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

By clicking “Отправить ответ”, you agree to our terms of service and acknowledge that you have read and understand our privacy policy and code of conduct.

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