一种基于Three.Js的模型碰撞避让方法

技术领域

本发明涉及碰撞避让方法领域，尤其是一种基于Three.Js的模型碰撞避让方法。

背景技术

碰撞避让方法是一种非常重要和有用的技术，它可以为游戏、虚拟现实、增强现实等应用带来更多的可能性和优势。这些应用都需要在虚拟环境中模拟真实的物理现象和效果。碰撞避让方法可以使虚拟环境中的物体或角色能够根据自身的位置、速度和目标，自动地规避或推开其他物体或角色，从而提高虚拟环境的真实感和交互性。

现有的碰撞避让方法中，一般使用固定或简单的算法来实现模型碰撞的移动，这些方法虽然方便快捷，但是也有一些不足之处，固定或简单的算法不能充分考虑模型移动的速度和效果，导致模型移动的不平滑和不逼真；不能充分利用模型移动的潜力和特点，导致模型移动的不优化和不灵活。

发明内容

发明目的：提供一种基于Three.Js的模型碰撞避让方法，以解决现有技术存在的上述问题。

技术方案：一种基于Three.Js的模型碰撞避让方法，包括如下步骤：

S1、使用Three.js和Cannon.js创建移动目标和障碍物的模型和物体，将模型添加到场景中，将物体添加到物理世界中；

S2、在物理世界中监听碰撞事件，当移动目标和障碍物发生碰撞时，触发碰撞事件处理函数，获取碰撞的移动目标和障碍物的位置，将其转换为网格坐标；

S3、根据所述网格坐标创建障碍物网格，在网格上标记障碍物的位置，触发A寻路算法进行路径规划，获取避让路径；

S4、使用Tween.js库实现模型沿着所述避让路径平滑移动，使模型实时避开障碍物；

S5、设置定时器或帧率控制，在预定的时间间隔内持续监测移动目标和障碍物的位置，当位置变化超过预定值时，重新触发A寻路算法进行路径规划。

根据本申请的一个方面，步骤S1具体为：

S11、使用Three.js库创建场景，设置相机和渲染器，将渲染器的输出添加到HTML页面中；

S12、使用Three.js创建移动目标和障碍物的模型，设置它们的位置、大小和材质，将模型添加到场景中；

S13、使用Cannon.js库创建一个物理世界，设置重力和物理解算器的参数；

S14、为移动目标和障碍物分别创建Cannon.js物体，设置它们的形状、质量和初始位置，将物体添加到物理世界中。

根据本申请的一个方面，步骤S2具体为：

S21、使用Cannon.js的事件监听器，监听物理世界中碰撞事件，当移动目标和障碍物发生碰撞时，触发碰撞事件处理函数；

S22、在碰撞事件处理函数中，获取碰撞事件对象，并获取碰撞的移动目标和障碍物的位置；

S23、根据场景中的网格大小和原点位置，将移动目标和障碍物的位置信息转换为网格坐标；

S24、使用取整功能对位置坐标进行取整，得到取整后的网格坐标。

根据本申请的一个方面，步骤S3具体为：

S31、创建一个二维数组作为障碍物网格，初始化为全0，表示可行走区域；

S32、根据障碍物的网格坐标，在障碍物网格上将对应的元素设为1，表示障碍物；

S33、创建一个A寻路算法对象，传入障碍物网格、移动目标的网格坐标、目标位置的网格坐标作为参数；

S34、调用A寻路算法对象的寻路方法，返回一个包含避让路径上所有网格坐标的数组。

根据本申请的一个方面，步骤S4具体为：

S41、导入Tween.js库，创建一个Tween对象，传入移动目标模型的位置属性作为参数；

S42、遍历避让路径上所有网格坐标，根据场景中的网格大小和原点位置，将其转换为模型位置信息，并添加到Tween对象的动画序列中；

S43、设置Tween对象的基本属性，基本属性包括持续时间、缓动函数和重复次数，并启动动画；

S44、在每一帧渲染前更新Tween对象的状态，使移动目标模型沿着避让路径平滑移动。

根据本申请的一个方面，步骤S5具体为：

S51、使用setInterval或requestAnimationFrame设置一个定时器或帧率控制，指定时间间隔或帧数；

