王淯

(安徽理工大學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)與工程學(xué)院，安徽 淮南 232001)

緒論

RoboCup，機(jī)器人世界杯賽會(huì)，1996年在日本正式成立，首屆RoboCup比賽在日本的名古屋舉辦，并先后舉辦過5屆機(jī)器人足球世界杯賽。RoboCup的使命是促進(jìn)分布式人工智能與智能機(jī)器人技術(shù)的研究與教育。通過提供一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)任務(wù)，使得研究人員利用各種技術(shù)，獲得更好的解決方案，從而有效促進(jìn)相關(guān)領(lǐng)域的發(fā)展。從1997年起，RoboCup開始迅速發(fā)展，現(xiàn)在每屆機(jī)器人足球比賽都有很多球隊(duì)參加，到2009年更是增加到了180多支參賽隊(duì)伍。經(jīng)過十年的發(fā)展，足球機(jī)器人技術(shù)取得了顯著的成績(jī)。

機(jī)器人足球比賽的防守策略

防守策略現(xiàn)狀

在現(xiàn)階段，大多數(shù)球隊(duì)采用的防守仍是全民防守，因?yàn)?，機(jī)器人不同于人類，其計(jì)算速度快，不會(huì)因?yàn)轶w力的下降影響到球隊(duì)的進(jìn)攻，換句話說，球隊(duì)的攻防轉(zhuǎn)換快。在某種意義上，每個(gè)機(jī)器人都可以防守，這也就增加了機(jī)器人的防守效率。換言之，若都參加了進(jìn)攻，自己后方的防守也就變的薄弱，使自己的防守陷入被動(dòng)。因此，采取一定的分工去防守和進(jìn)攻將會(huì)取得更好的效果。

由于現(xiàn)在足球比賽中添加了新規(guī)則，特別是仿真組3D足球比賽，這使研究球隊(duì)的防守策略更加迫切，不然，在新規(guī)則的制約下，往往會(huì)使沒有防守策略的球隊(duì)在比賽中處于劣勢(shì)。

2 在當(dāng)代的防守策略中主要存在了這么幾種防守方式：基于陣形變換的防守模型、后衛(wèi)防守策略、可變防線守門員防守策略。

2.1 RoboCup新規(guī)則

RoboCup新規(guī)則如下：

（1）守門員及所有球員倒地30m內(nèi)必須爬起來，否則會(huì)被罰出場(chǎng)。

（2）在球的半徑0.5m范圍內(nèi)，雙方各只能出現(xiàn)一人，否則會(huì)被彈出場(chǎng)外，1.5m范圍內(nèi)，雙方可以各出現(xiàn)兩人，因此盡量不要將隊(duì)員一字排開很近，否則有可能在球前進(jìn)的過程中會(huì)逐步將球員都彈出場(chǎng)，因此跟隊(duì)友的距離要注意。

2.2 目前常用的防守策略

（1）基于陣形變換的防守策略

顯然，該策略是讓自己的球隊(duì)始終保持一定的隊(duì)形，并根據(jù)實(shí)際情況做出相應(yīng)的變化以便使自己達(dá)到預(yù)設(shè)攻防目的。這樣，便可以有效的使自己球隊(duì)的陣形不再因種種規(guī)則而變得漏洞百出，能有效達(dá)到防守的目的。但是這種策略往往用在進(jìn)攻上，在防守上體現(xiàn)的效率并不是很理想，其實(shí)用性也不是很好。

（2）后衛(wèi)防守策略

第一，心理測(cè)評(píng)軟件顯弊端。一方面，采用軟件測(cè)評(píng)覆蓋面窄，想要全覆蓋需要大量人力物力，耗費(fèi)時(shí)間精力，從目前社區(qū)矯正工作力量上看，不容易實(shí)現(xiàn)；另一方面，心理測(cè)評(píng)作為發(fā)現(xiàn)心理問題的第一道關(guān)口，其結(jié)果準(zhǔn)確性依賴于社區(qū)服刑人員主觀的高度配合和客觀的真實(shí)表達(dá)，但往往新入矯的社區(qū)服刑人員抵觸意識(shí)強(qiáng)烈，在刑一段時(shí)間的社區(qū)服刑人員對(duì)心理測(cè)評(píng)存在偏見，他們多數(shù)認(rèn)為自己“心里沒病，不用測(cè)試”，存在敷衍了事的情況，這就造成測(cè)驗(yàn)數(shù)據(jù)不真實(shí)、測(cè)評(píng)結(jié)果沒意義，心理測(cè)評(píng)結(jié)果陷入失真泥潭，虛實(shí)難辨，收效甚微。

