集中停车控制配置并完善终点逼近和周期诊断

This commit is contained in:
2026-08-11 17:46:52 +08:00
parent 33a33af710
commit 3043febd91
30 changed files with 2946 additions and 30 deletions
+817
View File
@@ -0,0 +1,817 @@
// using ClumsyCore;
// using ClumsyCore.DTools;
// using ClumsyCore.Interfaces;
// using ClumsyCore.Pilot;
// using CommonUsage.Chassis;
// using MyParking.Shared;
// using System;
// using System.Collections.Generic;
// using System.Numerics;
// namespace MultiWheelC
// {
// // C层单车测试:在可配置的运动坐标系中统一跟踪直线、圆弧或S型曲线。
// public sealed class CrabMotionFrameTracker : MovementDefinition
// {
// public enum ReferencePathKind
// {
// Straight = 0,
// LeftArc = 1,
// SCurve = 2
// }
// public enum ChassisCommandBackend
// {
// SendXYThSpeed = 0,
// SendMotion = 1
// }
// public ReferencePathKind PathKind;
// public ChassisCommandBackend CommandBackend =
// ChassisCommandBackend.SendMotion;
// public Vector2 StartPosition;
// public double InitialBodyYawRadians;
// public float LengthMillimeters = 4000f;
// public float RadiusMillimeters = 2000f;
// public float SCurveLateralOffsetMillimeters = 400f;
// public double ArcSweepRadians = Math.PI / 2.0;
// public float CruiseSpeed = 0.2f;
// public float SlowDistanceMillimeters = 600f;
// public float FinishDistanceMillimeters = 30f;
// public float MinimumSpeed = 0.04f;
// public double LateralGainPerSecond = 0.8;
// public double MaximumLateralCorrection = 0.12;
// public double HeadingGainPerSecond = 1.5;
// public double MaximumAngularSpeedRadiansPerSecond =
// AngleMath.DegreesToRadians(30.0);
// public double MaximumVirtualSteeringRadians =
// AngleMath.DegreesToRadians(30.0);
// public float WheelAlignmentToleranceDegrees = 2f;
// public float WheelAlignmentStableSeconds = 0.3f;
// public float WheelAlignmentTimeoutSeconds = 10f;
// public float TrackingTimeoutSeconds = 60f;
// public Action<float, float, float> CommandObserver;
// // 运动坐标系相对车体坐标系的朝向:普通模式为0,蟹行为π/2。
// public double MotionFrameYawInBodyRadians = Math.PI / 2.0;
// private double _lastSCurveProgress;
// public override IEnumerable<bool> Get()
// {
// ValidateParameters();
// var chassis =
// PilotDefinition.Chassis as MultiWheelChassis;
// if (chassis == null)
// throw new InvalidOperationException(
// "当前底盘不是MultiWheelChassis,无法执行运动坐标系轨迹测试。");
// var adapter = new MultiWheelChassisAdapter(
// chassis,
// PilotDefinition.Self.CarNum);
// adapter.ResetToBodyFrame();
// var lastCommandTime = DateTime.Now;
// try
// {
// // 模式切换阶段只转舵轮,驱动速度始终保持为零。
// var alignmentStarted = DateTime.Now;
// DateTime? stableSince = null;
// while (true)
// {
// if (!adapter.PrepareParallelDirection(
// MotionFrameYawInBodyRadians))
// throw new InvalidOperationException(
// "无法生成运动坐标系对应的舵轮准备姿态。");
// var aligned =
// adapter.AreParallelWheelsAligned(
// MotionFrameYawInBodyRadians,
// AngleMath.DegreesToRadians(
// WheelAlignmentToleranceDegrees));
// if (aligned)
// {
// if (stableSince == null)
// stableSince = DateTime.Now;
// if ((DateTime.Now - stableSince.Value)
// .TotalSeconds >=