S52、在所述时间间隔或帧数内，获取移动目标和障碍物的位置信息，与上一次的位置信息进行比较，计算位置变化的距离或角度；

S53、如果位置变化超过一个阈值，则重新触发A寻路算法进行路径规划，否则继续监测。

根据本申请的一个方面，步骤S1还包括设置模型和物体的旋转和缩放属性，具体为：

S1a、使用Three.js和Ammo.js设置模型和物体的旋转和缩放属性；旋转属性用欧拉角或四元数表示，缩放属性用一个三维向量表示；

S1b、在检测模型和物体是否碰撞的时候，使用Three.js获取模型在场景中的位置、旋转和缩放信息；使用Ammo.js获取物体在物理世界中的位置、旋转和缩放信息；

S1c、使用Three.js根据物体的位置、旋转和缩放信息更新模型的属性，使用Ammo.js根据模型的位置、旋转和缩放信息更新物体的属性，实现位置、旋转和缩放的同步。

根据本申请的一个方面，还包括使用启发函数，优化A寻路算法的性能和结果，具体为：

Sa、定义一个启发函数，根据当前移动目标的位置和目标位置计算估计值；

Sb、在A寻路算法中使用启发函数，根据所述估计值对候选节点进行排序和选择；

Sc、根据排序和选择的结果找到最优或次优的路径；

还包括使用缓动函数调整模型移动的速度和效果；

还包括使用障碍物生成方法，增加场景的多样性，障碍物生成方法包括随机生成法、根据地形生成法和根据规则生成法。

根据本申请的一个方面，所述步骤S1还包括：

步骤S1i、在Web浏览器端，使用Three.js库创建一个三维场景，设置相机和渲染器，并将渲染器的输出添加到HTML页面中；在Web浏览器端，使用Three.js创建机器人或无人机的模型，并设置它们的位置、大小和材质；

步骤S1ii、在卫星端，使用Cannon.js库创建一个物理世界，并设置重力和物理解算器的参数；在卫星端，为机器人或无人机分别创建Cannon.js物体，并设置它们的形状、质量和初始位置，将物体添加到物理世界中；

步骤S1iii、在Web浏览器端和卫星端，分别创建卫星通信模块，用于实现数据的发送和接收；卫星通信模块使用无线电、激光或红外线在内通信方式，根据卫星的轨道和位置，进行信号处理，包括调制、编码、加密、传输、解密、解码和解调。

根据本申请的一个方面，所述步骤S3还包括：

步骤S3i、接收卫星端发送的网格坐标；

步骤S3ii、三维场景抽象为一个无向图，其中节点表示模型或者障碍物，边表示它们之间的距离或者连接关系；根据检测到的信息来构建这个无向图，并且为每个节点和边赋予一些特征值，包括位置坐标、移动速度和目标方向；

步骤S3iii、使用GCN图神经网络或GRN图神经网络来学习每个节点的嵌入向量，表示它们在场景中的位置和状态，根据任务要求设置损失函数和优化目标；

步骤S3iv、使用图神经网络输出的嵌入向量来计算每个节点到目标节点的距离或者代价，并使用贪心策略或者其他优化方法来选择最优的移动方向；

通过卫星通信模块传输数据：在卫星端，将避让路径转换为数据包，并通过卫星通信模块发送给Web浏览器端；在Web浏览器端，接收到数据包后，将其转换为避让路径，并通过Three.js库更新模型的位置和状态，并调用渲染器进行渲染。

有益效果：本发明使得在Three.js场景中的模型可以在实时中进行自动避让，这使得用户和物体的交互能够更加逼真和流畅；本发明的方法能够处理复杂的场景，包括多个障碍物和复杂的地形，通过结合Cannon.js的物理引擎，模型能够更准确地避免碰撞，使得模型的移动更灵活。

附图说明

图1为本发明的碰撞避让仿真场景图。

具体实施方式

碰撞避让方法是一种非常重要和有用的技术，它可以为游戏、虚拟现实、增强现实等应用带来更多的可能性和优势。这些应用都需要在虚拟环境中模拟真实的物理现象和效果。碰撞避让方法可以使虚拟环境中的物体或角色能够根据自身的位置、速度和目标，自动地规避或推开其他物体或角色，从而提高虚拟环境的真实感和交互性。

