – 回避速度的采样计数。

现在可以执行计分过程以选择最佳速度。

碰撞时间

回避在空间和时间方面都是局部的。可以指定用作范围的时间限制，并使用针对每个采样收集的碰撞对象计算碰撞时间。下图显示了为给定帧计算的碰撞时间。

如果没有碰撞，或碰撞超出了配置的时间限制，可以将采样成本设置为时间限制。

NavMesh/通道边界

可以基于采样与 NavMesh/通道边界之间的距离来对采样计分。下图显示了 NavMesh 外的采样获得了较差的分数。

碰撞时间比例

可以将具有范围的碰撞时间进行拆分以计算 0.0 和 1.0f 之间的比例，其中 1.0f 是最安全的速度。下图将碰撞时间显示为比例。

可以在 AvoidanceConfig 中指定时间范围。参数如下：

• m_minimalTimeToCollision – 如果障碍物在 N 秒内与其他障碍物碰撞，在回避时应考虑此参数。
• m_safetyDistance – 围绕碰撞对象的安全距离，以避免移动得太近。可以按安全距离稍微展开碰撞对象的大小，以拾取与碰撞对象保持较远距离的速度。

平滑

采样可能不准确，因为有效采样与无效采样之间可能仅有几度之差。若要避免拾取不安全的采样，可以为每个速度采样及其相邻的采样计算平均碰撞时间比例。下图显示了平滑碰撞时间。

现在可以选择没有碰撞的安全速度。但是，有几种可能性，因此可以考虑其他两个条件来作出决定。

所需速度

路径跟随已产生所需速度。可以利用此速度来基于采样相对此速度的距离为采样计分。下图显示了如何将所需速度（绿色）用于基于采样相对此速度的距离为采样计分。

上一个速度

若要更进一步稳定，可以执行相对于先前已计算速度的类似计算。下图显示了如何基于上一个速度（红色）进行计分。

用于获取最终得分的实用工具函数

可以对每个采样使用以下实用工具函数并计算最终得分。

Final Score = (A * CollisionTimeRatio) + (B * DesiredVelocityDistance) + (C *  PreviousVelocityDistance)

可以在 AvoidanceConfig 中配置 A、B 和 C。参数如下：

• m_timeToCollisionInfluence – 选择回避速度时，时间对碰撞的影响。
• m_desiredVelocityInfluence – 选择回避速度时，所需速度的影响。
• m_previousVelocityInfluence – 选择回避速度时，前一个速度的影响。

停止

当没有好的回避解决方案时，如果下一个碰撞时间低于给定阈值，可以返回实体的零速度以停止。参数如下：

• m_stopCollisionTime – 如果无法在 stopCollisionTime 秒内回避碰撞，实体将停止。在停止后，最好将此决定维持一段时间，以避免不平稳的移动。
• m_stopWaitTime – 如果实体停止，等待 stopWaitTime 秒，然后再次移动。

在某些情况下，您可能希望首先降低速度，甚至禁用实体停止功能。参数如下：

• m_enableSlowingDown – 如果设置为 true，将考虑具有已降低速度的速度候选对象。否则，将只考虑具有 Bot::GetDesiredSpeed() 长度的速度候选对象。
• m_enableStop – 如果设置为 true，将考虑空速度候选对象。否则，AvoidanceSolver 将不会考虑停止人物，有时候这将强制通过碰撞对象。

如果受阻太久，您可能仍然想强制通行。参数如下：

• m_enableForcePassage – 如果设置为 true，在一段时间之后仍未发现其他解决方案时，将允许包含碰撞的解决方案。
• m_waitPassageTimeLimit – 如果 m_enableForcePassage 为 true，则将仅在延迟 m_waitPassageTimeLimit 秒后强制通行。
• m_forcePassageTimeLimit – 如果 m_enableForcePassage 设置为 true，则在延迟 m_waitPassageTimeLimit 秒后，进行最多 m_forcePassageTimeLimit 秒的强制通行。