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

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
WPS Office macOS版
WPS Office macOS版

WPS Office是一款面向macOS用户的综合办公套件,将文字处理、电子表格、演示文稿、PDF工具、模板与云协作整合在同一应用中。它兼容常见Microsoft Office格式,支持Intel及Apple芯片Mac,基础功能可免费使用,

Shapr3D macOS版
Shapr3D macOS版

Shapr3D是一款面向工业设计、机械工程、建筑概念和三维打印工作流的CAD软件。Mac版采用Parasolid建模内核,支持草图约束、实体建模、工程图、可视化渲染及常见CAD格式交换,并可通过账户在多台设备之间同步项目。

REAPER macOS版
REAPER macOS版

REAPER是Cockos开发的数字音频工作站,提供多轨音频与MIDI录制、剪辑、处理、混音和母带制作工具。Mac版兼容Intel与Apple芯片,支持AU、VST、VST3、CLAP等插件格式,并提供高度可定制的工作流程。

Ableton Live macOS版
Ableton Live macOS版

Ableton Live 是面向音乐制作人与现场表演者的数字音频工作站,提供编曲视图、独具特色的现场视图、音频录制、MIDI创作、实时变速、乐器及效果器。Mac版原生支持Apple芯片,并可连接音频接口、MIDI控制器和第三方插件。

Adobe After Effects macOS版
Adobe After Effects macOS版

Adobe After Effects 是面向动态图形、影视特效与视频合成的专业创作软件。它提供关键帧动画、遮罩抠像、运动跟踪、三维空间、文字动画和表达式等工具,并可与 Premiere Pro、Photoshop、Illustrator

Adobe Audition macOS版
Adobe Audition macOS版

Adobe Audition 是面向播客、影视后期、音乐制作及内容创作者的专业音频工作站,提供波形精修、多轨录制与混音、频谱编辑、降噪修复、响度匹配和效果处理工具,并可与 Adobe Premiere 协同完成视频声音制作。

Adobe Bridge macOS版
Adobe Bridge macOS版

Adobe Bridge 是面向摄影师、设计师及内容团队的免费数字资产管理工具,可集中预览照片、视频和 Adobe 项目文件,并利用评级、标签、关键词、元数据、筛选与收藏集完成分类检索。它还支持批量重命名、格式导出、相机导入及 Camera

Adobe Illustrator macOS版
Adobe Illustrator macOS版

Adobe Illustrator 是 Adobe 推出的专业矢量图形设计软件,适合在 Mac 上制作标志、图标、插画、包装、信息图及印刷版面。它以路径和锚点构建可无损缩放的图形,并提供钢笔、形状、文字、图像描摹、渐变、画板及生成式功能。

Adobe InDesign macOS版
Adobe InDesign macOS版

Adobe InDesign 是面向印刷品与数字出版物的专业版面设计软件,可在 Mac 上制作书籍、杂志、宣传册、海报、报告及交互式文档。它提供精细的文字样式、网格、母版、长文档管理和印前输出能力。

Adobe Lightroom Classic macOS版
Adobe Lightroom Classic macOS版

Adobe Lightroom Classic 是面向桌面摄影工作流的照片管理与后期处理软件,可将原始照片保存在本地硬盘,通过目录、关键词、评分和收藏夹高效整理图库,并提供 RAW 冲印、蒙版、镜头校正、批量同步及多格式导出等功能。

Adobe Media Encoder macOS版
Adobe Media Encoder macOS版

Adobe Media Encoder 是 Adobe 推出的专业音视频编码与转码工具,可通过队列、预设和监视文件夹批量完成格式转换、代理文件创建及多平台成片输出,并与 Premiere Pro、After Effects 等软件紧密协作。

Adobe Photoshop macOS版
Adobe Photoshop macOS版

Adobe Photoshop 是面向摄影师、设计师和内容创作者的专业图像处理软件,提供图层、蒙版、选区、修复、调色、文字排版、智能对象及生成式编辑等能力。Mac 版支持 Intel 与 Apple Silicon 处理器。