// WheelAlignmentStableSeconds)
// break;
// }
// else
// {
// stableSince = null;
// }
// if ((DateTime.Now - alignmentStarted)
// .TotalSeconds >
// WheelAlignmentTimeoutSeconds)
// throw new TimeoutException(
// "舵轮在限定时间内未稳定到达运动坐标系初始方向。");
// yield return true;
// }
// if (CommandBackend ==
// ChassisCommandBackend.SendMotion)
// {
// // 舵轮已按真实机械角度完成预对齐;
// // 现在由Shared适配层激活SendMotion虚拟运动坐标系。
// adapter.ActivateMotionFrame(
// MotionFrameYawInBodyRadians);
// }
// var trackingStarted = DateTime.Now;
// while (true)
// {
// if ((DateTime.Now - trackingStarted)
// .TotalSeconds >
// TrackingTimeoutSeconds)
// throw new TimeoutException(
// "蟹行轨迹在限定时间内未完成。");
// var location =
// DetourInterface.getCartLocation();
// if (!IsFinite(location.x) ||
// !IsFinite(location.y) ||
// !IsFinite(location.th))
// throw new InvalidOperationException(
// "蟹行轨迹测试期间Detour位姿无效。");
// var currentPosition = new Vector2(
// (float)location.x,
// (float)location.y);
// var currentBodyYaw =
// AngleMath.DegreesToRadians(location.th);
// CalculateReference(
// currentPosition,
// out var tangentYaw,
// out var referencePoint,
// out var remainingMillimeters,
// out var referenceCurvature);
// if (remainingMillimeters <=
// FinishDistanceMillimeters)
// break;
// var speed =
// CalculateSpeed(remainingMillimeters);
// var tangent = new Vector2(
// (float)Math.Cos(tangentYaw),
// (float)Math.Sin(tangentYaw));
// var leftNormal = new Vector2(
// -tangent.Y,
// tangent.X);
// var positionError =
// currentPosition - referencePoint;
// var lateralErrorMeters =
// Vector2.Dot(
// positionError,
// leftNormal) / 1000.0;
// var normalCorrection =
// Limit(
// -LateralGainPerSecond *
// lateralErrorMeters,
// MaximumLateralCorrection);
// // 先在世界坐标中组合切向速度与横向纠偏速度。
// var worldVx =
// tangent.X * speed +
// leftNormal.X * (float)normalCorrection;
// var worldVy =
// tangent.Y * speed +
// leftNormal.Y * (float)normalCorrection;
// // 将世界速度表达为当前蟹行运动坐标系速度。
// var motionYaw =
// currentBodyYaw +
// MotionFrameYawInBodyRadians;
// var motionCos = Math.Cos(motionYaw);
// var motionSin = Math.Sin(motionYaw);
// var vxInMotion =
// motionCos * worldVx +
// motionSin * worldVy;
// var vyInMotion =
// -motionSin * worldVx +
// motionCos * worldVy;
// var desiredBodyYaw =
// tangentYaw -
// MotionFrameYawInBodyRadians;
// var headingError =
// AngleMath.ShortestDifferenceRadians(
// desiredBodyYaw,
// currentBodyYaw);
// var omega =
// speed * referenceCurvature +
// HeadingGainPerSecond * headingError;
// omega = Limit(
// omega,
// MaximumAngularSpeedRadiansPerSecond);
// var now = DateTime.Now;
// var interval = now - lastCommandTime;
// lastCommandTime = now;
// bool commandAccepted;
// Twist2D bodyTwist;
// if (CommandBackend ==
// ChassisCommandBackend.SendMotion)
// {
// // 运动坐标系相对车体系旋转+90°:
// // 运动系正向速度会转换成车体系+Y速度。
// bodyTwist =
// FrameTransform2D
// .TransformTwistAtSamePoint(
// new Pose2D(
// 0.0,
// 0.0,
// MotionFrameYawInBodyRadians),
// new Twist2D(
// vxInMotion,
// vyInMotion,
// omega));
