c++ - 在 C++ 代码中处理 Angle Wrap

Question

有没有一种安全的方法，可以用最少的案例语句简单地处理角度环绕。

当使用特定的角度表示法（0-360 度或 -180 - 180 度（或等效的弧度））并在角度上进行折弯时，会发生角度包络。例如，假设您的角度为 -170，然后减去 50 度。您在数学上加起来是 -220，但实际上应该是 +140 度。

显然，您可以使用以下方法进行检查：

if (deg < -180) { 180 - abs(deg + 180); }

或类似的。但首先你需要大量的检查，其次如果你包装两次它就不起作用。

第二种普遍存在的情况是两个角度之间的插值。

例如，假设我有一个 -170 度和 160 度的角度，我想介于它们之间。一种常见的方法是，ang1 + 0.5(ang2-ang1)但在我提供的示例中，它将导致角度为 -5 度，而它应该是 175 度。

在这些情况下是否有处理角度包络的常用方法？

Answer 1

为了完整起见，我将同时包括规范化[0, 360)和[-180, 180)规范化。

您将需要#include <math.h>.

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归一化为[0,360)：

double constrainAngle(double x){
    x = fmod(x,360);
    if (x < 0)
        x += 360;
    return x;
}

归一化为[-180,180)：

double constrainAngle(double x){
    x = fmod(x + 180,360);
    if (x < 0)
        x += 360;
    return x - 180;
}

该模式应该很容易识别以推广到弧度。

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角平分：

double angleDiff(double a,double b){
    double dif = fmod(b - a + 180,360);
    if (dif < 0)
        dif += 360;
    return dif - 180;
}
double bisectAngle(double a,double b){
    return constrainAngle(a + angleDiff(a,b) * 0.5);
}

这应该在“较小”一侧平分一个角度。（警告：未完全测试）

Answer 2

我发现使用remainder()数学库很方便。给定一个角度a，将其限制为 -180, 180 你可以这样做：

remainder(a, 360.0);

并将弧度更改360.0为2.0 * M_PI

Answer 3

将角度标准化为范围[-180, 180)

deg -= 360. * std::floor((deg + 180.) * (1. / 360.));

将角度标准化为范围[0, 360)

deg -= 360. * std::floor(deg * (1. / 360.));

例子：

deg = -90-> [0, 360)：

deg -= 360. * std::floor(-90 / 360.);
deg -= 360. * -1;
deg = 270

deg = 270-> [-180, 180)：

deg -= 360. * std::floor((deg + 180.) / 360.);
deg -= 360. * std::floor(480. / 360.);
deg -= 360. * 1.;
deg = -90;

请参阅：http ://en.cppreference.com/w/cpp/numeric/math/floor

Answer 4

因此，如果想出一种方法来有效地使用 Mystical 的方法来约束角度。这里是：

这似乎适用于我能想到的任何例子。

Answer 5

我知道这是一个旧线程，但试试这个：

double angleRef(double thtIn, double thtRef){
  tht = fmod(thtIn + (180-thtRef),360) + (thtRef-180);
  return tht;
}

所以在你的例子中，如果 A=-170 和 B=160，那么它们之间的中间角度是 A + 0.5*(angleRef(B,A) - A) = -185

或者如果您更喜欢 A=160 和 B=-170 A + 0.5*(angleRef(B,A) - A) = 175

请原谅任何 c++ 格式错误，它不是我的母语。

Answer 6

将角度（+PI ~ -PI）映射到有符号整数值（或短值）：

angle_signed_short = angle_float / PI * 0x7FFFF;

然后您可以正常添加或子值。然后映射回来：

angle_float = angle_signed_short * PI / 0x7FFFF;