WINDOWS 更多
Adobe Photoshop Windows版
Adobe Photoshop Windows版

Adobe Photoshop 是面向摄影师、设计师和内容创作者的专业图像处理工具,可在 Windows 上完成照片修饰、选区抠图、图层合成、文字排版、绘画及生成式编辑。软件采用订阅授权,由 Creative Cloud 管理安装、更新与许

Adobe InDesign Windows版
Adobe InDesign Windows版

Adobe InDesign 是面向印刷与数字出版的专业页面排版工具,可制作书籍、杂志、宣传册、海报、交互式 PDF 和电子书。它提供精细的文字样式、多页面管理、印前检查及多格式输出能力,并能与 Photoshop、Illustrator

Adobe Illustrator Windows版
Adobe Illustrator Windows版

Adobe Illustrator 是用于绘制矢量图形、插画、图标、徽标和版式的专业设计工具。它以路径和锚点为核心,作品放大后仍能保持清晰,并提供画板、文字、渐变、图像描摹及精确变换等功能,适合品牌视觉、印刷物料、数字界面和商业插画创作。

Adobe Bridge Windows版
Adobe Bridge Windows版

Adobe Bridge 是 Adobe 推出的创意资产管理工具,可集中预览、分类和查找照片、视频、PDF及多种设计文件,并支持元数据、关键词、评级、批量重命名和格式导出。它可与 Photoshop、Illustrator 等应用衔接,

Affinity Photo Windows版
Affinity Photo Windows版

Affinity Photo 是一款面向摄影师、修图师和视觉设计人员的桌面图像编辑工具,提供 RAW 显影、多图层合成、蒙版、实时滤镜、批处理和色彩管理等功能。原独立产品已停止销售,其照片编辑能力已延续至免费的新 Affinity 应用;

Adobe Lightroom Classic Windows版
Adobe Lightroom Classic Windows版

Adobe Lightroom Classic 是面向 Windows 桌面摄影工作流的照片管理与无损编辑工具,可通过目录集中整理大型图库,并完成 RAW 显影、局部蒙版、批量调整、打印和多格式导出。它强调本地文件管理与精细控制,

Figma Windows版
Figma Windows版

Figma 是面向产品设计与开发团队的云端协作平台,可在 Windows 桌面客户端中完成界面绘制、组件管理、交互原型、评论评审和开发交付。文件保存在云端,多名成员能够同步编辑并共享设计系统;官方同时提供免费 Starter 方案及按席位计

Affinity Designer Windows版
Affinity Designer Windows版

Affinity Designer 是面向矢量图形、数字插画和界面设计的专业创作工具,可在矢量、像素与导出工作区之间快速切换。它提供曲线编辑、形状构建、画板、排版、图层和专业色彩管理,并支持常见设计文件的导入及多种印刷、网页格式输出。

Capture One Pro Windows版
Capture One Pro Windows版

Capture One Pro 是面向摄影师和影像团队的专业桌面照片处理工具,提供相机定制色彩配置、RAW转换、图层与蒙版、联机拍摄、目录及会话管理等功能。它适合棚拍、人像、商业产品、婚礼和风光摄影,

Adobe Acrobat Pro Windows版
Adobe Acrobat Pro Windows版

Adobe Acrobat Pro 是面向专业 PDF 工作的综合解决方案,可在 Windows 中创建、编辑、转换、比较、整理和保护文档,并支持表单、电子签名、扫描件文字识别及敏感信息永久遮盖。订阅还包含网页、移动服务和云端协作能力,

Adobe After Effects Windows版
Adobe After Effects Windows版

Adobe After Effects 是面向动态图形、动画与影视视觉特效制作的专业工具,可完成关键帧动画、图层合成、遮罩跟踪、抠像、文字动画和二维三维元素整合。Windows 版通过 Adobe Creative Cloud 安装及更新,

DaVinci Resolve Windows版
DaVinci Resolve Windows版

DaVinci Resolve是Blackmagic Design推出的一体化影视后期工具,将素材管理、非线性剪辑、专业调色、Fusion视觉特效、Fairlight音频处理和成片交付整合在统一工程中。免费版已覆盖多数个人创作需求,