// // 将运动坐标系原点和前后几何控制点处的速度,
// // 转换为SendMotion需要的前后轴方向。
// var controlPointRadiusMeters =
// Math.Max(
// chassis.ControlPointRadius /
// 1000.0,
// 0.001);
// var frontVelocityY =
// vyInMotion +
// omega *
// controlPointRadiusMeters;
// var rearVelocityY =
// vyInMotion -
// omega *
// controlPointRadiusMeters;
// var frontSteeringRadians =
// Math.Atan2(
// frontVelocityY,
// vxInMotion);
// var rearSteeringRadians =
// Math.Atan2(
// rearVelocityY,
// vxInMotion);
// // 蟹行测试绕过M层ManualControl并直接调用SendMotion
// // 因此需要在C层同步应用蟹行虚拟几何比例和转向符号。
// if (IsCrabMotionFrame())
// {
// var geometryRatio =
// adapter.HalfTrackWidthMeters /
// adapter.HalfWheelBaseMeters;
// frontSteeringRadians =
// ConvertToCrabSteering(
// frontSteeringRadians,
// geometryRatio);
// rearSteeringRadians =
// ConvertToCrabSteering(
// rearSteeringRadians,
// geometryRatio);
// }
// var frontThetaDegrees =
// (float)AngleMath.RadiansToDegrees(
// frontSteeringRadians);
// var rearThetaDegrees =
// (float)AngleMath.RadiansToDegrees(
// rearSteeringRadians);
// var motionSpeed =
// (float)Math.Sqrt(
// vxInMotion * vxInMotion +
// vyInMotion * vyInMotion);
// commandAccepted =
// chassis.SendMotion(
// motionSpeed,
// frontThetaDegrees,
// rearThetaDegrees,
// interval);
// }
// else if (CommandBackend ==
// ChassisCommandBackend
// .SendXYThSpeed)
// {
// // 安全XYTh后端根据舵角误差统一压低驱动轮速。
// bodyTwist =
// FrameTransform2D
// .TransformTwistAtSamePoint(
// new Pose2D(
// 0.0,
// 0.0,
// MotionFrameYawInBodyRadians),
// new Twist2D(
// vxInMotion,
// vyInMotion,
// omega));
// var command = new ChassisCommand(
// PilotDefinition.Self.CarNum,
// bodyTwist);
// commandAccepted =
// adapter.Send(
// command,
// interval);
// }
// else
// {
// throw new InvalidOperationException(
// $"不支持的底盘命令后端:{CommandBackend}。");
// }
// if (!commandAccepted)
// throw new InvalidOperationException(
// "运动坐标系轨迹底盘解算失败:" +
// chassis
// .LastMotionDecomposeFailureReason);
// CommandObserver?.Invoke(
// (float)bodyTwist.VxMetersPerSecond,
// (float)bodyTwist.VyMetersPerSecond,
// (float)bodyTwist
// .OmegaRadiansPerSecond);
// yield return true;
// }
// }
// finally
// {
// adapter.StopImmediately();
// if (CommandBackend ==
// ChassisCommandBackend.SendMotion)
// {
// // 测试退出后恢复真实车体坐标系,避免影响后续测试。
// adapter.ResetToBodyFrame();
// }
// CommandObserver?.Invoke(0f, 0f, 0f);
// }
// yield return false;
// }
// // 判断当前运动坐标系是否为车体左侧朝前的蟹行坐标系。
// private bool IsCrabMotionFrame()
// {
// return Math.Abs(
// AngleMath.ShortestDifferenceRadians(
// Math.PI / 2.0,
// MotionFrameYawInBodyRadians)) <
// 1e-6;
// }
// // 按车体几何比例缩小蟹行转角。
// // +90°运动坐标系已经完成方向映射,此处不能再次反号。
// private double ConvertToCrabSteering(
// double normalSteeringRadians,
// double geometryRatio)
// {
// var crabSteeringRadians =
// Math.Atan(
// geometryRatio *
// Math.Tan(
// normalSteeringRadians));
// return Limit(
// crabSteeringRadians,
// MaximumVirtualSteeringRadians);
// }
// // 计算当前点在直线或圆弧上的参考点、切线和剩余距离。
// private void CalculateReference(
// Vector2 currentPosition,
