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5v5技術(shù)報(bào)告(最終修改)-wenkub

2022-11-14 12:53:55 本頁(yè)面
 

【正文】 5. 比賽中,如果需要暫??梢渣c(diǎn)擊按鈕 “ Pause” 。 微軟輪式仿真足球機(jī)器人 5V5 組技術(shù)報(bào)告 第二章 微軟輪式仿真比賽( 5VS5)介紹及決策 微軟輪式仿真( 5vs5) 比賽場(chǎng) 圖 比賽場(chǎng)地圖 如圖 所示: ( a)場(chǎng)地尺寸 賽場(chǎng)為黑色長(zhǎng)方形場(chǎng)地,其尺寸是 220cm 180cm ,帶有 5cm 高, 厚的白色圍墻。主要直線 /圓弧(中線、門區(qū)邊界線和中圈)均為白色, 3mm 寬。門區(qū)包括位于球門前尺寸為 50cm 15cm 的長(zhǎng)方形區(qū)域。 ( h)服務(wù)器客戶端比賽模式 服務(wù)器端設(shè)有:比賽時(shí)間、記分牌、 2D比賽顯示、裁判界面、調(diào)試界面。 比賽分兩個(gè)半場(chǎng),每半場(chǎng) 5 分鐘,中場(chǎng)休息 5 分鐘 (如雙方同意,可繼續(xù)比賽 )。如果有爭(zhēng)議球可以按下 “ Replay” 回放比賽。每個(gè)球隊(duì)可射 3次點(diǎn)球。如果 3次點(diǎn)球后仍是打成平局,則一次一次地增 加點(diǎn)球次數(shù),直到?jīng)Q定獲勝者為止。 10 秒鐘內(nèi)將球踢出門區(qū)。 如圖 所示: 圖 發(fā)門球 ( 3)以下情況爭(zhēng)球 10 秒鐘,裁判將判爭(zhēng)球。 一般利用 Microsoft Visual Studio 2020 來(lái)作為生成決策 DLL 的工具。 SetForm(Environment *Env) 陣型設(shè)置函數(shù)。 freopen(CONOUT$,w+t,stdout)。 Envhome0_velocityRight = 0。 Envhome2_velocityRight = 60。 Envhome4_velocityRight = 60。在接口函數(shù) StrategyInit 通過(guò)如下代碼完成 DecisionMakingx 類的 初始化, 在接口函數(shù) StrategyStep 通過(guò)如下代碼完 成 DecisionMakingx 類的調(diào)用。 基本的類成員函數(shù)與類成員的添加 ( 1)基本的類成員函數(shù): Startx(RobotInford dmRobot[]):決策的外部調(diào)用接口函數(shù) InitDEG(DEGame DEG):比賽狀態(tài)的決策端初始化函數(shù)。 MiroSot_DecisionMaking():決策算法主調(diào)函數(shù)。 ( 2)類成員的添加: 我們可以根據(jù)自身需要加入相應(yīng)成員變量與成員函數(shù),以更好的實(shí)現(xiàn)對(duì)多個(gè)機(jī)器人的整體控制,如陣型設(shè)定,任務(wù)分配與角色轉(zhuǎn)換等,還可以完善對(duì)單個(gè)機(jī)器人的動(dòng)作控制,增強(qiáng)單兵作戰(zhàn)的能力。 case MIDFIELD:{//中場(chǎng)爭(zhēng)奪狀態(tài)時(shí)每個(gè)球員的動(dòng)作 }break。 MiroSot_DecisionMaking() { m_nAreaNo=GetAreaNo(m_posBall)。 ADAction(AD)。