现有的碰撞避让方法中，一般使用固定或简单的算法来实现模型碰撞的移动，这些方法虽然方便快捷，但是也有一些不足之处，固定或简单的算法不能充分考虑模型移动的速度和效果，导致模型移动的不平滑和不逼真；不能充分利用模型移动的潜力和特点，导致模型移动的不优化和不灵活。

本发明提出了一种基于Three.Js的模型碰撞避让方法，包括：

S1、使用Three.js和Cannon.js创建移动目标和障碍物的模型和物体，将模型添加到场景中，将物体添加到物理世界中。

其中Three.js是一种基于JavaScript的3D图形库，用于在Web浏览器中创建、渲染和展示3D场景和模型，它提供了简单易用的API，使开发者能够轻松构建交互式的3D应用程序和游戏，Three.js支持多种材质和光照效果，可以实现高度逼真的3D图形显示；Cannon.js是一种用于物理仿真的JavaScript库，它能够模拟真实世界的物理行为，如重力、碰撞、惯性等，Cannon.js可用于创建物理世界和物体，实现3D场景中物体的运动和碰撞检测，在本发明中，Cannon.js被用于模拟物体的碰撞行为，并在碰撞事件发生时触发相关的处理函数。

在进一步的实施例中，创建一个球形的移动目标模型和一个立方体的障碍物模型，使用Three.js的SphereGeometry和BoxGeometry类创建几何体，使用Three.js的MeshBasicMaterial类创建材质，使用Three.js的Mesh类创建模型，使用Cannon.js的Sphere和Box类创建物体，设置它们的质量、位置等属性，然后将模型添加到场景中，将物体添加到物理世界中。

这样可以实现模型和物体之间的对应关系，使模型能够在场景中显示出物体在物理世界中的运动状态。

S11、使用Three.js库创建场景，设置相机和渲染器，将渲染器的输出添加到HTML页面中；

S12、使用Three.js创建移动目标和障碍物的模型，设置它们的位置、大小和材质，将模型添加到场景中；

S13、使用Cannon.js库创建一个物理世界，设置重力和物理解算器的参数；

S14、为移动目标和障碍物分别创建Cannon.js物体，设置它们的形状、质量和初始位置，将物体添加到物理世界中。

进一步的，使用Three.js的Scene类创建一个场景对象，使用Three.js的PerspectiveCamera类创建一个透视相机对象，并设置其视角、长宽比、近平面和远平面等属性；使用Three.js的WebGLRenderer类创建一个WebGL渲染器对象，并设置其大小、背景色、抗锯齿等属性；使用Three.js的document.body.appendChild方法将渲染器的输出添加到HTML页面中；使用Three.js的SphereGeometry和BoxGeometry类创建球形和立方体几何体对象，并设置其半径、宽度、高度、深度等属性；使用Three.js的MeshBasicMaterial类创建基本材质对象，并设置其颜色、透明度、贴图等属性；使用Three.js的Mesh类创建网格对象，并将几何体对象和材质对象作为参数传入；使用Three.js的position属性设置网格对象在场景中的位置，并使用Three.js的scene.add方法将网格对象添加到场景中；使用Cannon.js的World类创建一个物理世界对象，并设置其重力方向和大小等属性；使用Cannon.js的NaiveBroadphase类创建一个碰撞检测器对象，并将其赋值给物理世界对象的broadphase属性；使用Cannon.js的Solver类创建一个物理解算器对象，并将其赋值给物理世界对象的solver属性；使用Cannon.js的Sphere和Box类创建球形和立方体物体对象，并设置其半径、宽度、高度、深度等属性；使用Cannon.js的Body类创建刚体对象，并将形状对象和质量作为参数传入；使用Cannon.js的position属性设置刚体对象在物理世界中的初始位置，并使用Cannon.js的world.add方法将刚体对象添加到物理世界中。

