[JAVA] So finden Sie den durchschnittlichen Winkel

Annahme

Das Ziel ist der Winkel im zweidimensionalen Koordinatensystem Ich schreibe ein Programm mit einem Winkel von -180 ° bis 180 °, aber ich denke, es kann mit ein wenig Umschreiben 0 bis 360 ° sein.

Hintergrund (Sie können es überspringen)

In meiner Master-Forschung mache ich eine Indoor-Positionierungsanwendung mit Android (Java) und verwende einen Partikelfilter darin. Unter diesen war es notwendig, die Zustandsvektoren jedes Teilchens zu mitteln. Es gibt drei Zustandsvektoren (x, y, θ), von denen (x, y) einfach durch die Zahl geteilt werden kann, aber der Winkel funktioniert aufgrund des Problems der Periodizität (später beschrieben) nicht. Also habe ich es selbst gemacht

Berechnen Sie nicht einfach den durchschnittlichen Winkel

Es wird ausführlich mit Abbildungen auf der folgenden Seite erklärt http://d.hatena.ne.jp/ootanAW/20111030/1319981509 Einfach ausgedrückt beträgt der Durchschnitt von 350 ° und 10 ° (bei dem durch [0 ° ~ 360 °] definierten Winkel) 180 °, oder? In Anbetracht der Periodizität möchte ich, dass der Durchschnitt 0 ° beträgt Dieses Mal denke ich über [-180 ° ~ 180 °] nach, aber das gleiche Problem tritt auf.

Was sollen wir dann tun?

Entsprechend der Stelle von ↓ scheint es eine Methode zu geben, den Winkel einmal in einen Vektor auf dem Einheitskreis umzuwandeln, ihn zu synthetisieren, die Vektoren zu mitteln und ihn dann zurück umzuwandeln. https://staff.aist.go.jp/toru-nakata/averageangle.html

Das Verfahren ist wie folgt

1. Erzeugen Sie aus jedem Winkel θn einen Vektor ** Vn ** von (cos θn, sin θn)
2. Finden Sie den durchschnittlichen Vektor ** V ** von ** Vn **
3. Ermitteln Sie den Durchschnittswinkel θ aus ** V **

Code erstellt (Java)

Deshalb habe ich es geschrieben Es wird auch auf [gist] hochgeladen (https://gist.github.com/koyo-miyamura/08e14f58aa1f9e69c82fe51102835f39). Sie können es also gerne verwenden (ich würde es begrüßen, wenn Sie auf Mängel hinweisen könnten).

Angle_average.java

import java.lang.Math;
public class Angle_average{
    public static void main(String[] args){

        final class vector{
            double x;
            double y;
        }

        System.out.println("Durchschnittlicher Winkel");

        //Variablendeklaration / -initialisierung
        double ang_avg;

        // -----Geben Sie hier den Winkel ein, für den Sie den Durchschnitt berechnen möchten-----
        double[] angles = {10.0, 30.0, -10.0, -30.0};

        int len = angles.length;

        double[] angles_rad = new double[len];

        vector[] vectors = new vector[len];

        vector vector_avg = new vector();

        for (int i = 0; i < vectors.length; i++) {
            vectors[i] = new vector();
        }

        for (int i = 0; i < angles.length; i++) {
            angles_rad[i] = angles[i] * (Math.PI / 180.0);

            vectors[i].x = Math.cos(angles_rad[i]);
            vectors[i].y = Math.sin(angles_rad[i]);
        }

        //Finden Sie den Durchschnitt
        vector_avg.x = 0.0;
        vector_avg.y = 0.0;

        for (int i = 0; i < vectors.length; i++) {
            vector_avg.x += vectors[i].x;
            vector_avg.y += vectors[i].y;
        }

        vector_avg.x = vector_avg.x / (double)vectors.length;
        vector_avg.y = vector_avg.y / (double)vectors.length;
        
        ang_avg = Math.atan2(vector_avg.y, vector_avg.x);

        //Korrektur des Berechnungsfehlers
        if(Math.abs(ang_avg) < Math.pow(10, -8)){
            ang_avg = 0.0;
        }

        System.out.println(Double.toString(Math.toDegrees(ang_avg)) + "\n");
    }
}