Реализация простой пропорциональной навигации для самонаводящейся ракеты

8

Я пытаюсь реализовать простейшую из возможных форм пропорциональной навигации , то есть ракета поворачивается в направлении, в котором изменяется ее отношение к цели, и как только ее отношение к цели не меняется, она находится на пути перехвата.

Итак, у меня есть двумерная ракета, движущаяся с постоянной скоростью в направлении, в котором она находится, которая может вращаться с постоянной скоростью, и каждый интервал я обновляю ракету чем-то вроде:

Position += VectorProduct (Direction * Speed * TimePassed)

PreviousTargetBearing = TargetBearing
TargetBearing = AngleBetween(TargetPosition, Position)
TargetBearingDelta = TargetBearing - PreviousTargetBearing

If TargetBearingDelta > 0: MissileDirection += TurnRate * TimePassed
If TargetBearingDelta < 0: MissileDirection -= TurnRate * TimePassed

Проблема в том, что ракета всегда колеблется вокруг направления запуска, потому что, как только ракета поворачивается в первый раз, это меняет знак TargetBearingDelta, заставляя ее вращаться в противоположном направлении, и так далее ...

Как проще всего решить эту проблему? Я уверен, что упускаю что-то простое.

Связанный вопрос StackOverflow: Как создать «ракету-перехват» для игры?

Повторюсь, я заинтересован именно в реализации алгоритма пропорциональной навигации , а не в алгоритмах самонаведения в целом.

Обновление: я предполагаю, что очевидный ответ - не проверять направление и корректировать курс на каждом повороте, а переключаться между ними. Я попробую это.

ai

— e100
источник

1

Шаг 1) Рассчитать время до цели, если идти по прямой

Шаг 2) Рассчитайте, где будет цель с ее текущим курсом в это время.

Шаг 3) Установите курс ракеты, чтобы быть этим местом.

Шаг 4) Обновите при необходимости

Сначала это будет не очень точно, но с уменьшением расстояния оно станет более точным; по мере того как время в пути приближается к нулю, точка попадания ракеты становится ближе к цели.

Дайте этому вихрь. Это достаточно просто для реализации. Дайте мне знать, как это работает, потому что я хочу использовать самонаводящиеся ракеты в моей игре, и это была моя первая мысль.

И для этой части:

If TargetBearingDelta > 0: MissileDirection += TurnRate * TimePassed
If TargetBearingDelta < 0: MissileDirection -= TurnRate * TimePassed

Я бы вместо этого имел две переменные missileDirection. Один за то, что он есть на самом деле, и один за то, каким он должен быть в будущем. Затем движение ракеты направляется к желаемому курсу по скорости его хода. Если желаемый курс больше текущего курса, добавьте скорость поворота. Если он меньше, вычтите. Если вы пройдете мимо, установите его равным.

— Azaral
источник

Это не похоже на использование метода пропорциональной навигации?

— e100

Нет, но это должно иметь примерно такой же эффект. Это наметит курс перехвата между ракетой и целью. Цель навигации состоит в том, чтобы ракета перехватила цель. Вышеуказанный процесс должен сделать это. Вы хотели просто.

— Азарал

Справедливо, +1 к вам

— e100

Если вы попробуете, дайте мне знать, как это происходит. Это был мой план самонаведения ракеты в моей игре; Я просто еще не успел запрограммировать ракету.

— Азарал

Я реализовал этот метод на данный момент, и он работает хорошо. Я не думаю, что смогу принять этот ответ, так как он недостаточно близок к тому, чем я хочу закончить, но большое спасибо.

— e100

4

Как говорит Нейлер, вы можете каким-то образом ограничить изменение движения.

Проверьте PID , хороший способ заставить вещи двигаться к определенному «значению» быстро, но без превышения его, это может дать вам некоторые идеи.

Вы также можете проверить этот вопрос , немного ниже объяснение «кривой собаки», очень точный алгоритм поиска, используемый собаками.