这样可以实现对场景、相机、渲染器、模型和物体的创建和设置，使场景能够在HTML页面中显示出模型和物体，并使物体能够在物理世界中受到重力和碰撞等影响。

S2、在物理世界中监听碰撞事件，当移动目标和障碍物发生碰撞时，触发碰撞事件处理函数，获取碰撞的移动目标和障碍物的位置，将其转换为网格坐标。

S21、使用Cannon.js的事件监听器，监听物理世界中碰撞事件，当移动目标和障碍物发生碰撞时，触发碰撞事件处理函数；

S22、在碰撞事件处理函数中，获取碰撞事件对象，并获取碰撞的移动目标和障碍物的位置；

S23、根据场景中的网格大小和原点位置，将移动目标和障碍物的位置信息转换为网格坐标；

S24、使用取整功能对位置坐标进行取整，得到取整后的网格坐标。

进一步的，使用Cannon.js的world.addEventListener方法为物理世界添加一个’collide’事件监听器，并传入一个自定义的碰撞事件处理函数作为参数；在碰撞事件处理函数中，可以使用Cannon.js的event.contact属性获取碰撞事件对象，并从中获取碰撞的移动目标和障碍物的位置信息，如event.contact.bi.position和event.contact.bj.position；然后根据场景中的网格大小和原点位置，将移动目标和障碍物的位置信息转换为网格坐标，如(x-x

这样可以实现对碰撞事件的检测和响应，使移动目标能够知道自己与障碍物发生了碰撞，并获取相应的位置信息。

S3、根据所述网格坐标创建障碍物网格，在网格上标记障碍物的位置，触发A寻路算法进行路径规划，获取避让路径。

其中A寻路算法是一种常用的图搜索算法，用于找到从起点到目标点的最优路径。它在网格状的场景中广泛应用，如游戏地图、自动导航等领域。A*算法通过启发式搜索，通过评估每个节点的代价和估计值，选择最优路径。在本发明中，A寻路算法用于在障碍物网格中找到模型的避让路径，使模型能够智能地避开障碍物。

S31、创建一个二维数组作为障碍物网格，初始化为全0，表示可行走区域；

S32、根据障碍物的网格坐标，在障碍物网格上将对应的元素设为1，表示障碍物；

S33、创建一个A寻路算法对象，传入障碍物网格、移动目标的网格坐标、目标位置的网格坐标作为参数；

S34、调用A寻路算法对象的寻路方法，返回一个包含避让路径上所有网格坐标的数组。

在进一步的实施例中，创建一个二维数组作为障碍物网格(grid)，如var grid＝[[0,0,0,0,0],[0,0,1,0,0],[0,1,1,1,0],[0,0,1,0,0],[0,0,0,0,0]]，其中0表示可行走区域，1表示障碍物；根据障碍物的网格坐标，在障碍物网格上将对应的元素设为1，如grid[2][2]＝1；然后创建一个A寻路算法对象，如var astar＝new AStar(grid)，并传入障碍物网格作为参数；调用A寻路算法对象的寻路方法，如var path＝astar.findPath([4,4],[0,0])，并传入移动目标的网格坐标和目标位置的网格坐标作为参数；返回一个包含避让路径上所有网格坐标的数组，如path＝[[4,4],[3,3],[2,2],[1,1],[0,0]]。

通过这样的设置可以实现对场景中障碍物分布情况的描述和表示，使移动目标能够根据自己和目标位置之间的最短或最优路径进行移动。

S4、使用Tween.js库实现模型沿着所述避让路径平滑移动，使模型实时避开障碍物。

S41、导入Tween.js库，创建一个Tween对象，传入移动目标模型的位置属性作为参数；

S42、遍历避让路径上所有网格坐标，根据场景中的网格大小和原点位置，将其转换为模型位置信息，并添加到Tween对象的动画序列中；

S43、设置Tween对象的基本属性，基本属性包括持续时间、缓动函数和重复次数，并启动动画；

S44、在每一帧渲染前更新Tween对象的状态，使移动目标模型沿着避让路径平滑移动。

在进一步的实施例中，导入Tween.js库，创建一个Tween对象，传入移动目标模型的位置属性作为参数，如var tween＝new TWEEN.Tween(player.position)；遍历避让路径上所有网格坐标，根据场景中的网格大小和原点位置，将其转换为模型位置信息，并添加到Tween对象的动画序列中，如tween.to({x:x

