在 Unity 中围绕地球形状的球体表面移动

如何解决在 Unity 中围绕地球形状的球体表面移动

我正在尝试制作一个 Unity 游戏，允许用户基于 WGS84 探索地球形状的球体表面。

The project so far 在 Github 上，并且有 YouTube video 这种行为。

地球大小的形状对于 Unity 来说太大了，所以我只是在用户附近生成瓷砖，偏移使第一个瓷砖位于 Unity 的原点。这一点有效。

问题正在转移。我一直在使用 approach 在 ECEF 坐标中获取用户的位置，然后对其进行标准化以提供玩家的全局方向，然后我根据该位置及其旋转将玩家向前平移。

问题在于，标准化 ECEF 坐标意味着玩家以球形移动，但 WGS84 椭球体并不是完美的球形。所以玩家会沉入地板，或者如果你分别向南或向北飞起来。

我的问题是，我怎样才能让用户通过平移的方式在球体表面上移动？我觉得可能有某种方法可以在玩家移动时考虑球体的长/短轴，但我不知道该怎么做。

解决方法

我没有使用 Unity 或计算机图形的经验，我只是从导航的角度来接近它。

让我们看看现实世界。 我们想通过在地面上步行/驾驶或在某个高度飞行来旅行。当我们这样做时，我们在局部坐标系（南北，东西，上下）中移动，我们看不到任何曲率。我们假设地球是平的。

当我们尝试在计算机上执行此操作时，问题就出现了，该计算机非常精确并且知道地球的形状。我们不能假设地球是平的，我们不能假设地球是一个球体。地球是大地水准面。幸运的是，出于某些目的，我们可以简化事情并假设地球是一个椭球体。您选择了 WGS84。不错！

那么如何在椭球体上移动呢？分析地解决问题是一场噩梦。我们必须作弊 ;) 我们应该假设地球暂时是平的，在当地坐标系中沿选定的方向移动，记下新位置的高度，计算该新点的全球大地坐标（Lat、Long、Alt），然后然后替换高度与使用本地坐标系时获得的高度。换句话说：每次我们沿着一条完美的直线向前移动并偏离椭球（只是一点点）时，我们都会迫使高度相对于椭球不发生变化。

实施。 您需要能够在大地测量（Lat、Long、Alt）和 ECEF 之间自由转换坐标。从大地测量到 ECEF 很容易。为给定的 ECEF 位置查找大地坐标要复杂得多，有许多不同的算法，我相信您应该能够在某处找到现成的实现。 您还需要的是 Local Tangent Plane，准确地说，您将使用 NED。 让我们假设您的对象最初位于某个大地测量位置。你写下高度（相对于椭球）。然后创建一个本地 NED 坐标系，其原点位于该点。然后在该局部坐标系中移动对象。你写下高度（或者说向下坐标）改变了多少。然后，您必须计算该新位置的 ECEF 坐标并将其转换为大地坐标（Lat、Long、Alt）。你有旧高度，你有 NED 坐标中的高度变化，这意味着你知道新的高度。然后将该高度应用于新的大地坐标（用新值粗暴地替换 Lat/Long/Alt 中的 Alt）。 然后，您在为该新位置定义的 NED 坐标中再次移动。等等……

不知道有没有说清楚，过程挺复杂的。如果你听不懂 - 喊:)