運(yùn)動(dòng)學(xué)模型以及相關(guān)的幾何運(yùn)算是處理足 球機(jī)器人基本動(dòng)作的基礎(chǔ),而功能完善的幾何類庫(kù)是完成這些計(jì)算的必要工具。 Line/Defend_line= Line::MakeLineFromPositionAndAngle(Robot[nRobot].pos,PI/)。 } 機(jī)器人動(dòng)作的設(shè)計(jì) 機(jī)器人的動(dòng)作大致可以分為兩類,如圖 所示。 實(shí)現(xiàn)方法:射門動(dòng)作的實(shí)現(xiàn)方法多種多樣,比較簡(jiǎn)單的如中分線射門、切入圓射門、動(dòng)態(tài)圓射門、包抄射門。經(jīng)過(guò)若干個(gè)周期的迭代,所產(chǎn)生的一系列目標(biāo)點(diǎn),引導(dǎo)機(jī)器人以滿足朝向方向點(diǎn)的姿態(tài)通過(guò)目標(biāo)點(diǎn)。小車沿圓弧調(diào)整位姿,進(jìn)行射門。 2 準(zhǔn)確。 本質(zhì):使守門員擋在球進(jìn)入球門的最有可能的路徑上。如圖 所示: 圖 到點(diǎn)函數(shù)示意圖 微軟輪式仿真足球機(jī)器人 5V5 組技術(shù)報(bào)告 高級(jí)動(dòng)作的實(shí)現(xiàn)舉例 ( 1) 避障動(dòng)作: 避開對(duì)方圍堵、阻擋與攔截,以順利執(zhí)行己方目標(biāo)。如圖 所示 本質(zhì):多目標(biāo)優(yōu)化問(wèn)題,處理兩個(gè)關(guān)系①機(jī)器人與球的關(guān)系②“機(jī)器人和球”這一整體與目標(biāo)點(diǎn)的關(guān)系 微軟輪式仿真足球機(jī)器人 5V5 組技術(shù)報(bào)告 好的帶球動(dòng)作: 1 控球能力強(qiáng) 2 速度快 3 精度高 圖 帶球動(dòng)作示意圖 ( 3)帶球避障動(dòng)作: 帶球與避障相結(jié)合,達(dá)到帶球過(guò)人的效果,是機(jī)器人足球場(chǎng)上的絕殺級(jí)進(jìn)攻武器,但由于控制要求相當(dāng)高,又要考慮到場(chǎng)上瞬息萬(wàn)變的站位狀態(tài),無(wú)疑為其實(shí)現(xiàn)帶來(lái)較大難度。計(jì)算復(fù)雜性與算法實(shí)效性矛盾尤為突出。 微軟輪式仿真足球機(jī)器人 5V5 組技術(shù)報(bào)告 第三章 比賽程序講解 球場(chǎng)分區(qū) GetAreaNo()和角色分配 Role() 由于小車要根據(jù)當(dāng)前球在球場(chǎng)的位置來(lái)決定所要進(jìn)行的動(dòng)作,所以有必要首先對(duì)球場(chǎng)分塊編號(hào)。具體如圖 所示: 球場(chǎng)分區(qū) GetAreaNo(): 圖 球場(chǎng)分區(qū) 圖 分區(qū) 0:球的 x值 Xball 小于 15 分區(qū) 1: 15Xball35 分區(qū) 2: 35Xball105 分區(qū) 3: 105 Xball 185 分區(qū) 6:對(duì)方小禁區(qū)范圍 微軟輪式仿真足球機(jī)器人 5V5 組技術(shù)報(bào)告 分區(qū) 5:對(duì)方大禁區(qū)內(nèi),小禁區(qū)外范圍 分區(qū) 4:對(duì)方大禁區(qū)兩側(cè)的區(qū)域 角色分配 Role(): ( 15, 90)最近的始終是守門員 4 個(gè)小車的角色分配與球在對(duì)方半場(chǎng)和己方半場(chǎng)有關(guān)系: ( 1)球在己方半場(chǎng)時(shí),先分防守球員角色,再分進(jìn)攻球員角色。