如tween.easing(TWEEN.Easing.Quadratic.InOut).repeat(Infinity).start()；在每一帧渲染前更新Tween对象的状态，使移动目标模型沿着避让路径平滑移动，如TWEEN.update(time)。

这样可以实现对模型移动的控制和优化，使移动目标模型能够以一定的速度和效果沿着避让路径移动，避免出现卡顿或抖动的现象。

S5、设置定时器或帧率控制，在预定的时间间隔内持续监测移动目标和障碍物的位置，当位置变化超过预定值时，重新触发A寻路算法进行路径规划。

S51、使用setInterval或requestAnimationFrame设置一个定时器或帧率控制，指定时间间隔或帧数；

S52、在所述时间间隔或帧数内，获取移动目标和障碍物的位置信息，与上一次的位置信息进行比较，计算位置变化的距离或角度；

S53、如果位置变化超过一个阈值，则重新触发A寻路算法进行路径规划，否则继续监测。

在进一步的实施例中，使用setInterval方法设置一个定时器，指定时间间隔为100毫秒；在每个时间间隔内，使用Cannon.js的position属性获取移动目标和障碍物的位置信息，如player.position和obstacle.position；与上一次的位置信息进行比较，计算位置变化的距离，为Math.sqrt((player.position.x-player.prevPosition.x)

这样可以实现对场景中障碍物位置变化的实时响应，使移动目标模型能够根据最新的障碍物分布情况进行路径规划和移动，提高避让效率和效果。

进一步的，步骤S1还包括设置模型和物体的旋转和缩放属性，具体为：

S1a、使用Three.js和Ammo.js设置模型和物体的旋转和缩放属性；旋转属性用欧拉角或四元数表示，缩放属性用一个三维向量表示；

S1b、在检测模型和物体是否碰撞的时候，使用Three.js获取模型在场景中的位置、旋转和缩放信息；使用Ammo.js获取物体在物理世界中的位置、旋转和缩放信息；

S1c、使用Three.js根据物体的位置、旋转和缩放信息更新模型的属性，使用Ammo.js根据模型的位置、旋转和缩放信息更新物体的属性，实现位置、旋转和缩放的同步。

为移动目标模型设置一个随机的旋转角度和一个随机的缩放比例，使用Three.js的Euler或Quaternion类创建旋转属性，使用Three.js的Vector3类创建缩放属性，并将其赋值给模型的rotation和scale属性；然后为移动目标物体设置相同的旋转角度和缩放比例，使用Ammo.js的btQuaternion或btMatrix3x3类创建旋转属性，使用Ammo.js的btVector3类创建缩放属性，并将其赋值给物体的quaternion或basis和localScaling属性；在检测碰撞时，可以使用Three.js的position、rotation或quaternion和scale属性获取模型在场景中的位置、旋转和缩放信息；使用Ammo.js的getWorldTransform方法获取物体在物理世界中的变换矩阵，并从中提取位置、旋转和缩放信息；然后使用Three.js的copy方法将物体的位置、旋转和缩放信息复制给模型，使用Ammo.js的setWorldTransform方法将模型的位置、旋转和缩放信息设置给物体，实现位置、旋转和缩放的同步。

这样可以实现对模型和物体的旋转和缩放属性的设置和更新，使模型能够在场景中显示出物体在物理世界中的变换状态。

进一步的，还包括使用启发函数，优化A寻路算法的性能和结果，具体为：

Sa、定义一个启发函数，根据当前移动目标的位置和目标位置计算估计值；

Sb、在A寻路算法中使用启发函数，根据所述估计值对候选节点进行排序和选择；

Sc、根据排序和选择的结果找到最优或次优的路径。

定义一个启发函数为欧几里得距离函数，即根据当前移动目标位置(x1,y1)和目标位置(x2,y2)计算估计值为sqrt((x2-x1)

进一步的，还包括使用缓动函数调整模型移动的速度和效果。首先，根据模型移动效果和速度选择合适的缓动函数，导入相应的缓动函数库，并创建一个缓动对象，并传入模型位置属性作为参数；然后，将路径上所有位置信息添加到缓动对象中，并设置缓动对象的持续时间、重复次数等属性；最后，在每一帧渲染前更新缓动对象状态，并使模型沿着路径平滑移动。