在國(guó)內(nèi)外已有的后衛(wèi)防守策略，應(yīng)用比較多的是:盯人防守、角色防守、區(qū)域防守三種。這三種防守策略有一個(gè)共同的特點(diǎn)，那就是，他們采取的策略都是基于傳統(tǒng)意義上的防守，研究的是，球在對(duì)方球員腳下時(shí)本方球員該如何行動(dòng)、跑位的問題。被動(dòng)性比較高。

（3）可變防線守門員防守策略

這個(gè)防守策略所講述的是守門員基于防線的跑位模式。此種方法，可以使球始終落在守門員的視野中，能夠很好的通知本方球員球的位置，并能夠很好的封堵對(duì)方球員的射門角度。

3 守門員站位

3.1 守門員站位的意義

守門員是防守的最后一道門檻，因此，守門員的站位是極為重要的。守門員有一個(gè)好的站位，會(huì)使球隊(duì)的防守變得更加靈活，更加有效?，F(xiàn)階段出現(xiàn)的守門員主要防守站位有：垂足站位法，角平分線站位法，中點(diǎn)站位法，比例站位法，預(yù)測(cè)站位法，區(qū)域站位法等等。

3.2 守門員的站位方法

在論述守門員的站位方法之前，我們首先來描述一個(gè)三角形，我們稱那個(gè)三角形為射門三角區(qū)域，它是把球門的兩個(gè)門柱所在的點(diǎn)作為三角形的兩個(gè)頂點(diǎn)，再加上移動(dòng)的球所在的實(shí)時(shí)位置為另外的頂點(diǎn)，連接這三個(gè)點(diǎn)變形成了一個(gè)三角形，我們稱其為射門三角區(qū)域。以門柱所在的點(diǎn)為頂點(diǎn)的角為底角，若這兩個(gè)底角不相等，那么較大的那個(gè)底角我們稱其為近角，那個(gè)較小點(diǎn)的角則為遠(yuǎn)角。根據(jù)進(jìn)攻和防守，我們把這個(gè)三角區(qū)域分成我方射門三角區(qū)域和敵方射門三角區(qū)域。這個(gè)射門三角區(qū)域包含了對(duì)方所有可能的射門角度。有個(gè)射門三角區(qū)域，對(duì)于守門員的站位有至關(guān)重要的幫助。它使其不再盲目的在防守底線徘徊。下面就來簡(jiǎn)述守門員的站位。

（1）垂足站位法：球在守門員防守底線上的投影將成為守門員的位置。也就是說，從球這一點(diǎn)向防守底線作垂線，其垂足作為守門員的目標(biāo)位置。優(yōu)點(diǎn)：易實(shí)現(xiàn)，其橫坐標(biāo)就是球的橫坐標(biāo)；縱坐標(biāo)可以通過計(jì)算求到垂足的距離，即所求投影線段的長(zhǎng)度，用球的縱坐標(biāo)減去該長(zhǎng)度就是守門員所站位置的縱坐標(biāo)。缺點(diǎn)：不是最優(yōu)站位，若機(jī)器人推射遠(yuǎn)角，守門員移動(dòng)的距離將非常大，幾乎接近整個(gè)球門的寬度，不能合理的防守所有可能的射門角度。

