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龙图腾网获悉应急管理部天津消防研究所申请的专利消防喷射水轨迹实时还原仿真算法在虚拟环境中的应用获国家发明授权专利权，本发明授权专利权由国家知识产权局授予，授权公告号为：CN116108771B 。

龙图腾网通过国家知识产权局官网在2026-01-13发布的发明授权授权公告中获悉：该发明授权的专利申请号/专利号为：202310167381.1，技术领域涉及：G06F30/28；该发明授权消防喷射水轨迹实时还原仿真算法在虚拟环境中的应用是由许晓元;李晶晶;刘晅亚;陈红光;朱红亚设计研发完成，并于2023-02-27向国家知识产权局提交的专利申请。

本消防喷射水轨迹实时还原仿真算法在虚拟环境中的应用在说明书摘要公布了：本发明公开了消防喷射水轨迹实时还原仿真算法在虚拟环境中的应用，通过添加修正系数的数学计算方式对射流轨迹进行预测所需硬件设备较少，且计算速度较快，经过修正的基于空气阻力理论的消防水炮射流轨迹模型能够准确而有效地在Unity虚拟场景中预测消防水炮射流轨迹，以期提高消防水炮射流轨迹预测的准确性，并通过实际射流轨迹对所建立模型进行验证，本发明涉及消防技术领域。该消防喷射水轨迹实时还原仿真算法在虚拟环境中的应用，通过采用对象池技术，在不使用的时候将水滴预制体实例化对象保存下来而不是直接销毁,在下次使用时直接给予缓存的对象而不需要进行实例化，这样充分利用了资源,也加速了进程，提高了系统性能。

本发明授权消防喷射水轨迹实时还原仿真算法在虚拟环境中的应用在权利要求书中公布了：1.消防喷射水轨迹实时还原仿真算法在虚拟环境中的应用，其特征在于：具体包括以下步骤： E1、基于虚拟现实引擎Unity3D，搭建虚拟三维场景； E2、以.NET框架为基础，实现一个轨迹算法类，将基于空气阻力理论的消防水炮射流轨迹模型封装出一个对外功能函数接口GenerateTrack； E3、调用时传入炮口位置、炮口俯仰角、炮口流量、炮口直径和计算精度，会返回此时的消防水炮射流轨迹的点集； E4、通过在不同角度下，对比Unity仿真射流轨迹与实际射流轨迹，检验射流轨迹模型的准确性； 为了能够根据虚拟场景中消防炮炮口位置，在炮口实时生成水滴，使用Resources.Load方法动态加载水滴预制体，水滴生成后，调用轨迹算法类的对外功能函数接口GenerateTrack，获取此刻这个水滴的轨迹点集，使用DoTween插件的DOPath方法，让这个水滴沿着轨迹算法类计算的射流轨迹运动，每隔固定时间在炮口位置实时生成新的水滴，当生成水滴时间间隔足够小时，在虚拟空间中形成连续的水流效果； 所述消防喷射水轨迹实时还原仿真算法具体包括以下步骤： T1、建立直角坐标系并受力分析，令v为射流微元体的速度,θ为射流速度方向与x轴正方向夹角，Ft为空气阻力，方向与射流方向相反，mg为微元体重力，方向垂直向下，x和y为微元体的射程和射高； 设i为射流速度方向的单位矢量，则： v＝vi 两边同时对时间微分，可得： 设j为垂直于射流速度方向的单位矢量，根据矢量微分原理，有： 联立得： 消防水炮的水射流是连续的，因此能够认为喷嘴每秒射出水流质量m为一常数，不随时间t的变化而发生变化，根据牛顿第二定律可得： 向矢量i和j方向投影，得： 由此可知 T2、步骤T1模型上式中加入修正系数k1、k2，修改后的公式如下： 上升段： 下降段： T3、射流微元体在空气中受到的空气阻力Ft计算公式如下： 其中ρ空为空气密度，v为微元体速度，SM为微元体横截面积，CX为空气阻力系数； T4、空气阻力系数CX计算公式如下： 其中，Re为雷诺数，ρ水为水密度，v0为微元体初始速度，d0为消防水炮直径； T5、将射流轨迹模型分为前后两部分，以轨迹最高点为分界点，截面积SM计算公式如下： 上升段： SM＝A01+aln1+x 下降段： SM＝A01+bln1+y0-y 其中A0是初始横截面积，a、b分别为上升段和下降段面积修正系数，y0为射流最高点的射高； T6、因此采用四阶龙格-库塔算法求解，步幅为0.02，公式如下，其中h为步幅； T7、对不同的角度，分别有不同的修正系数，修正系数的拟合函数如下： X＝eθf+gl 其中X为射流估计模型中的修正系数，θ为微元体初始速度方向与x轴正方向夹角，e、f、g为拟合函数系数。

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