Boids仿真是指通过模拟鸟群或鱼群等群体物种的行为,形成逼真的群体模拟。其中,避障是模拟鸟群或鱼群等物种真实行为的一个重要部分。本文将介绍如何在Boids仿真中实现避障功能。
在Craig Reynolds的经典Boids算法中,每个Boid对象都有一个速度向量和一个位置向量。避障问题可以通过修改Boid对象的行为使其避开“障碍物”来解决。
一种简单的解决方法是引入一个代表障碍物的对象,并在Boid对象的移动轨迹上检测障碍物的位置。如果Boid对象即将与障碍物相遇,则调整其速度方向,以避开障碍物。这个过程可以用以下代码实现:
class Obstacle:
def __init__(self, position, radius):
self.position = position
self.radius = radius
class Boid:
def __init__(self, position, velocity, sight_range, max_speed, max_force):
self.position = position
self.velocity = velocity
self.sight_range = sight_range
self.max_speed = max_speed
self.max_force = max_force
def avoid_obstacle(self, obstacle):
# 判断 Boid 是否与障碍物相遇
now_pos = self.position
distance = np.linalg.norm(now_pos - obstacle.position)
if distance > obstacle.radius + self.sight_range:
return np.zeros(2) # 不需要转向
# 计算 Boid 必须转向的角度和力量
steering = now_pos - obstacle.position
steering /= np.linalg.norm(steering)
steering *= self.max_force
return steering
def flock(self, boids, obstacles):
# 找到周围 Boid 的位置和速度
neighbors = [boid for boid in boids if boid is not self and
np.linalg.norm(boid.position - self.position) < self.sight_range]
align, cohesion, separation = self.calculate_steering(neighbors)
# 避开障碍物
for obstacle in obstacles:
separation += self.avoid_obstacle(obstacle)
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