Unity真实榴弹炮模拟(真正的大型榴弹炮实现)

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前言

之前实现了一个按榴弹炮速度来计算发射仰角的博客，其效果不是很理想，虽然可以在给定炮弹速度的情况下可以将炮弹打到最远的地方，但是它的发射仰角被限制在了0 ~ 45°之间，这就类似于高中物理所学的抛物线运动了，它实际是两种运动的合运动，至于为什么是45°这也可以被证明，这里就不详细解释了，因为和这次所要介绍的算法没多大关系。

问题

不能越过太高的障碍物
如果按照上篇博文的算法，实现大炮后，你就会发现一个问题，就是炮弹无法越过太高的障碍物，因为它的发射仰角计算的时候就被限制在了0 ~ 45°，也就是说无法突破45°这个门槛，但让你改变的变量就只有，重力和速度，如果你改变重力，那么势必会影响游戏中其他运用到物理算法的游戏物体，而且更重要的是，会影响真实性。
那么加速呢？你的炮口会因为加速，而减小仰角，这很合理对不对，但这不是我们想要的结果，我们想要的结果是，炮弹可以越过障碍打到目标。

解决

为了解决这个问题，我们变换思路，如果影响我们的因素是告诉，那么，我们就可以把高度作为一个可变参数，让炮弹到达这个高度，在落下去，这样不就可以解决问题了吗？

物理知识

平抛运动：
把一个物体从一个高度抛出，指定其水平初速度和高度，求物体落到地面时候的速度为多少，以及其与地面的夹角？

首先我们已知的物理量有：
水平初速度，重力加速度，高度H
那么，我们就可以得到竖直方向的最终速度为
Vy = gt;
此时多了t这个位置数，但是我们知道高度和重力加速度g，所以可以求得下落时间为
t = Sqrt(2 * h / g);
我们求得了时间，所以Vy为：
Vy = g * Sqrt(2 * h / g);
水平速度是已知的，所以最终的落地速度为：
V落地 = Sqrt(Vy ^ 2 + V ^ 2);
求到了落地速度，就可以求得它与地面的夹角：
theta = ACOS(V / V落地);

应用到游戏

我们复习了高中的平抛运动，现在来把这个应用到实际游戏当中去：
我们要先了解，可以直接得到的物理量有哪些？

与目标的水平距离；
重力加速度g的大小。

嗯。。。看来就这么多信息，但是还有一个需要被我们指定的物理量，高度。
现在再来看看这道题：
已知与目标的水平距离，还有炮弹运动的高度以及重力加速度g的大小，求落地速度与地面的夹角大小，以及炮弹的速度大小？

不必想的太难，我们设水平速度为Vx，这样转换为了我们上一节所复习的知识。
根据抛物线运动的对称性，我们只看一半就好了，这时候我们已知的物理量有一个发生了变化，那就是与落地点或者目标的水平距离缩短为了原来的一半，也就是 S / 2，这很重要。
根据平抛运动，根据平抛运动，可以得到下落时间为：
t = Sqrt(2 * h / g);
又在水平方向，可以求得运动时间：
t = S / 2 / Vx;
这两个时间是等价的，所以联立它们，最终得到，Vx：
Vx = S * Sqrt(g / (8 * h));
我们根据，下落时间，也可以得到竖直方向速度，Vy：
Vy = gt;
所以得到合速度：
V = Sqrt(Vy ^ 2 + Vx ^ 2);
也可以求得对应夹角：
theta = ACOS(Vx / V)；
这个夹角也是炮弹发射的仰角大小。

我们将算得的速度和夹角应用到对应的游戏物体上即可，至于炮弹运动的算法，在上一篇已经介绍过了。这里就不详细说了，下面是实现代码：

void CountSpeed()
{float tempDis = Vector3.Distance(this.transform.position, target.position);float vSpeed = tempDis * Mathf.Sqrt(9.8f / (8.0f * bulletHeight));//水平速度float t = tempDis / (2 * vSpeed);//下落时间float hSpeed = t * 9.8f;//计算所得到的数据float speed = Mathf.Sqrt(Mathf.Pow(hSpeed, 2) + Mathf.Pow(vSpeed, 2));//真正速度float shotAngle = Mathf.Acos(vSpeed / this.speed) * Mathf.Rad2Deg;//求到夹
}

最后所求得得speed， shotAngle，分别是炮弹速度，和大炮仰角，将这两个数据应用到相应得代码中，就可以看到很真实的模拟效果
这时候高度为400

这时候高度为200

对没发炮弹都是精准打击，但是要注意，这里是默认发射点和目标在同一水平面上的，真实情况发射点和目标肯定是又高度差的，这里放在下一次详细解决。

最后

我希望大家如果读我的文章，在对我的文章提出问题的时候，提一些有意义的问题。比如我那一块怎么做会更好，那一块讲的不对，如果要对我的文章进行转载，请注明出处。本人2020年毕业，入行不到3个月，希望和大家共同进步。