（2）角平分線站位法：做出當(dāng)前的射門三角區(qū)，把球所在點(diǎn)的角稱作頂角，頂角的角平分線和守門員的防守底線相交，這個(gè)交點(diǎn)就可以作為守門員的站位位置。守門員的這種站位方法就是角平分線站位法。優(yōu)點(diǎn)：為守門員選擇了防守線路的最優(yōu)路線，避免了垂足站位法中守門員防守的射門角度太少的缺點(diǎn)，它選擇了射門三角區(qū)最優(yōu)線路的最短路線，并為其規(guī)劃為直線，兼顧了所有可能的射門軌跡。缺點(diǎn)：這種站法會(huì)讓機(jī)器人頻繁轉(zhuǎn)身，每次轉(zhuǎn)動(dòng)的角度都大不相同，機(jī)器人的轉(zhuǎn)動(dòng)本就是一個(gè)很復(fù)雜的過程，而且，轉(zhuǎn)動(dòng)速度比之跑動(dòng)的速度要慢很多；另外，當(dāng)球處于比較低的位置時(shí)，守門員就會(huì)忽略對(duì)方對(duì)兩邊的射門，因此，其仍沒達(dá)到最優(yōu)效果。

（3）中點(diǎn)站位法：射門三角區(qū)的兩邊與守門員的防守底線相交得到的兩個(gè)交點(diǎn)，這兩個(gè)交點(diǎn)的中點(diǎn)即為守門員的目標(biāo)位置。這一方法，雖然犧牲了最短路徑的選擇，但是，目標(biāo)位置必然會(huì)出現(xiàn)在守門員所在的防守底線上，因此機(jī)器人無需轉(zhuǎn)身便可通過直線運(yùn)動(dòng)到達(dá)目標(biāo)位置。但是這樣的站位難以有效的把球處理出門區(qū)的危險(xiǎn)區(qū)域。

（4）比例站位法：比例站位法的目標(biāo)位置與以上幾種方法完全不同，它并不涉及射門三角區(qū)，它是通過計(jì)算球到兩門柱的距離比，然后，利用這個(gè)比值，在球門線上再通過計(jì)算目標(biāo)位置到兩門柱的距離比與該比值相等，來取得目標(biāo)位置。這個(gè)將是在不考慮球運(yùn)動(dòng)的前提下，守門員的理想站位點(diǎn)。這種方法的缺點(diǎn)是，完全沒有考慮對(duì)方的射門角度。

（5）預(yù)測(cè)站位法：在比例站位法的基礎(chǔ)上通過對(duì)對(duì)方可能的射門路線進(jìn)行預(yù)測(cè)，從而得出守門員的最終站位位置。預(yù)測(cè)站位又分為單機(jī)器人射門位置預(yù)測(cè)和雙機(jī)器人射門位置預(yù)測(cè)。雖然還可以繼續(xù)擴(kuò)展為多機(jī)器人射門位置預(yù)測(cè)，但實(shí)際上預(yù)測(cè)的越多，將使守門員的靈活性變得越低，進(jìn)而得到的收益越小。

（6）區(qū)域站位法：區(qū)域站位法是一種相對(duì)比較簡(jiǎn)單的站位方法，它是將球場(chǎng)分為若干個(gè)區(qū)域，每個(gè)區(qū)域的危險(xiǎn)等級(jí)不一樣，越靠近球門的區(qū)域危險(xiǎn)等級(jí)越高然后根據(jù)球位置所在危險(xiǎn)區(qū)域進(jìn)行站位。該種站位方法只是靜態(tài)的比較簡(jiǎn)單的給出守門員的站位結(jié)果，并沒有考慮球運(yùn)動(dòng)所造成的危險(xiǎn)變化。也不能精確的對(duì)球所在危險(xiǎn)區(qū)域進(jìn)行判斷，因此該站位并不是理想的站位方法，通過它，得不到良好的防守效果。

總之上面對(duì)守門員的站位做了一個(gè)簡(jiǎn)單的描述，每一支球隊(duì)要根據(jù)自己的需要來選擇，因?yàn)槊恳粋€(gè)球隊(duì)都有自己的需求，不要盲目的去選擇實(shí)現(xiàn)不了的站位，那樣反而讓自己的球隊(duì)處于劣勢(shì)。

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