展开菜单
首页 精品内容 本月促销 装机必备 Windows PDF教程 macOS软件 IOS软件 Android AI 专题
全部分类

当前位置:

首页 > 编程开发 > Python 编写导弹自动跟踪系统,振奋人心!

Python 编写导弹自动跟踪系统,振奋人心!

大家好,我是J哥。这个没有点数学基础是很难算出来的。但是我们有了计算机就不一样了,依靠计算机极快速的运算速度,我们利用微分的思想,加上一点简单的三角学知识,就可以实现它。好,话不多说,我们来看看它的算法原理,看图:由于待会要用pygame演示,它的坐标系是y轴向下,所以这里我们也用y向下的坐标系。算法总的思想就是根据上图,把时间t分割成足够小的片段(比如1/1000,这个时间片越小越精确),每一个片段分别构造如上三角形,计算出导弹下一个时间片走的方向(即∠a)和走的路程(即vt=|AC|),这时候目标再在

本文目录

    Python 编写导弹自动跟踪系统,振奋人心!

    大家好,我是J哥。

    这个没有点数学基础是很难算出来的。但是我们有了计算机就不一样了,依靠计算机极快速的运算速度,我们利用微分的思想,加上一点简单的三角学知识,就可以实现它。

    好,话不多说,我们来看看它的算法原理,看图:

    Python 编写导弹自动跟踪系统,振奋人心!

    由于待会要用pygame演示,它的坐标系是y轴向下,所以这里我们也用y向下的坐标系。

    算法总的思想就是根据上图,把时间t分割成足够小的片段(比如1/1000,这个时间片越小越精确),每一个片段分别构造如上三角形,计算出导弹下一个时间片走的方向(即∠a)和走的路程(即vt=|AC|),这时候目标再在第二个时间片移动了位置,这时刚才计算的C点又变成了第二个时间片的初始点,这时再在第二个时间片上在C点和新的目标点构造三角形计算新的vt,然后进入第三个时间片,如此反复即可。

    假定导弹和目标的初始状态下坐标分别是(x1,y1),(x,y),构造出直角三角形ABE,这个三角形用来求∠a的正弦和余弦值,因为vt是自己设置的,我们需要计算A到C点x和y坐标分别移动了多少,移动的值就是AD和CD的长度,这两个分别用vt乘cos(a)和sin(a)即可。

    计算sin(a)和cos(a),正弦对比斜,余弦邻比斜,斜边可以利用两点距离公式计算出,即:

    Python 编写导弹自动跟踪系统,振奋人心!

    于是

    Python 编写导弹自动跟踪系统,振奋人心!

    AC的长度就是导弹的速度乘以时间即 |AC|=vt,然后即可计算出AD和CD的长度,于是这一个时间片过去后,导弹应该出现在新的位置C点,他的坐标就是老的点A的x增加AD和y减去CD。

    于是,新的C点坐标就是:

    Python 编写导弹自动跟踪系统,振奋人心!

    只要一直反复循环执行这个操作即可,好吧,为了更形象,把第一个时间片和第二个时间片放在一起看看:

    Python 编写导弹自动跟踪系统,振奋人心!

    第一个是时间片构造出的三角形是ABE,经过一个时间片后,目标从B点走到了D点,导弹此时在C点,于是构造新的三角形CDF,重复刚才的计算过程即可,图中的角∠b就是导弹需要旋转的角度,现实中只需要每个时间片修正导弹的方向就可以了,具体怎么让导弹改变方向,这就不是我们需要研究的问题了

    好,由于最近在用Python的pygame库制作小游戏玩,接下来我们就用pygame来演示一下这个效果,效果如下图:

    Python 编写导弹自动跟踪系统,振奋人心!

    很简单的代码如下:

    import pygame,sys
    from math import *
    pygame.init()
    screen=pygame.display.set_mode((800,700),0,32)
    missile=pygame.image.load('element/red_pointer.png').convert_alpha()
    x1,y1=100,600 #导弹的初始发射位置
    velocity=800#导弹速度
    time=1/1000 #每个时间片的长度
    clock=pygame.time.Clock()
    old_angle=0
    while True:
    for event in pygame.event.get():
    if event.type==pygame.QUIT:
    sys.exit()
    clock.tick(300)
    x,y=pygame.mouse.get_pos()#获取鼠标位置,鼠标就是需要打击的目标
    distance=sqrt(pow(x1-x,2)+pow(y1-y,2))#两点距离公式
    section=velocity*time #每个时间片需要移动的距离
    sina=(y1-y)/distance
    cosa=(x-x1)/distance
    angle=atan2(y-y1,x-x1)#两点线段的弧度值
    x1,y1=(x1+section*cosa,y1-section*sina)
    d_angle = degrees(angle)#弧度转角度
    screen.blit(missile, (x1-missile.get_width(), y1-missile.get_height()/2))
    dis_angle=d_angle-old_angle#dis_angle就是到下一个位置需要改变的角度
    old_angle=d_angle#更新初始角度
    pygame.display.update()
    