在设置Tween对象的属性时，使用Tween.js库提供的不同的缓动函数，如Linear、Quadratic、Cubic、Quartic、Quintic、Sinusoidal、Exponential、Circular、Elastic、Back、Bounce等，来调整模型移动的速度和效果；不同的缓动函数会使模型移动时产生不同的变化，如匀速、加速、减速、弹性、反弹等。

通过使用缓动函数可以实现对模型移动的速度和效果的调整，使移动目标能够根据自己的喜好或场景的需求选择合适的缓动函数，增加移动的趣味性和美观性。

在进一步的实施例中，还包括使用随机生成、根据地形生成、根据规则生成等障碍物生成方法，增加场景的多样性。首先，根据场景的多样性和难度选择合适的障碍物生成方法，定义一个障碍物生成函数，根据随机数、地形数据、规则参数等生成障碍物的位置、大小和形状；然后，在场景中创建障碍物模型，并设置它们的位置、大小和材质，并将它们添加到场景中；最后，为障碍物模型创建对应的物理对象，并设置它们的形状、质量和初始位置，并将它们添加到物理世界中。

进一步的，使用随机生成方法，通过设置障碍物数量、位置范围、大小范围等参数，使用Math.random方法生成随机数，并根据随机数创建障碍物模型和物体；或者可以使用根据地形生成方法，通过设置地形高度图或噪声图等参数，使用Three.js的PlaneGeometry或TerrainGeometry类创建地形几何体，并根据地形几何体上的高度或噪声值创建障碍物模型和物体；或者可以使用根据规则生成方法，通过设置障碍物排列规则或分布规则等参数，使用循环或递归等算法创建障碍物模型和物体。

这样可以实现对障碍物生成方法的多样化，使场景能够呈现出不同的风格和特点，增加场景的丰富性和复杂性。

在进一步的实施例中，给出了详细的基于Three.Js的模型碰撞避让方法的实现过程，具体为：

A、初始化Three.js场景和Cannon.js物理世界：

创建Three.js场景：使用Three.js库创建一个场景，设置相机和渲染器，并将渲染器的输出添加到HTML页面中。

创建移动目标和障碍物模型：使用Three.js创建移动目标和障碍物的模型，并设置它们的位置、大小和材质。

创建Cannon.js物理世界：使用Cannon.js库创建一个物理世界，并设置重力和物理解算器的参数。

创建Cannon.js物体：为移动目标和障碍物分别创建Cannon.js物体，并设置它们的形状、质量和初始位置。将物体添加到物理世界中。

其中Three.js用于构建三维场景和模型展示；Cannon.js用于模拟物理行为，进行碰撞检测。

B、监听碰撞事件并触发A寻路算法：

A寻路算法用于路径规划，找到模型的避让路径。由于A寻路算法通常是用于2D网格或3D网格上的路径规划，需要在场景中创建一个障碍物网格(grid)来表示可行走区域和障碍物。然后使用A算法在这个网格上进行寻路。

/>

使用Cannon.js监听碰撞事件：在物理世界中，监听碰撞事件，当移动目标和障碍物发生碰撞时触发碰撞事件处理函数。

碰撞事件处理函数：在碰撞事件处理函数中，获取碰撞的物体(移动目标和障碍物)的位置，并将其转换为网格坐标。根据网格坐标创建障碍物网格，并在网格上标记障碍物的位置。

触发A寻路算法：将移动目标的网格坐标作为起点，设置目标位置的网格坐标为终点，触发A寻路算法进行路径规划。

C、A寻路算法：

创建A节点类：定义一个AStarNode类，表示A算法中的节点，包含节点的网格坐标和一些辅助属性，如父节点、G值、H值等。

其中G值表示从起始节点到当前节点的已经累积的代价，它反映了实际走过的路径的长度或耗费。当算法开始时，起始节点的G值为0，随着算法的进行，每个后续节点的G值都会根据其父节点的G值和自身与父节点的距离进行更新。H值是一个启发式估计代价，表示从当前节点到目标节点的预计代价，它反映了未来可能走过的路径的长度或耗费。

