A* Pathfinding插件学习记录(一)

前言

之前在2d项目其实用过A*插件，但隔了太久了基本都忘了。而且当时也是赶时间瞎琢磨，也没留下啥笔记。这次使用A*用于3D寻路，也是考虑到其系统比NavMesh更加自由灵活，顺便系统性学习一下。说实在的如果想要快手上手，可以直接参考案例场景，把案例里面的一个一个拆解下来也能懂个大概。

简述

AstarPath：一个单例组件，管理场景中所有的Graph数据。

Graph：agent能够移动的区域，由点组成。

MovementScript：用于沿着路径移动。可以使用内置的脚本，例如AIPath，RichAI，AILerp。也可以自定义脚本扩展更多高级功能

Seeker：根据计算出来的路径驱动移动

详细

为环境分好层

添加A*系统AstarPath(add the A* Pathfinding System to the scene to enable Pathfinding.)。

AstarPath：

添加PathFinder组件。

GraphData存放着所有Graph，之前使用过A*在多个graph交集处动态去选择合适的Graph。

创建一个 GridGraph，它以网格模式生成节点。

点击Scans来生成网格化数据

Height Testing

为了将节点放置在正确的高度，A*系统会向场景发射一束光线。射线从网格上方向下发射，节点被放置在它击中的地方。如果它没有击中任何东西，则如果切换了“无地面时不可行走”变量，则使其无法行走，或者如果节点设置为 false，则相对于网格将节点放置在 Y=0 处。

设置地面的层用于测试

Collision Testing

用于检查其可行走性，通常使用与将在世界上四处走动的AI角色具有相同直径和高度的胶囊，不过最好比实际稍微大一点。

设置障碍物的层用于测试

AI-Agent

MovementScript

AIPath和AILerp可以用于任何Graph，RichAI主要用于NavMesh类型的Graph。

AIPath 和 RichAI 脚本松散地遵循路径， AILerp 脚本使用插值非常精确地沿路径移动

AIDestinationSetter

此组件可以非常简单帮助你告诉 AIPath 脚本移动到目标位置。

Searching for paths（寻路）

可以通过多种方式搜索路径。最容易的方式是将Seeker组件附加到你想要得到路径的角色上，然后调用Seeker.StartPath()方法，seeker组件会自动处理一系列修改器，最后告知MovementScript进行移动。

Tips：Seeker 一次只会接受一个寻路调用，如果您在前一个路径完成之前请求新的路径，则之前的路径请求将被取消。

默认的路径计算方式并不是一帧就计算完成的，而是为了提高性能分帧进行的。可以通过判断Path的状态或注册路径计算完成的回调事件来做取得正确路径。如果在某些情况下，希望立即计算路径，可以使用 Pathfinding.Path.BlockUntilCompute 方法。在调用这个方法前需要保证Path开始被计算，即使用AstarPath.StartPath(path)启动路径的计算。

Seeker.StartPath的确很简单，不过Seeker在计算路径完成之后也会立刻移动。有时候我们还不希望立刻移动，那么我们可以自己通过ABPath.Construct (transform.position, transform.position+transform.forward*10, null); 创建一个Path对象（通过a*接口创建的path应该内部都是有做池化的）。这样我们就可以在移动之前对path做一些处理，比如获取Path路径的每个路径点Vectors、路径长度（GetTotalLength）。

OnPathComplete会在路径计算完成后都会被执行，无论成功与否。在Seeker脚本下不必为每个Path对象创建时都注册OnPathComplete，seeker下有一字段供我们注册，它不会像前面那样每次都在堆上分配一个新委托。seeker.pathCallback += OnPathComplete; 不过需要在seeker销毁前取消注册seeker.pathCallback -= OnPathComplete; 

如果想要中断当前的寻路请求，可调用Seeker.CancelCurrentPathRequest（） 。

除了之外，A*Pathfinder还提供了其他类型的路径，例如多个目标点的路径（MultiTargetPath）,我的理解是它会同时计算到每个目标点的距离，然后在计算完成后返回这些路径，同时也可以通过最后一个参数选择只计算最近的那个点的路径。seeker.StartMultiTargetPath (transform.position, endPoints, true); 

在某些情况下希望对每条路径进行更多控制或同时计算大量路径。那么可以直接调用 AstarPath 组件的AstarPath.StartPath。使用AstarPath计算的路径将不会进行后处理（应该就是Path Modifiers），如果需要那么得在计算路径后调用 Seeker.PostProcess。

局部回避ROV

局部碰撞回避算法与全局路径规划的贪心算法（A*算法）通常是配合使用的。局部的碰撞回避算法主要关注的是动态物体之间即将发生的碰撞，而路径规划主要关注的是到达目的地的最佳路径。

Link

类似UnityNavMeshAgent中的JumpLink，就是给高低两平面或规定的两点建立连接。

start：开始位置，默认为挂载link组件的对象位置。

end：目标位置。

CostFactor：从start到end的预估开销，这里可以理解为优先级。最后选取最佳路径时会将link的开销一并同当前位置到link的start位置所用开销考虑。

OneWay：个人认为是限制link的单向。但是测试好像没啥作用，后期再说吧。

注意：

• 如果到达目标平台路径上需多个Link连接，那么要注意agent可能不会理想得到达目的地。如果这个高台下方的平面是可行走的话，那么Agent在完成第一个Link的时候可能会直接朝目标点下方的投射的点去移动（不是同一个平面），这是一个Bug。如果目标点不在Link附近，那么完成一个Link后它可能不会自动寻找附近的Link。解决方法就是将寻路分段进行，每到达一个JumpLinkPoint就将寻路目标设置到下一个JumpLink，直到到达目标点所在的平台。如图这种连续的Link，可以直接将目标点设置在最后一个Link的Start处。在后面发现问题出在AIPath的pickNextWaypointDist属性上，该属性规定了agent可以找到一个以它为半径的圆在路径上的一交点，以确定下一个移动到的点，从而简化移动的路径。正因为简化了路径，Link连接处被忽略，所以....
  
• agent完成一次link受其代理的高度影响。在A*Pathfinder中并不会实时体现出哪些link可以完成，这就很麻烦。

Path Modifiers（路径后处理）

将modifier后处理修改器添加到seeker所在物体即可。

注意修改器由于后处理的特性可能会导致路径穿墙，尤其是Simple Smooth这类忽略物理环境的修改器。

Simple Smooth

Add that to our AI.

作用让路径更平滑。细分段的间距，直到段的长度小于Max Segment Length

FunnelModifier

Another good modifier to use is the FunnelModifier which will simplify the path a great deal. This modifier is almost always used when using navmesh/recast graphs.

作用：使路径简单化，总是被用在Navmesh和Recast类型的Graph上。会使路径沿着墙角或墙壁走。

Raycast Modifier

通过朝路径上某个点发射射线的方式来优化线段。如果线段之间没有碰撞发生，那么就可以优化路径忽略中间的点。

A*PathFinder这个插件很自由很开放，但是系统设计的不够统一，很容易造成混乱。其中最复杂最混乱的就是MovementScript，不同的MovementScript和Graph产生的效果差距蛮大的，更重要的是需要根据环境配置AStar以及选择合适的驱动组件。总之需要不断地翻阅文档，在项目中不断熟悉摸索，踩过一个个坑。待我这段时间摸索完，再回来更新下一章节吧。