使用 4D AABB 树的高效 n 对 n 空间碎片碰撞检测（扩展报告）
数据结构与算法
2019-01-31 v1
摘要
碰撞检测算法用于航空航天、集群机器人、汽车、电子游戏、动力学仿真及其他领域。由于许多碰撞检测应用在线运行，算法运行时间需满足时序要求：算法至少必须跟上时间流逝。实践中，这对可同时跟踪的物体数量 n 施加了限制。本文提升了碰撞检测的可扩展性，有效提高了在线物体跟踪的 n 上限。我们方法的关键是使用四维轴对齐包围盒（AABB）树，其在某一维时间间隔内存储每个物体在空间中的三维占据区域。这通过允许逐物体可变时间步长提高了效率。此外，我们描述了分区策略，可将 4D AABB 树搜索分解为若干可并行求解的较小维问题。我们形式化了碰撞检测问题并证明了算法的正确性。我们利用 www.space-track.org 提供的 n=16848 个物体的完整编目公开数据，展示了轨道空间碎片应用中在线碰撞检测的可行性。
引用
@article{arxiv.1901.10475,
title = {Efficient n-to-n Collision Detection for Space Debris using 4D AABB Trees (Extended Report)},
author = {Stanley Bak and Kerianne Hobbs},
journal= {arXiv preprint arXiv:1901.10475},
year = {2019}
}