// out double tangentYaw,
// out Vector2 referencePoint,
// out float remainingMillimeters,
// out double curvaturePerMeter)
// {
// var initialMotionYaw =
// InitialBodyYawRadians +
// MotionFrameYawInBodyRadians;
// if (PathKind == ReferencePathKind.Straight)
// {
// var tangent = new Vector2(
// (float)Math.Cos(initialMotionYaw),
// (float)Math.Sin(initialMotionYaw));
// var relative = currentPosition - StartPosition;
// var progress =
// Vector2.Dot(relative, tangent);
// var clampedProgress =
// Math.Max(
// 0f,
// Math.Min(progress, LengthMillimeters));
// tangentYaw = initialMotionYaw;
// referencePoint =
// StartPosition +
// tangent * clampedProgress;
// remainingMillimeters =
// Math.Max(
// 0f,
// LengthMillimeters - progress);
// curvaturePerMeter = 0.0;
// return;
// }
// if (PathKind == ReferencePathKind.SCurve)
// {
// CalculateSCurveReference(
// currentPosition,
// initialMotionYaw,
// out tangentYaw,
// out referencePoint,
// out remainingMillimeters,
// out curvaturePerMeter);
// return;
// }
// var center = GetArcCenter();
// var startRadialYaw =
// initialMotionYaw - Math.PI / 2.0;
// var radial = currentPosition - center;
// var currentRadialYaw =
// Math.Atan2(radial.Y, radial.X);
// var progressRadians =
// AngleMath.NormalizeRadians(
// currentRadialYaw - startRadialYaw);
// // 测试圆弧只有+90°,起点附近的轻微负噪声按0处理。
// if (progressRadians < 0.0)
// progressRadians = 0.0;
// var clampedProgressRadians =
// Math.Min(
// progressRadians,
// ArcSweepRadians);
// var referenceRadialYaw =
// startRadialYaw +
// clampedProgressRadians;
// referencePoint = center + new Vector2(
// RadiusMillimeters *
// (float)Math.Cos(referenceRadialYaw),
// RadiusMillimeters *
// (float)Math.Sin(referenceRadialYaw));
// tangentYaw =
// referenceRadialYaw + Math.PI / 2.0;
// remainingMillimeters =
// (float)Math.Max(
// 0.0,
// (ArcSweepRadians - progressRadians) *
// RadiusMillimeters);
// curvaturePerMeter =
// 1000.0 / RadiusMillimeters;
// }
// // 通过离散最近点和解析导数计算两段三次贝塞尔S曲线的参考状态。
// private void CalculateSCurveReference(
// Vector2 currentPosition,
// double initialMotionYaw,
// out double tangentYaw,
// out Vector2 referencePoint,
// out float remainingMillimeters,
// out double curvaturePerMeter)
// {
// const int nearestPointSamples = 200;
// var searchStart =
// Math.Max(
// 0.0,
// _lastSCurveProgress - 0.02);
// var bestProgress = _lastSCurveProgress;
// var bestDistanceSquared = double.MaxValue;
// for (var i = 0;
// i <= nearestPointSamples;
// i++)
// {
// var progress =
// searchStart +
// (1.0 - searchStart) *
// i / nearestPointSamples;
// EvaluateSCurve(
// progress,
// out var localPoint,
// out _,
// out _);
// var worldPoint =
// LocalPathPointToWorld(
// localPoint,
// initialMotionYaw);
// var distanceSquared =
// Vector2.DistanceSquared(
// currentPosition,
// worldPoint);
// if (distanceSquared <
// bestDistanceSquared)
// {
// bestDistanceSquared =
// distanceSquared;
// bestProgress = progress;
// }
// }
// // 轨迹进度不允许因定位噪声倒退,防止控制目标跳回上一段曲线。
// _lastSCurveProgress =