    

    如果仅把导弹考虑为一个质点的话,那么以上算法就已经足矣,我没有做导弹的旋转,因为一个质点也不分头尾不需要旋转,当然这前提得是你加载的导弹图片很小的时候不旋转看起来也没什么问题。但是在pygame里面做旋转并不是一件容易的事情,我们先把图片替换成一张矩形的,再加入旋转函数看看效果如何

    Python 编写导弹自动跟踪系统,振奋人心!

    missiled = pygame.transform.rotate(missile, -(d_angle))
    screen.blit(missiled, (x1-missile.get_width(), y1-
    missile.get_height()/2))
    
    

    因为图片的坐标点是它的左上角的点,所以如果我们想让图片的坐标固定在箭头尖点,那么把图片实际打印位置x减少图片长度,y减少一半宽度就行。但是实际运行效果并不好:

    Python 编写导弹自动跟踪系统,振奋人心!

    大致方向相同,但是图片箭头的尖点并没有一直跟随鼠标,这是为什么呢。经过一番研究,我发现原来是这个图旋转的机制问题,我们看看旋转后的图片变成什么样了:

    Python 编写导弹自动跟踪系统,振奋人心!

    旋转后的图片变成了蓝色的那个范围,根据旋转角度的不同,所变成的图片大小也不一样,我们看旋转90的情况

    Python 编写导弹自动跟踪系统,振奋人心!

    Python 编写导弹自动跟踪系统,振奋人心!

    我们发现,旋转后的图片不仅面积变大了,导弹头的位置也变了。那应该怎么解决这个问题呢?思路是,每一次旋转图片以后,求出旋转图的头位置(图中的绿色箭头点),然后把绿图的打印位置移动一下,下,x,y分别移动两个头的距离,就可以让旋转后的导弹头对准实际我们参与运算的那个导弹头的位置,移动后应该是这样的:

    Python 编写导弹自动跟踪系统,振奋人心!

    这样,两个导弹头的点就一致了。接下来我们分析求旋转后的导弹头的算法。根据旋转角度的不同,旋转角在不同象限参数不一样,所以我们分为这四种情况

    1,2象限

    Python 编写导弹自动跟踪系统,振奋人心!

    3,4象限,它的旋转只有正负0—180,所以3,4象限就是负角

    Python 编写导弹自动跟踪系统,振奋人心!

    显示图片的时候我们将他移动

    screen.blit(missiled, (x1-width+(x1-C[0]),y1-height/2+(y1-C[1])))
    
    

    这里的 (x1-width, y1-height/2) 其实才是上图中的 (x1, y1)  

    所以最后我们加入相关算法代码,效果就比较完美了

    Python 编写导弹自动跟踪系统,振奋人心!