— Valmond
источник

Я вижу, что мне нужна некоторая форма замкнутого контура управления обратной связью, когда ракета отслеживает цель, но я думаю, что у меня есть более простая начальная проблема, поскольку ракета просто колеблется в начальном направлении запуска. Просто чтобы подчеркнуть, я определенно хочу использовать алгоритм пропорциональной навигации.

— e100

Хотя PID - хороший инструмент, его сложно настроить ... но как только три параметра (если требуется три) найдены, у вас есть решение для этого конкретного механизма. +1 с моей стороны.

— Теодрон

спасибо teodron ;-) @ e100: если вы хотите, чтобы ракета двигалась "прямо вперед", когда расчеты выполнены, и цель находится в постоянном движении, посмотрите на пример "кривой собаки", так как он это делает. В противном случае ваш «TurnRate» равен «P» (IIRC) в PID, вы можете рассчитать его «на лету», скажем, 10% от разницы, а не фиксированное значение. Если вы отклонены от курса на 2 °, вам не нужно вносить такие же изменения, как если бы вы отклонились на 20 °.

— Valmond

1

По моему мнению, был бы другой метод, включающий два вектора: один для направления удара ракеты, а другой для самого себя (или, скажем, для изменения направления в соответствии с первым вектором).

Таким образом, мы можем создать время задержки, позволяющее ракете плавно менять свое направление в соответствии с изменением первого вектора. Я верю, что это устранит проблему в «знаке» математической операции.

PS. Суть в том, что мы переносим собственный вектор ракеты на вектор направления (чтобы попасть) относительно некоторого небольшого лага во времени.

— haxpor
источник

Обратите внимание, что хотя этот подход может давать результаты, он даст ракете постоянное время разворота (а не постоянную скорость поворота ) - если только вы не пересчитаете частоту интерполяции каждого кадра на основе расстояния поворота, которое еще предстоит пройти, чтобы получить постоянная скорость поворота.

— doppelgreener

Мне нужно искать на "lerping"!

— e100

1

Пропорциональная навигация проста для реализации в играх.

Пример реализации в игре:

Требуемое ускорение = LOS * LOS_Rate * NC + APN_bias

LOS = Vector3 (TargetPosition) - Vector3 (MissilePosition)

NC = множитель постоянной навигации (в зависимости от частоты кадров)

APN_bias = LOS_Rate / delta_T * (NC / 2)

LOS_Rate = LOS Rotation Rate - угловая скорость изменения линии визирования между ракетой и целью. Это измеряется путем записи положения вектора ракеты и цели в каждом кадре в delta_T и вычитания каждого, чтобы получить разницу. Delta_T - это временная привязка (то есть частота кадров), с которой ваша самонаводящаяся ракета запускается в игре.

Чтобы получить LOS_Rate, просто сделайте свой цикл наведения ракеты для каждого кадра следующим образом (delta_T):

// New LOS rate

LOS_Delta = Vector3( LOS ) - Vector3( LOS_previous_frame ) 

LOS_Rate = LOS_Delta.Vector3Length()

// Update LOS before we finish

LOS_previous_frame = Vector3( LOS )

Вы можете найти больше информации о том, как мы реализовали PN для игры World in Conflict, по следующим ссылкам ниже. Надеюсь, вы найдете это полезным.

http://www.moddb.com/mods/wicmw/features/flint-lead-pursuit-guidance-principles

http://download.wicmwmod.com/Fun_Mod/presentations/FLINT%20Jul%202012.pdf

-blahdy

— Джеймс
источник

0

Разве вы не можете просто ограничить скорость поворота, чтобы она никогда не могла превзойти TargetBearing в одном кадре?

Если из-за поворота ракета пройдет мимо своей цели, вы просто устанавливаете новую опору равной цели.

Имеет ли это смысл?

— гвоздильщик
источник

Нет, я так не думаю. Идея заключается не в том, чтобы повернуть ракету в направлении TargetBearing, а в том направлении, в котором меняется TargetBearing.

— e100

Хорошо. Я думаю, что я неправильно понял.

— Nailer