初始化开放列表和关闭列表：创建一个开放列表和一个关闭列表，用于存储待考察的节点和已经考察过的节点。

A*算法主循环：在主循环中，从开放列表中选取F值最小的节点作为当前节点，将其移入关闭列表，并考察其相邻的节点。

计算节点的G值、H值和F值：对于相邻的节点，计算它们的G值、H值和F值，并根据是否在开放列表和关闭列表中进行相应处理。

其中F值表示从起始节点到目标节点经过当前节点的路径的总估计代价，它等于G值和H值的和。F值综合了已经走过和未来可能走过的路径的代价，用于评估每个节点在搜索中的优先级。

回溯路径：一旦找到目标节点，从目标节点开始回溯，得到避让路径。

D、更新避让路径：

使用定时器或帧率控制：为了避免过度计算，可以使用定时器或帧率控制来限制路径规划的频率。

持续监测物体位置：设置定时器或帧率控制，在规定的时间间隔内持续监测移动目标和障碍物的位置，当有较大的位置变化时，重新触发A寻路算法进行路径规划。

更新模型避让移动：一旦得到新的避让路径，使用Tween.js库实现模型沿着路径平滑移动，使模型实时避开障碍物。

进一步的，如图1所示，在一个3D场景中，构建了一个仿真场景，创建一个目标方块和障碍物，当目标方块开始运动时，目标方块在物理世界中检测到与障碍物相碰撞，引发了一个障碍检测事件。这一事件催生了A寻路算法的运行，该算法运用于三维场景中的一个离散化网格，以检索最优路径。具体而言，网格在障碍体的位置上被标记，而A算法则在这个网格上进行路径搜索，从而为移动目标体规划避障路径。

这个过程类似于一个智能体在复杂环境中感知并规划路径的过程，其利用传感信息(碰撞检测)和路径搜索(A算法)相结合。移动目标体通过分析碰撞事件，意识到可能的障碍物，并将这些信息转化为一个在离散化空间中的搜索问题。A算法通过对可行路径进行评估，找到一条使得目标达到目的地并规避障碍物的最优路径。

最后，路径规划的结果通过Tween.js库进行动画化呈现。Tween.js库将路径上的各个离散点连接起来，形成一个平滑的动画过程，使移动目标体以流畅的方式穿越复杂的障碍场景。

在进一步的实施例中，在某些特殊任务或科学任务中，需要在太空中部署一些小型机器人或无人机，在复杂的环境中执行一些任务，并通过卫星进行通信。这些机器人或无人机可以使用类似于这个方案的技术，在太空中实现碰撞检测和自动避让寻路功能。

S1.初始化Web浏览器端和卫星端：在Web浏览器端，使用Three.js库创建一个三维场景，设置相机和渲染器，并将渲染器的输出添加到HTML页面中。在卫星端，使用Cannon.js库创建一个物理世界，并设置重力和物理解算器的参数。

S2.创建机器人或无人机模型：在Web浏览器端，使用Three.js创建机器人或无人机的模型，并设置它们的位置、大小和材质。在卫星端，为机器人或无人机分别创建Cannon.js物体，并设置它们的形状、质量和初始位置。将物体添加到物理世界中。

S3.创建卫星通信模块：在Web浏览器端和卫星端，分别创建卫星通信模块，用于实现数据的发送和接收。卫星通信模块可以使用无线电、激光或红外线等方式，根据卫星的轨道和位置，进行信号的调制、编码、加密、传输、解密、解码和解调等操作。

S4.监听碰撞事件并触发A寻路算法：在在碰撞事件处理函数中，获取碰撞的物体(机器人或无人机和其他物体)的位置，并将其转换为网格坐标。根据网格坐标创建障碍物网格，并在网格上标记障碍物的位置。触发A寻路算法，将机器人或无人机的网格坐标作为起点，设置目标位置的网格坐标为终点，进行路径规划。