    大功告成,最后附上全部的算法代码

    import pygame,sys
    from math import *
    pygame.init()
    font1=pygame.font.SysFont('microsoftyaheimicrosoftyaheiui',23)
    textc=font1.render('*',True,(250,0,0))
    screen=pygame.display.set_mode((800,700),0,32)
    missile=pygame.image.load('element/rect1.png').convert_alpha()
    height=missile.get_height()
    width=missile.get_width()
    pygame.mouse.set_visible(0)
    x1,y1=100,600 #导弹的初始发射位置
    velocity=800#导弹速度
    time=1/1000 #每个时间片的长度
    clock=pygame.time.Clock()
    A=()
    B=()
    C=()
    while True:
    for event in pygame.event.get():
    if event.type==pygame.QUIT:
    sys.exit()
    clock.tick(300)
    x,y=pygame.mouse.get_pos()#获取鼠标位置,鼠标就是需要打击的目标
    distance=sqrt(pow(x1-x,2)+pow(y1-y,2))#两点距离公式
    section=velocity*time #每个时间片需要移动的距离
    sina=(y1-y)/distance
    cosa=(x-x1)/distance
    angle=atan2(y-y1,x-x1)#两点间线段的弧度值
    fangle=degrees(angle) #弧度转角度
    x1,y1=(x1+section*cosa,y1-section*sina)
    missiled=pygame.transform.rotate(missile,-(fangle))
    if 0<=-fangle<=90:
    A=(width*cosa+x1-width,y1-height/2)
    B=(A[0]+height*sina,A[1]+height*cosa)
    if 90<-fangle<=180:
    A = (x1 - width, y1 - height/2+height*(-cosa))
    B = (x1 - width+height*sina, y1 - height/2)
    if -90<=-fangle<0:
    A = (x1 - width+missiled.get_width(), y1 - height/2+missiled.get_height()-height*cosa)
    B = (A[0]+height*sina, y1 - height/2+missiled.get_height())
    if -180<-fangle<-90:
    A = (x1-width-height*sina, y1 - height/2+missiled.get_height())
    B = (x1 - width,A[1]+height*cosa )
    C = ((A[0] + B[0]) / 2, (A[1] + B[1]) / 2)
    screen.fill((0,0,0))
    screen.blit(missiled, (x1-width+(x1-C[0]),y1-height/2+(y1-C[1])))
    screen.blit(textc, (x,y)) #鼠标用一个红色*代替
    pygame.display.update()
    
    

    以上便是用Python模拟导弹自动追踪的代码实例。

    本站声明:本文内容由网友自发贡献,版权归原作者所有,本站不承担相应法律责任。如您发现有涉嫌抄袭侵权的内容,请联系bd@zhengruan.com
    作者最新文章
    编程开发 Python
    相关文章 更多
    精品专题 更多
    装机必备

    正软商城装机必备专区,精选办公、浏览器、安全防护、影音播放、压缩解压、设计创作和系统工具等电脑常用正版软件,帮助用户快速完成新电脑软件配置。

    Windows

    正软商城Windows软件专区,汇集适用于Windows电脑的办公、设计、安全防护、影音播放、开发工具和系统优化软件,提供软件介绍、系统要求、正版授权及购买下载服务。

    PDF教程

    正软商城PDF教程频道提供PDF编辑、转换、合并、拆分、压缩及格式处理方法,同时介绍常用PDF软件和工具的使用技巧。

    macOS软件

    正软商城macOS软件专区,精选适用于Mac电脑的办公、设计、影音、效率、开发和系统工具,提供软件功能介绍、macOS兼容版本、正版授权及购买下载服务。

    IOS软件

    正软商城iOS软件专区,精选适用于iPhone和iPad的办公、学习、影音、设计、效率及AI应用,提供功能介绍、适用设备、系统要求和正版获取方式等信息。

    AI

    正软商城AI软件专区,汇集AI写作、AI绘画、AI视频、AI办公、AI编程、AI翻译、智能客服和数据分析等人工智能工具,提供功能介绍、适用平台、收费方式及正版购买信息。

    Mac软件 更多
    讯飞智作 网页版
    讯飞智作 网页版

    讯飞智作是一款基于语音合成技术、虚拟人驱动技术与数字人形象声音构建能力的 AI 数字人音视频创作平台。

    火山引擎 网页版
    火山引擎 网页版

    火山引擎是字节跳动旗下企业级云与AI服务平台。聚焦大模型核心能力,依托字节自研豆包多模态大模型,凭借火山方舟一站式平台,提供模型精调、推理部署、智能应用搭建等全链路服务,结合高性能AI算力,助力各行业快速落地大模型数字化与智能化应用。

