4

Проблема такая:

Нужно найти угол между точками X, Y.

К примеру, есть точки:

Координаты машины:

x: 1141.513916
y: -1162.998169

Координаты точки, куда нужно ей приехать:

x: 1162.112061
y: -1199.149658

Нужно как-то рассчитать угол между машиной и точкой.

Должно быть что-то такое:

if (angel < 5){
  Turn_Car_Left();
}

if (angel == 5){
  Ride_Forward();
}

if (angel > 5){
  Turn_Car_Right();
}
13
  • 7
    Угол между двумя точками? =/ 15 авг 2018 в 21:15
  • @Suvitruf, ну да. Типа.. Чтобы знать, куда повернуть колёса машины 15 авг 2018 в 21:16
  • 8
    между двумя точками можно провести только прямую. у прямой нет углов. что бы был угол требуется 3 точки
    – Mike
    15 авг 2018 в 21:22
  • 2
    учитывая, что это поворот колес, я подозреваю, что нужен угол между текущим направлением машины и требуемой точкой, но тогда требуется знать текущее направление машины. либо в виде 2х точек, либо в виде угла относительно чего либо, например одной из осей координат
    – Mike
    15 авг 2018 в 21:45
  • 1
    именно, угол между вектором движения машины и двумя точками. типа пол решения здесь ru.wikihow.com/…
    – vusaldev
    15 авг 2018 в 21:46

2 ответа 2

17

Вступление

Итак, начать стоит с того, что Вы поставили некорректное условие, так как угол -

геометрическая фигура, образованная двумя лучами (сторонами угла), выходящими из одной точки (которая называется вершиной угла).

В свою очередь луч -

часть прямой, состоящая из данной точки и всех точек, лежащих по одну сторону от неё. Любая точка на прямой разделяет прямую на два луча.

В свою же очередь одна единственная прямая проходит через 2 точки => для построения угла требуется части 2-х пересекающихся прямых (с одной общей точкой) => 2 * 2 - 1 = 3 точки

Таким образом мы получаем очевидный для всех факт: не может быть между двумя точками какого-либо угла


Немного теории

Отойдем ненадолго от разъяснений геометрии за N класс средней школы и все таки попытаемся догадаться, что же Вам нужно

Как я понимаю, Вы моделируете движение машины в плоскости xOy. Так как машина движется, она имеет некоторый вектор, характеризующий ее перемещение.

Предположу, что машина выехала из точки (0; 0) => если ее текущие координаты равны (x; y), то вектор перемещения равен { x - 0; y - 0; } = { x; y; }

Однако так как Вам требуется найти угол для поворота машины, Вам бы следовало использовать вектор ее скорости, но Вы нас обделили информацией о нем, так что предположу, что он сонаправлен с вектором перемещения

Итак. На данном шаге у нас есть вектор и точка, итого: 3 точки. Для расчета угла более чем достаточно

Далее находим направляющий вектор из начала координат в необходимую точку и находим наименьший угол между двумя имеющимися векторами (a и b) по формуле:

cos(α) = (a * b) / (|a| * |b|)

Пример

Попробуем на примере:

Пусть машина располагается в точке (1; 2.5), а пункт назначения - в точке (3; 3):

пример

a = { 1; 2.5 }
b = { 3; 3 }

cos(α) = (1*3 + 2.5*3) / (sqrt(1*1 + 2.5*2.5) * sqrt(3*3 + 3*3)) ≈ 0.91914503001

=>

α = arccos(0.91914503001) ≈ 0.404891786 rad ≈ 23.1985905 deg

Вот мы и получили заветный угол, который примерно равен 23 градусам

На сием курс геометрии окончен, переходим к программной реализации


Реализация

Набросаем такую функцию:

private static double GetAngle(Point Machine, Point Destination)
{
    // Получим косинус угла по формуле
    double cos = Math.Round((Machine.X * Destination.X + Machine.Y * Destination.Y) / (Math.Sqrt(Machine.X * Machine.X + Machine.Y * Machine.Y) * Math.Sqrt(Destination.X * Destination.X + Destination.Y * Destination.Y)), 9);
    // Вернем arccos полученного значения (в радианах!)
    return Math.Acos(cos);
}