S5.A寻路算法：定义一个AStarNode类，表示A算法中的节点，包含节点的网格坐标和一些辅助属性，如父节点、G值、H值等。创建一个开放列表和一个关闭列表，用于存储待考察的节点和已经考察过的节点。在主循环中，从开放列表中选取F值最小的节点作为当前节点，将其移入关闭列表，并考察其相邻的节点。对于相邻的节点，计算它们的G值、H值和F值，并根据是否在开放列表和关闭列表中进行相应处理。一旦找到目标节点，从目标节点开始回溯，得到避让路径。

S6.更新避让路径：使用定时器或帧率控制，在规定的时间间隔内持续监测机器人或无人机和其他物体的位置，当有较大的位置变化时，重新触发A*寻路算法进行路径规划。一旦得到新的避让路径，使用Tween.js库实现模型沿着路径平滑移动，使模型实时避开障碍物。

S7.通过卫星通信模块传输数据：在卫星端，将避让路径转换为数据包，并通过卫星通信模块发送给Web浏览器端。在Web浏览器端，接收到数据包后，将其转换为避让路径，并通过Three.js库更新模型的位置和状态，并调用渲染器进行渲染。

在进一步的实施例中，将三维场景抽象为一个无向图，其中节点表示模型或者障碍物，边表示它们之间的距离或者连接关系。可以根据检测到的信息来构建这个图，并且为每个节点和边赋予一些特征值，例如位置坐标、移动速度、目标方向等。

接着，使用图神经网络来学习每个节点的嵌入向量，表示它们在场景中的位置和状态。可以选择合适的图神经网络模型和算法，GCN、GAT或GRN等神经网络，并且根据不同的任务设置不同的损失函数和优化目标。例如，如果想要实现节点分类，即判断哪些节点是敌人或者友军，可以使用交叉熵损失函数；如果想要实现边预测，即判断哪些边是安全或者危险的，可以使用二元交叉熵损失函数；如果想要实现图生成，即生成新的节点或者边，可以使用生成对抗损失函数等。

然后，使用图神经网络输出的嵌入向量来计算每个节点到目标节点的距离或者代价，并使用贪心策略或者其他优化方法来选择最优的移动方向。可以根据不同的场景设置不同的评估标准和约束条件，例如考虑敌人、友军、障碍物、资源等最后，通过卫星通信模块传输数据：在卫星端，将避让路径转换为数据包，并通过卫星通信模块发送给Web浏览器端。在Web浏览器端，接收到数据包后，将其转换为避让路径，并通过Three.js库更新模型的位置和状态，并调用渲染器进行渲染。

在这个实施例中，使用了图神经网络来替代或者优化A*寻路算法，从而提高了这个方案的创新性。图神经网络是一种基于深度学习的处理图结构数据的方法，它可以学习图的结构特征和节点属性，并且用于多种图相关的任务。这个方案将三维场景和模型抽象为一个无向图，并且使用图神经网络来学习每个节点的嵌入向量，表示它们在场景中的位置和状态。然后使用这些嵌入向量来计算每个节点到目标节点的距离或者代价，并使用贪心策略或者其他优化方法来选择最优的移动方向。这样可以实现一个基于图神经网络的寻路算法，它可以适应复杂和动态变化的场景，并且具有更好的泛化能力和效率。

本发明巧妙地结合了Three.js用于场景渲染、Cannon.js用于物理模拟和碰撞检测，以及A寻路算法用于路径规划。这种综合运用提供了一个全面的解决方案，能够处理模型的实时避让；其它算法也不仅仅依赖于A寻路算法，还结合了碰撞检测和物理模拟，实现了自动避让，当模型遇到障碍物时，它会自动调整路径，以避免碰撞，这对于游戏、虚拟现实、增强现实等应用非常有用，用户和物体的交互能够更加逼真和流畅。本发明中的碰撞避让方法能够处理复杂的场景，包括多个障碍物和复杂的地形，通过结合Cannon.js的物理引擎，模型能够更准确地避免碰撞。该放法还提供了一个基础框架，可以进一步根据项目的需求进行定制和扩展，通过优化碰撞检测、寻路算法等方面，以适应更大规模和复杂度的应用。本发明还提高了开发效率，通过结合现有的库和算法，能够节省开发时间和精力，这些库提供了高效的实现，使开发者能够集中精力在算法的整合和优化上。

以上详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种等同变换，这些等同变换均属于本发明的保护范围。