// Math.Max(
// _lastSCurveProgress,
// bestProgress);
// EvaluateSCurve(
// _lastSCurveProgress,
// out var bestLocalPoint,
// out var firstDerivative,
// out var secondDerivative);
// referencePoint =
// LocalPathPointToWorld(
// bestLocalPoint,
// initialMotionYaw);
// tangentYaw =
// initialMotionYaw +
// Math.Atan2(
// firstDerivative.Y,
// firstDerivative.X);
// var derivativeMagnitude =
// Math.Sqrt(
// firstDerivative.X *
// firstDerivative.X +
// firstDerivative.Y *
// firstDerivative.Y);
// if (derivativeMagnitude < 1e-6)
// {
// curvaturePerMeter = 0.0;
// }
// else
// {
// // 导数单位为mm,乘1000后将曲率从1/mm转换成1/m。
// curvaturePerMeter =
// (firstDerivative.X *
// secondDerivative.Y -
// firstDerivative.Y *
// secondDerivative.X) *
// 1000.0 /
// Math.Pow(
// derivativeMagnitude,
// 3.0);
// }
// remainingMillimeters =
// ApproximateSCurveRemainingLength(
// _lastSCurveProgress);
// }
// // 计算与普通4m S型测试完全一致的三段三次贝塞尔完整S曲线。
// private void EvaluateSCurve(
// double progress,
// out Vector2 point,
// out Vector2 firstDerivative,
// out Vector2 secondDerivative)
// {
// progress =
// Math.Max(
// 0.0,
// Math.Min(progress, 1.0));
// Vector2 p0;
// Vector2 p1;
// Vector2 p2;
// Vector2 p3;
// double t;
// if (progress <= 0.25)
// {
// t = progress * 4.0;
// p0 = new Vector2(0f, 0f);
// p1 = new Vector2(
// LengthMillimeters / 12f,
// 0f);
// p2 = new Vector2(
// LengthMillimeters / 6f,
// SCurveLateralOffsetMillimeters);
// p3 = new Vector2(
// LengthMillimeters * 0.25f,
// SCurveLateralOffsetMillimeters);
// }
// else if (progress <= 0.75)
// {
// t = (progress - 0.25) * 2.0;
// p0 = new Vector2(
// LengthMillimeters * 0.25f,
// SCurveLateralOffsetMillimeters);
// p1 = new Vector2(
// LengthMillimeters / 3f,
// SCurveLateralOffsetMillimeters);
// p2 = new Vector2(
// LengthMillimeters * 2f / 3f,
// -SCurveLateralOffsetMillimeters);
// p3 = new Vector2(
// LengthMillimeters * 0.75f,
// -SCurveLateralOffsetMillimeters);
// }
// else
// {
// t = (progress - 0.75) * 4.0;
// p0 = new Vector2(
// LengthMillimeters * 0.75f,
// -SCurveLateralOffsetMillimeters);
// p1 = new Vector2(
// LengthMillimeters * 5f / 6f,
// -SCurveLateralOffsetMillimeters);
// p2 = new Vector2(
// LengthMillimeters * 11f / 12f,
// 0f);
// p3 = new Vector2(
// LengthMillimeters,
// 0f);
// }
// var oneMinusT = 1.0 - t;
// point =
// p0 * (float)(
// oneMinusT *
// oneMinusT *
// oneMinusT) +
// p1 * (float)(
// 3.0 *
// oneMinusT *
// oneMinusT *
// t) +
// p2 * (float)(
// 3.0 *
// oneMinusT *
// t *
// t) +
// p3 * (float)(t * t * t);
// firstDerivative =
// (p1 - p0) *
// (float)(
// 3.0 *
// oneMinusT *
// oneMinusT) +
// (p2 - p1) *
// (float)(
// 6.0 *
// oneMinusT *
// t) +
// (p3 - p2) *
// (float)(3.0 * t * t);
// secondDerivative =
// (p2 - 2f * p1 + p0) *
// (float)(6.0 * oneMinusT) +
// (p3 - 2f * p2 + p1) *
// (float)(6.0 * t);
// }
// // 通过分段采样估算从当前S曲线进度到终点的实际弧长。
// private float ApproximateSCurveRemainingLength(
// double startProgress)
// {
// const int lengthSamples = 100;
// EvaluateSCurve(
