改进的Hermite曲线在虚拟机场平滑运动中的应用优化

在虚拟机场技术的发展中，如何有效融合真实数据，如雷达和ADS-B信息，以提高空管模拟的逼真度和流畅性是一个关键问题。传统的仿真模型往往受限于数据发送的时间间隔，无法实时驱动物体运动，这使得模拟的连续性和自然性受到了挑战。为此，研究人员转向了利用数学曲线来模拟物体轨迹。 Hermite曲线因其连续性的特性，被广泛应用于虚拟机场中的物体运动控制。Hermite曲线的形状仅由起点和终点的切向量决定，这种特性使得它能够生成符合物体运动规律的连续曲线。然而，Hermite曲线在某些情况下可能存在曲率突变的问题，这在实际物体运动中是不理想的，比如会产生尖点或折点，影响平滑性。 针对这个问题，论文提出了一个改进的分段模拟方法。该方法的核心是引入中间点，通过插入这些点，可以在保持曲线连续性的前提下，调整每个分段的形状，从而减少突变点的出现。这种方法更贴近真实环境中飞机和车辆等物体的运动特性，使得模拟出的曲线更加平滑，更好地满足了物体在虚拟机场中的连续运动需求。 在实现过程中，作者利用两点间距离作为切矢模来控制曲线形状，虽然计算简单高效，但通过添加中间点的控制，可以动态调整曲线的曲率变化，避免了突然的转折。这种方法不仅提高了计算效率，也提升了模拟的物理真实感，为虚拟机场中物体的平滑、连续运动提供了有效的解决方案。 这项工作是在国家自然科学基金项目和国家863高技术研究发展计划基金的支持下进行的，主要作者余欢和通讯作者王丹霞的研究方向集中在虚拟现实与实时仿真，他们的研究成果对虚拟机场系统的优化具有重要意义，对于提升空中交通管理的仿真训练质量和效率具有积极的推动作用。