设计一个圆形编队的八个智能体追逐一个动态目标,最终这八个智能体能以固定形状成功围捕目标的python程序,要求这八个智能体之间不能碰撞,使用matplotlib库绘制出追逐和围捕目标的全过程
时间: 2023-04-08 13:03:00 浏览: 85
好的,这是一个技术问题,我可以回答。以下是Python程序的代码:
```python
import numpy as np
import matplotlib.pyplot as plt
# 定义智能体数量和目标初始位置
num_agents = 8
target_pos = np.array([5, 5])
# 定义智能体初始位置和速度
agent_pos = np.random.uniform(low=-5, high=5, size=(num_agents, 2))
agent_vel = np.zeros((num_agents, 2))
# 定义追逐目标的函数
def chase_target(agent_pos, agent_vel, target_pos, max_speed=0.1, max_accel=0.01):
# 计算每个智能体到目标的距离和方向
dist_to_target = np.linalg.norm(target_pos - agent_pos, axis=1)
dir_to_target = (target_pos - agent_pos) / np.maximum(dist_to_target.reshape(-1, 1), 1e-6)
# 计算每个智能体的加速度
desired_vel = dir_to_target * max_speed
accel = np.clip((desired_vel - agent_vel) / np.maximum(max_accel, 1e-6), -1, 1)
# 更新每个智能体的速度和位置
agent_vel += accel
agent_vel = np.clip(agent_vel, -max_speed, max_speed)
agent_pos += agent_vel
return agent_pos, agent_vel
# 定义检查碰撞的函数
def check_collision(agent_pos):
dist_matrix = np.linalg.norm(agent_pos.reshape(num_agents, 1, 2) - agent_pos.reshape(1, num_agents, 2), axis=2)
return np.any(dist_matrix < 0.5)
# 追逐和围捕目标的过程
fig, ax = plt.subplots()
for i in range(1000):
# 追逐目标
agent_pos, agent_vel = chase_target(agent_pos, agent_vel, target_pos)
# 检查碰撞
if check_collision(agent_pos):
print("Collision detected!")
break
# 绘制智能体和目标
ax.clear()
ax.set_xlim(-6, 6)
ax.set_ylim(-6, 6)
ax.scatter(agent_pos[:, 0], agent_pos[:, 1], color='blue')
ax.scatter(target_pos[0], target_pos[1], color='red')
# 绘制连线
for j in range(num_agents):
ax.plot([agent_pos[j, 0], agent_pos[(j+1)%num_agents, 0]],
[agent_pos[j, 1], agent_pos[(j+1)%num_agents, 1]], color='blue')
# 保存每一帧的图像
plt.savefig(f"frame_{i:04d}.png")
# 绘制动画
import glob
from PIL import Image
frames = []
for filename in sorted(glob.glob("frame_*.png")):
frames.append(Image.open(filename))
frames[0].save('animation.gif', format='GIF', append_images=frames[1:], save_all=True, duration=50, loop=0)
```
这个程序使用了numpy和matplotlib库,首先定义了八个智能体的初始位置和速度,以及目标的初始位置。然后定义了追逐目标的函数和检查碰撞的函数。在追逐和围捕目标的过程中,每个智能体会根据目标的位置计算出加速度,并更新自己的速度和位置。同时,每一帧都会绘制出智能体和目标的位置,并检查是否有碰撞发生。最后,将每一帧的图像保存下来,并使用PIL库将它们合成为一个动画。
阅读全文