即首先離球最近依次是前鋒、 Wing。 Role()函數(shù)雖然簡(jiǎn)單,但是由于角色是動(dòng)態(tài)變化的,給整個(gè)程序增加了很大的復(fù)雜性。 下面是后衛(wèi)的基本決策程 序流程圖: 微軟輪式仿真足球機(jī)器人 5V5 組技術(shù)報(bào)告 圖 后衛(wèi)動(dòng)作流程圖 此流程圖可以理解為,從上到下執(zhí)行的優(yōu)先級(jí)依次降低,即最上邊的執(zhí)行優(yōu)先級(jí)最高,最下邊的優(yōu)先級(jí)最低。 dGuardForecast 則根據(jù)球的預(yù)測(cè)走向取得,球的預(yù)測(cè)走向與 x= 的交點(diǎn),如果此交點(diǎn)在( 70, 110)內(nèi)則 dGuardForecast 取這個(gè)值,否則取值仍等于 dGuardCurrent。它由兩個(gè)點(diǎn) iPosForecast 和iPosCurrent 加權(quán)而來(lái),其中 iPosCurrent 是球的位置。 加權(quán)是模糊數(shù)學(xué)的一個(gè)基本概念,當(dāng)面臨一個(gè)兩難的判斷,比如選 a還是選b 時(shí),可以引入一個(gè) 01 間的系數(shù) k,最后的結(jié)果是 k*a+(1k)*b,這樣就相當(dāng)于兩個(gè)選項(xiàng)都選了一部分,而那個(gè)權(quán)值 k則取決于是想要 a多一點(diǎn)還是想要 b多一點(diǎn), k 的確定也是一個(gè)不簡(jiǎn)單的是,最簡(jiǎn)單的就是線性函數(shù)了。它的活動(dòng)區(qū)域涵蓋了球場(chǎng)的全部,既要進(jìn) 攻,又要防守。傳統(tǒng)上認(rèn)為,微軟輪式仿真足球機(jī)器人 5V5 組技術(shù)報(bào)告 在前場(chǎng)就是進(jìn)攻,在后場(chǎng)就是防守。 MF 到達(dá)站位點(diǎn)后要旋轉(zhuǎn) PI/3 角度,攔截點(diǎn)為過(guò)站位點(diǎn)沿朝向角度做一條直線與球運(yùn)動(dòng)直線的交點(diǎn)。最初時(shí)選取的截球點(diǎn)是球運(yùn)行線與過(guò)車且垂直于 x 軸的直線的交點(diǎn),相比之下,現(xiàn)行的截球點(diǎn)可以使小車有充足的時(shí)間行駛到截球點(diǎn)。 除去前場(chǎng)攔截,中場(chǎng)在不同分區(qū)的其他動(dòng)作如圖所示: 微軟輪式仿真足球機(jī)器人 5V5 組技術(shù)報(bào)告 圖 中場(chǎng)動(dòng)作示意圖 MF 的模糊算法求最佳防守點(diǎn),方法跟后衛(wèi)完全一樣,只不過(guò) MF 得到的防守點(diǎn)比后衛(wèi)算法中得到的要靠前一些,大約在大禁區(qū)邊緣,后衛(wèi)在小禁區(qū)邊緣。變?yōu)榍?鋒的條件參看角色分配部分。 首先是點(diǎn)球的判斷,為了實(shí)現(xiàn)點(diǎn)球過(guò)程中動(dòng)作的連續(xù),引入一個(gè)變量 plock,當(dāng)它等于 1是進(jìn)入點(diǎn)球的動(dòng)作,否則是正常的前鋒動(dòng)作。其動(dòng)作流程如圖 所示: 微軟輪式仿真足球機(jī)器人 5V5 組技術(shù)報(bào)告 圖 前鋒動(dòng)作流程圖 。點(diǎn)球是一個(gè)務(wù)必要仔細(xì)研究的動(dòng)作,要做到一擊必殺。 