Судя по значениям в Вашем примере, которые явно больше единицы, Вы используете не радианную, а градусную меру, а посему значение, которое вернет Вам функция, необходимо будет преобразовать по формуле:

dAngle = rAngle * 180 / Pi

То есть так:

// Переведем угол в градусы
private static double ToDegrees(double Angle) => Angle * 180 / Math.PI;

Протестируем:

Пусть машина располагается в точке (-3; -3), а пункт назначения - в точке (3; 3):

пример2

Найдем угол:

Console.WriteLine(ToDegrees(GetAngle(new Point(-3, -3), new Point(3, 3)))); // 180

180 градусов, что, очевидно, является чистейшей правдой!


Итоги

Старайтесь не забывать, что программирование состоит не только из набора текста, но и из применения знаний некой предметной области, с которой Вы соприкасаетесь в рамках проекта.

Чего-то не знаете? Читайте и узнавайте по теме как можно больше!

И да, подчеркну, что представленный выше метод будет работать только если Ваша машинка прямолинейно удаляется от начала координат (т.е. векторы перемещения и скорости сонаправлены), однако стоит машине развернуться и поехать в сторону точки (0; 0), как все сломается!
Чтобы решить проблему, Вам необходимо знать, в какую сторону движется автомобиль. Я не знаю деталей Вашей реализации, так что могу предложить кэшировать предыдущую точку, в которой был автомобиль, после чего уже передвигать его на новую. Тем самым Вы спокойно в любой момент времени найдете вектор скорости машины и примените его в расписанном выше алгоритме

19
  • Чрезмерно Вам благодарен! Да, Вы правы, я допустил ошибку, когда написал "нахождение угла" 17 авг 2018 в 20:26
  • @NoName_as_Null если Вам нужно, могу набросать пример реализации 17 авг 2018 в 20:28
  • если Вам не трудно - набросайте, пожалуйста) 17 авг 2018 в 20:29
  • хм.. Там интересная история получается. Суть в том, что при отдалении от чекпоинта - GetAngel начинает увеличиваться. То есть, получается так, что я не могу подобрать условие, при котором машине нужно поворачивать в ту или иную сторону, ибо при разном отдалении от чекпоинта (даже если поставить машину под 90 градусов к чекпоинту) - GetAngel разный. Машина может стоять прям нос в нос с чекпоинтом, но при этом GetAngel будет выдавать не "90", к примеру, а ещё какие-нибудь значения. Как с этим быть? :( Нужно именно выравнивать машину отностительно чекпоинта, чтобы она туда попала. 17 авг 2018 в 21:13
  • @NoName_as_Null именно поэтому и нужен вектор скорости) Завтра покажу, как это выглядит с простеньким примером на PictureBox в WinForms) 18 авг 2018 в 1:19
0

Считаю, что дано:

S: точка, координаты машины  
D: вектор направления машины  
T: целевая точка  

Тогда целевой вектор

V = T - S 
  //или в компонентах:
V.X = T.X - S.X
V.Y = T.Y - S.Y

Угол между текущим направлением машины и целевым вектором

A = atan2(D x V, D * V)  //векторное и скалярное произведение векторов 
  //или в компонентах:
A = atan2(D.X * V.Y - D.Y * V.X, D.X * V.X + D.Y * V.Y)

Результат - угол в радианах в диапазоне -Pi..Pi, на который нужно повернуть машину, чтобы мгновенный вектор её направления указывал на цель.

Знак угла соответствует левому или правому повороту.

(физику (инерцию и т.д.), как я понял, не учитываем)

Ваш ответ

Нажимая на кнопку «Отправить ответ», вы соглашаетесь с нашими условиями использования и подтверждаете, что прочитали и поняли наши политику конфиденциальности и нормы поведения.

Всё ещё ищете ответ? Посмотрите другие вопросы с метками или задайте свой вопрос.