现在我们从数学的角度,分析一下这种方法的原理。首先建立一个平面直角坐标系,用来模拟的Minecraft的世界位置,假设Steve出生在点A处,丢出一颗末影珍珠,记落地点为A’。再随机走到B点,重复操作,记作点B’。
根据两点确定一条直线的定律,可以通过4点确定2条直线。又因为在同一平面中,不平行的两条直线一定相交。据此就可以轻松地画出交点P,这就是要塞的位置。
[Pv.1-1] 利用交点确定要塞坐标
刚才讨论的是几何原理。如果给这些点代入具体的数据,用联立一次函数解方程的方法,就能够计算出要塞的坐标了。得到4个点坐标。代入解析式得到ya和yb。最后联立函数,计算出交点的坐标,要塞位于(40.8,40)。
[Pv.1-2] 联立一次函数解方程
但在实际测距的过程中,由于不可避免的角度偏差,并且要塞位置偏远,这使得误差大的足以让你找不到要塞在哪。此时,就可以用3次测距取平均值的方法大大缩短误差。如下图所示测距三次,由于误差原因交于3点a.b.c。因为不在同一条直线上,首尾相接的三条线段构成三角形,故将交点的封闭图形视作三角形。
为了求到最精确的点,应该先画出该三角形的水平宽和铅锤高。取宽和高的中垂线,交三角形内部于点Q。Q即为要塞坐标。(即三角形外接矩形的重心)
同样代入具体数据,用代数法求出精确坐标。水平宽的中点为(0.5*(50+65),35),铅锤高的中点为(65,0.5*(35+60))。化简得(57.5,35) (65,47.5),最终点Q为(57.5,47.5)。
[Pv.1-3] 误差的确定算法
但三次测距本身需要解6次二元一次方程组,再确定宽高平均值,并且数据都保留了3位小数,计算量非常大,很容易算错。这里up主采用了C语言编程的方法,实现了计算的自动化。下面是程序的完整代码。
#include <stdio.h>\t\t\t\t\t//I/O标准输入输出流 \n#include <math.h>\t\t\t\t\t//开平方&根号操作 \n\nint main(void){\n\t/***********************数据定义区域***********************/\n\tint i,j;\t\t\t\t\t\t//循环(无实意)\n\tdouble p;\t\t\t\t\t\t//用于稍后的排序 \n\tdouble x[6],y[6];\t\t\t\t//指测量坐标 共测量6个点\n\tdouble k[3],b[3];\t\t\t\t//指函数参数 共有3个一次函数\n\tdouble Rx[3],Ry[3];\t\t\t\t//指交点坐标 3个函数共有3个交点\n\tdouble RL,RH;\t\t\t\t\t//指构成三角形的水平宽 铅锤高坐标(结果) \n\t\n\t\n\t/***********************用户交互区域***********************/\n\tprintf(\"Minecraft 求解地牢坐标工具v1.2 (制作:b站小泠君丶)\\n\\n\");\n\tprintf(\"<现在,请输入你的测量数据>\\n\\n\");\n\t\tj=-1;\n\t\tfor(i=1;i<4;i++){\t\t\t//循环3次获取坐标位置 \n\t\t\tj++;\n\t\t\tprintf(\"输入第%d次的原地x坐标:\",i);\n\t\t\tscanf(\"%lf\",&x[j]);\n\t\t\tprintf(\"输入第%d次的原地y坐标:\",i);\n\t\t\tscanf(\"%lf\",&y[j]);\n\t\t\tj++;\n\t\t\tprintf(\"输入第%d次的末影之眼x坐标:\",i);\n\t\t\tscanf(\"%lf\",&x[j]);\n\t\t\tprintf(\"输入第%d次的末影之眼y坐标:\",i);\n\t\t\tscanf(\"%lf\",&y[j]);\n\t\t\tprintf(\"\\n\");\n\t\t}\n\t\t\n\t\n\t/**********************求并解函数解析式********************/\n\tj=0; \n\tfor(i=0;i<3;i++){\n\t\tk[i]=(y[j+1]-y[j])/(x[j+1]-x[j]);\t//求解系数k\n\t\tb[i]=y[j]-(x[j]*k[i]);\t\t\t\t//求解常数项b \n\t\tj+=2;\n\t}\n\tfor(i=0;i<2;i++){\n\t\tRx[i]=(b[i]-b[i+1])/(k[i+1]-k[i]);\t//求解交点(1-2/2-3) \n\t\tRy[i]=Rx[i]*k[i]+b[i];\t\t\t\t//y=kx+b\n\t}\n\tRx[2]=(b[2]-b[0])/(k[0]-k[2]);\t\t\t//求解交点(1-3) \n\tRy[2]=Rx[2]*k[2]+b[2];\n\t/***********************误差确认区域***********************/\n\t//排序算法 排列三个交点Rx与Ry p作为交换变量\n\tif(Rx[0]<Rx[1]){\n\t\tp=Rx[0]; Rx[0]=Rx[1]; Rx[1]=p;\n\t}if(Rx[0]<Rx[2]){\n\t\tp=Rx[0]; Rx[0]=Rx[2]; Rx[2]=p;\n\t}if(Rx[1]<Rx[2]){\n\t\tp=Rx[1]; Rx[1]=Rx[2]; Rx[2]=p;\n\t}if(Ry[0]<Ry[1]){\n\t\tp=Ry[0]; Ry[0]=Ry[1]; Ry[1]=p;\n\t}if(Ry[0]<Ry[2]){\n\t\tp=Ry[0]; Ry[0]=Ry[2]; Ry[2]=p;\n\t}if(Ry[1]<Ry[2]){\n\t\tp=Ry[1]; Ry[1]=Ry[2]; Ry[2]=p;\n\t}\n\t/*此时大小排列:Rx[0]>Rx[1]>Rx[2] 即L=Rx[0]-Rx[2];*/\n\tRL=0.5*(Rx[0]+Rx[2]); RH=0.5*(Ry[0]+Ry[2]);\n\t\n\t/***********************用户交互区域***********************/\n\tprintf(\"成功计算!地牢坐标位于(%lf,%lf)处!\\n\\n\",RL,RH);\n\tprintf(\"----------------调试信息-----------------\\n\");\n\tprintf(\"确认输入:第一次 (%.2lf,%.2lf) (%.2lf,%.2lf)\\n\",x[0],y[0],x[1],y[1]);\n\tprintf(\"确认输入:第二次 (%.2lf,%.2lf) (%.2lf,%.2lf)\\n\",x[2],y[2],x[3],y[3]);\n\tprintf(\"确认输入:第三次 (%.2lf,%.2lf) (%.2lf,%.2lf)\\n\",x[4],y[4],x[5],y[5]);\n\tprintf(\"确认解析:y=%.2lfx%+.2lf y=%.2lfx%+.2lf y=%.2lfx%+.2lf\\n\",k[0],b[0],k[1],b[1],k[2],b[2]);\n\tprintf(\"确认交点:(%.2lf,%.2lf) (%.2lf,%.2lf) (%.2lf,%.2lf)\\n\",Rx[0],Ry[0],Rx[1],Ry[1],Rx[2],Ry[2]);\n\tprintf(\"\\n按<任意键>退出本程序.\");\n\tgetch();\n\treturn 0;\n}
应用上面讲过的测距和提高精度,就可以很精确的计算要塞位置。但要真正了解末影定位的原理,就需要先了解要塞的生成算法。首先,主世界中会生成128个地牢。分布规律是这样的,以出生点作为中心O,依次向外做出8个圆心为出生点的圆环。每个圆环的宽度为1280米,相邻两个环间间隔3072m。圆心O距第一环为1408米。每个环上都会随机生成不等数量的地牢。随机模拟分布情况,类似于下图所示,标定的黄点就是要塞。这么多要塞会导致什么问题呢?答案是会导致测定时没有指向同一位置。
[Pv.1-4] 要塞的生成算法
例如测定白色点的要塞,在原点进行第一次测定,向前第二次测定,若走动过远,第三次会导致目标指向其它位置。这样就会导致计算结果完全错误,按照上述方法,得出了错误的点。
因此,在测量时走动不宜过远,±50m最佳。
[Pv.1-5] 生存技术检测题
本期生存技术检测题Ep.1