微軟輪式仿真足球機(jī)器人 5V5 組技術(shù)報(bào)告 圖 wing站位示意圖 圖 wing動(dòng)作示意圖 微軟輪式仿真足球機(jī)器人 5V5 組技術(shù)報(bào)告 前鋒決策 FWAction()講解 前鋒主要負(fù)責(zé)進(jìn)攻,也有少量的防守動(dòng)作。當(dāng)前策略中, wing 主要?jiǎng)幼魇菚r(shí)刻處于球的后方,在一定的條件下變?yōu)榍颁h上前爭(zhēng)搶。 站位完畢后轉(zhuǎn)過(guò) PI/3 的角度 : 轉(zhuǎn)過(guò) PI/3 角度目的有二: ,使 MF 不需要做任何調(diào)整,直接到達(dá)截球點(diǎn),增加截球成功率; PI/3, MF 基本上是朝向?qū)Ψ角蜷T的,為包抄奠定基礎(chǔ)。如果不把 MF 鎖起來(lái)的話,假設(shè)滿足了截球條件, MF 去攔截,離球越來(lái)越近,就會(huì)變成 wing 或者 FW,那么截球動(dòng)作就會(huì)中斷,轉(zhuǎn)而執(zhí)行 wing 或者 FW 的動(dòng)作。在分區(qū) 4,有前場(chǎng)攔截的動(dòng)作,攔截全過(guò)程分為 三個(gè)步驟:站位,攔截和追球。中場(chǎng)決策也是改動(dòng)最大的部分。這兩個(gè)點(diǎn)用那個(gè)多一點(diǎn)取決于球的走向角度,如果角度垂直則完全用第二個(gè)點(diǎn) 如果角度水平則完全用第一個(gè)點(diǎn),介于垂直和水平之間則用一個(gè)線性函數(shù)來(lái)球的這個(gè)權(quán)值。權(quán)值 dP = * 10/Robot[nRobot].(m_posBall) ,點(diǎn) iPosShield = (iPosCurrent + iPosForecast * dP) / (1 + dP)。 圓心的 x坐標(biāo): ROBOT_LENGTH。 后衛(wèi)、中場(chǎng)決策中最佳防守點(diǎn)算法的詳細(xì)說(shuō)明 微軟輪式仿真足球機(jī)器人 5V5 組技術(shù)報(bào)告 最佳防守點(diǎn)的計(jì)算包含有兩次加權(quán)算法: 第一次加權(quán)是計(jì)算防守圓 iCircleShield 的圓心點(diǎn) iGuard,其中圓心 y坐標(biāo)是由 dGuardCurrent 和 dGuardForecast 兩個(gè)值加權(quán)的 來(lái)。大家在學(xué)習(xí)代碼的時(shí)候,一定要留意不同時(shí)刻,每個(gè)小車角色的變化。這里對(duì) 2 號(hào)小車的處理引入了全局變量 m_lock,一般情況下 m_lock=0,中場(chǎng)被鎖死,不參與動(dòng)態(tài)角色分配。如果球 X小于前鋒 X且 Wing 的 X小于前鋒 X ,則交換 Wing 和前鋒。球場(chǎng)分區(qū)和角色分配方式的選取,取決于整體戰(zhàn)術(shù)的選取和每個(gè)小車的功能動(dòng)作。 本質(zhì):機(jī)動(dòng)目標(biāo)的跟蹤問(wèn)題。 帶球避障動(dòng)作在平臺(tái)上的運(yùn)行效果,如圖 : 微軟輪式仿真足球機(jī)器人 5V5 組技術(shù)報(bào)告 圖 帶球避障運(yùn)行狀態(tài)圖 ( 4) 截球動(dòng)作: 機(jī)器人足球比賽,往往具有對(duì)抗激烈、攻防轉(zhuǎn)換快的特點(diǎn),誰(shuí)能更快、更準(zhǔn)地截獲正在運(yùn)
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