// startProgress,
// out var previousPoint,
// out _,
// out _);
// var length = 0f;
// for (var i = 1;
// i <= lengthSamples;
// i++)
// {
// var progress =
// startProgress +
// (1.0 - startProgress) *
// i / lengthSamples;
// EvaluateSCurve(
// progress,
// out var point,
// out _,
// out _);
// length +=
// Vector2.Distance(
// previousPoint,
// point);
// previousPoint = point;
// }
// return length;
// }
// // 将以初始蟹行方向为X轴的局部路径点转换到Detour世界坐标。
// private Vector2 LocalPathPointToWorld(
// Vector2 localPoint,
// double initialMotionYaw)
// {
// var cos =
// (float)Math.Cos(initialMotionYaw);
// var sin =
// (float)Math.Sin(initialMotionYaw);
// return StartPosition + new Vector2(
// localPoint.X * cos -
// localPoint.Y * sin,
// localPoint.X * sin +
// localPoint.Y * cos);
// }
// // 获取蟹行左转圆弧圆心;它位于初始运动方向的左侧。
// public Vector2 GetArcCenter()
// {
// var initialMotionYaw =
// InitialBodyYawRadians +
// MotionFrameYawInBodyRadians;
// return StartPosition + new Vector2(
// -RadiusMillimeters *
// (float)Math.Sin(initialMotionYaw),
// RadiusMillimeters *
// (float)Math.Cos(initialMotionYaw));
// }
// // 获取圆弧测试的理论终点。
// public Vector2 GetArcDestination()
// {
// var initialMotionYaw =
// InitialBodyYawRadians +
// MotionFrameYawInBodyRadians;
// var startRadialYaw =
// initialMotionYaw - Math.PI / 2.0;
// var endRadialYaw =
// startRadialYaw + ArcSweepRadians;
// var center = GetArcCenter();
// return center + new Vector2(
// RadiusMillimeters *
// (float)Math.Cos(endRadialYaw),
// RadiusMillimeters *
// (float)Math.Sin(endRadialYaw));
// }
// // 根据剩余路径长度生成终点减速速度。
// private float CalculateSpeed(
// float remainingMillimeters)
// {
// if (remainingMillimeters >=
// SlowDistanceMillimeters)
// return CruiseSpeed;
// var ratio =
// remainingMillimeters /
// Math.Max(
// SlowDistanceMillimeters,
// 1f);
// return Math.Max(
// MinimumSpeed,
// CruiseSpeed * ratio);
// }
// private void ValidateParameters()
// {
// if (CruiseSpeed <= 0f ||
// !IsFinite(CruiseSpeed) ||
// LengthMillimeters <= 0f ||
// !IsFinite(LengthMillimeters) ||
// RadiusMillimeters <= 0f ||
// !IsFinite(RadiusMillimeters) ||
// SCurveLateralOffsetMillimeters <= 0f ||
// !IsFinite(
// SCurveLateralOffsetMillimeters) ||
// ArcSweepRadians <= 0.0 ||
// !IsFinite(ArcSweepRadians) ||
// SlowDistanceMillimeters <= 0f ||
// !IsFinite(SlowDistanceMillimeters) ||
// FinishDistanceMillimeters < 0f ||
// !IsFinite(FinishDistanceMillimeters) ||
// TrackingTimeoutSeconds <= 0f ||
// !IsFinite(TrackingTimeoutSeconds) ||
// MaximumVirtualSteeringRadians <= 0.0 ||
// MaximumVirtualSteeringRadians >=
// Math.PI / 2.0 ||
// !IsFinite(
// MaximumVirtualSteeringRadians))
// throw new ArgumentOutOfRangeException(
// "蟹行轨迹测试参数无效。");
// }
// private static double Limit(
// double value,
// double absoluteLimit)
// {
// return Math.Max(
// -absoluteLimit,
// Math.Min(value, absoluteLimit));
// }
// private static bool IsFinite(double value)
// {
// return
// !double.IsNaN(value) &&
// !double.IsInfinity(value);
// }
// }
// }