    Aperty macOS版
    Aperty macOS版

    Aperty 是 Skylum 推出的 AI 人像修图软件,支持自然肤质修饰、瑕疵处理、面部与身体调整、预设及批量同步。

    立刻MV 网页版
    立刻MV 网页版

    立刻MV 面向音乐人、内容创作者和品牌团队,帮助用户低成本完成歌曲 MV、歌词视频、AI 分镜、图生视频与最终合成。

    蛙蛙写作 网页版
    蛙蛙写作 网页版

    蛙蛙写作 AI 创作工具,覆盖小说、剧本、文案,一键生成文稿,打通文字转视频全流程,高效解决创作难题。

    超级简历WonderCV 网页版
    超级简历WonderCV 网页版

    超级简历WonderCV是面向应届生和AI小白的智能求职平台,覆盖简历、面试与职业规划。

    音述AI 网页版
    音述AI 网页版

    音述AI,是一个以“用声音述说故事”为核心的 AI 音乐创作与声音分享社区。

    AionClaw macOS版
    AionClaw macOS版

    AionClaw 是可在桌面端运行的任务型 AI 助手,通过数字专家与技能市场组合办公、创作、数据和开发能力。

    Loomy macOS版
    Loomy macOS版

    Loomy 是科大讯飞推出的桌面 AI 助手,可通过对话、任务与工作目录协助处理办公、内容创作和资料整理。

    AirBuddy 3 macOS版
    AirBuddy 3 macOS版

    AirBuddy 3 是面向 macOS 的蓝牙外设增强工具,可集中查看 AirPods、Beats 与苹果设备电量,提供快速连接、播放控制、电量提醒、桌面小组件和多台 Mac 外设接力等功能。

    AirServer macOS版
    AirServer macOS版

    AirServer macOS版可把 Mac 转换为无线投屏接收端,通过 AirPlay 或 Google Cast 接收手机、平板和电脑画面,并支持多设备同时连接、高清镜像及会话录制,适合家庭娱乐、课堂教学、会议演示和应用展示。

    AnyDesk macOS版
    AnyDesk macOS版

    AnyDesk macOS版是一款适用于远程办公、设备维护和客户支持的远程桌面工具,可连接并操作异地计算机,支持文件传输、无人值守访问、会话权限控制及跨平台协作。

    WINDOWS 更多
    讯飞智作 网页版
    讯飞智作 网页版

    讯飞智作是一款基于语音合成技术、虚拟人驱动技术与数字人形象声音构建能力的 AI 数字人音视频创作平台。

    火山引擎 网页版
    火山引擎 网页版

    火山引擎是字节跳动旗下企业级云与AI服务平台。聚焦大模型核心能力,依托字节自研豆包多模态大模型,凭借火山方舟一站式平台,提供模型精调、推理部署、智能应用搭建等全链路服务,结合高性能AI算力,助力各行业快速落地大模型数字化与智能化应用。

    PixTV 网页版
    PixTV 网页版

    PixTV 是一款在浏览器中使用的 AI 视觉内容创作平台,提供图片、视频、音频、文字生成、AI 分镜、局部重绘、提示词反推和无限画布等工具,适合短剧、漫剧、广告及社交媒体内容制作。

    讯飞绘文 网页版
    讯飞绘文 网页版

    讯飞绘文网页版是科大讯飞推出的AI图文创作与内容运营工具,覆盖热点选题、文章生成、稿件校对、智能配图、排版发布和数据复盘等环节,适合自媒体创作者及内容团队在线使用。

    Maya(Autodesk Maya) Windows版
    Maya(Autodesk Maya) Windows版

    Autodesk Maya 是面向影视、电视、动画和游戏行业的专业三维制作软件,集多边形与 NURBS 建模、角色绑定、关键帧和动作捕捉动画、Bifrost 特效模拟、材质开发及 Arnold 渲染于一体,

    Aperty Windows版
    Aperty Windows版

    Aperty 是 Skylum 推出的 AI 人像修图软件,支持自然肤质修饰、瑕疵处理、面部与身体调整、预设及批量同步。

    立刻MV 网页版
    立刻MV 网页版

    立刻MV 面向音乐人、内容创作者和品牌团队,帮助用户低成本完成歌曲 MV、歌词视频、AI 分镜、图生视频与最终合成。

    蛙蛙写作 网页版
    蛙蛙写作 网页版

    蛙蛙写作 AI 创作工具,覆盖小说、剧本、文案,一键生成文稿,打通文字转视频全流程,高效解决创作难题。

    超级简历WonderCV 网页版
    超级简历WonderCV 网页版

    超级简历WonderCV是面向应届生和AI小白的智能求职平台,覆盖简历、面试与职业规划。

    音述AI 网页版
    音述AI 网页版

    音述AI,是一个以“用声音述说故事”为核心的 AI 音乐创作与声音分享社区。

    AionClaw Windows版
    AionClaw Windows版

    AionClaw 是可在桌面端运行的任务型 AI 助手,通过数字专家与技能市场组合办公、创作、数据和开发能力。

    Loomy Windows版
    Loomy Windows版

    Loomy 是科大讯飞推出的桌面 AI 助手,可通过对话、任务与工作目录协助处理办公、内容创作和资料整理。