判断两个yaw角度之差是否超过了90度

2024-09-05 23:52

本文主要是介绍判断两个yaw角度之差是否超过了90度,希望对大家解决编程问题提供一定的参考价值,需要的开发者们随着小编来一起学习吧!

一. 判断两个yaw角度之差是否超过了90度

要判断两个 yaw 角度之差是否超过 90 度,你可以通过计算这两个角度的差值,并将其归一化为 [-180, 180] 的范围内。接着,只需判断该差值的绝对值是否大于 90 度。

实现步骤:

  1. 计算角度差:两个角度的差值可以通过直接相减得到,但需要将结果限制在 [-180, 180] 范围内,因为角度是周期性的。
  2. 归一化到 [-180, 180] 范围:如果角度差超出了这个范围,使用模运算将其归一化。
  3. 判断是否超过 90 度:最终判断归一化后的角度差的绝对值是否大于 90。

代码实现:

import mathdef is_yaw_difference_exceed_90(yaw1: float, yaw2: float) -> bool:# 计算两个角度的差值yaw_diff = yaw2 - yaw1# 将差值归一化到 [-180, 180] 之间yaw_diff = (yaw_diff + 180) % 360 - 180# 判断是否超过90度return abs(yaw_diff) > 90# 示例用法
yaw1 = 30
yaw2 = 150if is_yaw_difference_exceed_90(yaw1, yaw2):print("两个 yaw 角度之差超过了 90 度")
else:print("两个 yaw 角度之差没有超过 90 度")

二 . yaw_diff = (yaw_diff + 180) % 360 - 180这个公式时如何推导而来的

代码说明:

  1. 角度差yaw_diff = yaw2 - yaw1 计算两个 yaw 角度之间的差值。
  2. 归一化(yaw_diff + 180) % 360 - 180 将差值归一化为 [-180, 180] 范围内,保证我们处理的是最小角度差。
  3. 判断:最后判断 abs(yaw_diff) > 90 来确认角度差是否超过了 90 度。

示例:

  • yaw1 = 30yaw2 = 150,则角度差为 120,超过了 90 度。
  • yaw1 = 30yaw2 = 80,则角度差为 50,没有超过 90 度。

公式 yaw_diff = (yaw_diff + 180) % 360 - 180 用于将角度差 yaw_diff 归一化到 [-180, 180] 的范围内。该公式的推导基于以下数学原理和角度的周期性:

1. 角度的周期性

角度是周期性的,360 度等价于 0 度,所以角度的取值可以任意增加或减少 360 的倍数,仍然表示同一个方向。例如,30 度和 390 度是等价的。

  • 角度可以用模运算 (%) 来限制在某个范围内,比如 [0, 360),即 angle % 360 可以将任何角度限制在这个范围内。

2. 为什么需要归一化到 [-180, 180]

虽然 360 度和 0 度是等价的,但在很多应用场景下(例如航向角的计算),我们更关心的是最短的角度差,而不是一个大于 180 度的角度。例如,我们希望知道从 10 度到 350 度的角度差应该是 -20 度,而不是 340 度。

为了实现这一点,我们将角度差限制在 [-180, 180] 范围内,其中负数表示逆时针旋转,正数表示顺时针旋转。

公式推导

假设我们有一个角度差 yaw_diff,其范围可能超出了 [-180, 180]。我们希望将其限制在该范围内。

  1. 平移到 [0, 360) 范围:通过 yaw_diff + 180,我们将角度差平移到 [0, 360) 这个范围。

    • yaw_diff 可能是负值或者大于 180 的值,因此加上 180 度后,将范围变为 [0, 360)
  2. 取模 360(yaw_diff + 180) % 360 可以将任何角度限制在 [0, 360) 的范围内。

    • 取模运算的结果总是返回非负值,这样可以确保所有的角度差被标准化到 [0, 360) 范围内。
  3. 平移回到 [-180, 180] 范围:由于我们之前将角度平移了 180 度,现在我们需要将其平移回原来的范围,即 [-180, 180]。我们通过减去 180 来完成这一操作。

    • [(yaw_diff + 180) % 360 - 180] 将角度差规范到 [-180, 180],确保角度差为最小角度差。

例子

假设 yaw_diff = 200,即两个角度之间的差值为 200 度:

  1. 平移yaw_diff + 180 = 200 + 180 = 380
  2. 取模380 % 360 = 20
  3. 平移回去20 - 180 = -160,最终结果为 -160 度。

这表示从一个角度到另一个角度的最小旋转角度是 -160 度(逆时针)。

再看一个负角度的例子,假设 yaw_diff = -190

  1. 平移yaw_diff + 180 = -190 + 180 = -10
  2. 取模-10 % 360 = 350
  3. 平移回去350 - 180 = 170,最终结果为 170 度。

这表示最小旋转角度是 170 度(顺时针)。

总结

公式 yaw_diff = (yaw_diff + 180) % 360 - 180 的作用是将任何角度差转换到 [-180, 180] 范围内,从而表示最短的旋转角度。它利用了角度的周期性和模运算,将原始角度差平移到一个容易处理的范围,再平移回所需的目标范围。

三. yaw_diff = abs(yaw_diff + 180) % 360 - 180, 用不用在这里加上一个abs

在公式 yaw_diff = (yaw_diff + 180) % 360 - 180 中,不需要加上 abs,原因如下:

1. abs 的作用

abs() 函数返回一个值的绝对值,即非负数。如果你在公式中加上 abs,会影响到结果的符号。对于计算两个角度之间的差值时,符号是很重要的,因为它表示旋转的方向(正数表示顺时针,负数表示逆时针)。

2. 现有公式的作用

  • yaw_diff = (yaw_diff + 180) % 360 - 180 的作用是将角度差规范到 [-180, 180] 的范围内。
    • 这样可以正确处理角度的周期性,确保角度差是最小的旋转角度,并且保留旋转的方向。

如果你在这里加上 abs,如 yaw_diff = abs((yaw_diff + 180) % 360 - 180),会导致结果总是正值,无法区分顺时针还是逆时针旋转,这在某些情况下是不符合需求的。例如:

  • 角度差 +170(顺时针) 和 -170(逆时针) 都会被计算成 170,丢失了方向信息。

3. 正确的使用场景

如果你的需求是只关心角度差的大小,而不关心旋转方向(例如,只想知道两个角度是否相差超过了某个度数),这时可以使用 abs,但不是在公式内部加,而是在外部加。

# 当你只关心角度差的绝对值
yaw_diff = (yaw_diff + 180) % 360 - 180
yaw_diff = abs(yaw_diff)  # 只关心角度差的大小

总结:

  • 如果你需要知道两个角度的最小差值旋转方向不需要加 abs,公式 yaw_diff = (yaw_diff + 180) % 360 - 180 已经正确处理了这一点。
  • 如果你只关心角度差的大小,不在乎方向,可以在计算完成之后abs,例如 yaw_diff = abs(yaw_diff)

这篇关于判断两个yaw角度之差是否超过了90度的文章就介绍到这儿,希望我们推荐的文章对编程师们有所帮助!



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