如何确保 boids 100% 的时间避开墙壁

Question

我正在尝试进行 boids 模拟。目前，我有一个他们可以四处漫游并且必须避开障碍物的世界。我的障碍物被定义为线，我正在使用线交点来查看它前面是否有任何墙壁，如果有，我会避开它。事实上，direction angle + FOV 和direction angle - FOV 有两行。如果这两条线中的任何一条发生碰撞，则 boid 将转身离开。我设置的转向条件是只要这些牵引线的点积的平均值小于direction angle 的cos，就保持转向。这是代码。

for (auto& boid : boids)
        {
            //finding the tow vectors to + and - fov from the direction angle
            olc::vf2d lessFov = { (-std::cos(boid.DirectionAngle() - boid.collisionFov) * boid.collisionSensoryRange) + boid.position.x,
                (-std::sin(boid.DirectionAngle() - boid.collisionFov) * boid.collisionSensoryRange) + boid.position.y};

            olc::vf2d plusFov = { (-std::cos(boid.DirectionAngle() + boid.collisionFov) * boid.collisionSensoryRange) + boid.position.x,
                (-std::sin(boid.DirectionAngle() + boid.collisionFov) * boid.collisionSensoryRange) + boid.position.y };

            for (auto& obs : map.obstacles)
            {
                olc::vf2d intersectionPoint1{};
                olc::vf2d intersectionPoint2{};

                if (checkLineIntersect(lessFov, boid.position, obs.p1, obs.p2, intersectionPoint1) ||
                    checkLineIntersect(plusFov, boid.position, obs.p1, obs.p2, intersectionPoint2))
                {

                    //This is the problem
                    if (boid.position.dot( (intersectionPoint1 + intersectionPoint2) / 2 ) < std::cos(boid.DirectionAngle()))
                        boid.rotationAngle -= elapsedTime * obstacleAvoidancePriority;
                    else
                        boid.rotationAngle += elapsedTime * obstacleAvoidancePriority;
                }
            }

        }

我几乎对它给我的结果感到满意，只是偶尔会有一些小虫子设法穿过墙壁（这种情况很少见，但确实会发生），例如下图中被困在盒子里的那个.它在外面产卵，但设法进去了。

我想要一种方法来确保机器人永远不会穿过墙壁。谢谢。

编辑：

我刚刚注意到，在这部分代码中，else 子句永远不会执行。这种情况只是我在对点积了解有限的情况下幻想出来的，因为我希望它们不总是朝着同一个方向发展。

//This is the problem
if (boid.position.dot( (intersectionPoint1 + intersectionPoint2) / 2 ) < std::cos(boid.DirectionAngle()))
    boid.rotationAngle -= elapsedTime * obstacleAvoidancePriority;
else
    boid.rotationAngle += elapsedTime * obstacleAvoidancePriority;

这是我尝试的另一种方法。

bool i1 = checkLineIntersect(lessFov, boid.position, obs.p1, obs.p2, intersectionPoint1);
bool i2 = checkLineIntersect(plusFov, boid.position, obs.p1, obs.p2, intersectionPoint2);

if (i1 && !i2)
    boid.rotationAngle += elapsedTime * obstacleAvoidancePriority;
else if(i2 && !i1)
    boid.rotationAngle -= elapsedTime * obstacleAvoidancePriority;
else if(i1 || i2)
    if (i1 > i2)
        boid.rotationAngle += elapsedTime * obstacleAvoidancePriority;
    else
        boid.rotationAngle -= elapsedTime * obstacleAvoidancePriority; 

这个确实给了我“向随机方向转动”的效果，但泄漏的地方更多。

Answer 1

看起来您正在将点积与cos 进行比较。前者可以有任何值，后者仅限于[-1,+1]。这很可疑。

此外，虽然boid.DirectionAngle() 没有明确定义，但它似乎是一个绝对角度（相对于坐标系）。因此，cos(boid.DirectionAngle()) 是沿坐标系 x 轴的分量。然而左边的点项是独立于坐标系的。这同样值得怀疑。

我会建议缩放点积，但数学似乎太错误而无法修复。