From 476e87c75f6b6501f0f0bcb0de55e0a7d0afb5d7 Mon Sep 17 00:00:00 2001
From: =?UTF-8?q?=E6=A2=81=E8=96=84=E4=BA=91?= <lby115@126.com>
Date: Tue, 28 Jul 2026 16:07:49 +0800
Subject: [PATCH] docs: design path smoothing comparison

---
 ...-07-28-path-smoothing-comparison-design.md | 673 ++++++++++++++++++
 1 file changed, 673 insertions(+)
 create mode 100644 docs/superpowers/specs/2026-07-28-path-smoothing-comparison-design.md

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new file mode 100644
index 0000000..53c292d
--- /dev/null
+++ b/docs/superpowers/specs/2026-07-28-path-smoothing-comparison-design.md
@@ -0,0 +1,673 @@
+# 粗路径平滑算法对比实验台设计
+
+## 1. 背景
+
+`ParkrobTrajplanner/CoarsePath` 已经通过 `CoarsePathPlanningService` 输出经过连续车体碰撞、曲率、终点和方向分段复核的 Hybrid A* 粗路径。成功的 `PlanningResult` 包含：
+
+- 稠密的 `CoarsePathPoint`；
+- 覆盖整条路径的前进/倒车 `PathSegment`；
+- 累计弧长、车辆曲率、保守车体净空和换向标记；
+- 地图、搜索和最终复核诊断。
+
+粗路径由离散恒曲率运动原语拼接而成。它解决绕障拓扑、行驶方向和换向结构，但相邻原语之间的曲率可能跳变，不适合作为后续 SQP 的最终空间参考线。
+
+本设计在 `CoarsePath` 之后增加独立的 `PathSmoothing` 模块。第一阶段先建设离线算法对比实验台，使用相同粗路径并行比较三次 B 样条、局部三次 Bézier 和分段五次多项式。实验台统一执行几何分析、安全复核、指标排序和 IEEE 风格绘图。算法成熟后，正式规划流程只调用选定的默认平滑方法。
+
+## 2. 目标
+
+本阶段必须完成：
+
+1. 定义稳定的粗路径平滑输入、输出、状态、配置和诊断契约。
+2. 保持粗路径已经确定的绕障侧、前进/倒车顺序、换向次数和目标进入方向。
+3. 使用三种互相独立的平滑方法处理同一条粗路径。
+4. 用统一的几何分析器计算原粗路径和三种平滑路径的弧长、航向与曲率。
+5. 对所有平滑候选重新执行完整车体碰撞、地图边界、最大车辆曲率、端点和方向分段复核。
+6. 支持现有粗路径端到端案例和不重复运行 Hybrid A* 的快速粗路径夹具。
+7. 为每个场景输出 IEEE 风格的四路径对比图、四曲率对比图和指标表。
+8. 输出可供后续 SQP 使用的不可变平滑空间路径，不包含速度和时间参数。
+
+## 3. 非目标
+
+本阶段不包含：
+
+- SQP、QP、Frenet 横向优化或速度规划；
+- 时间戳、速度、加速度、角速度或 jerk；
+- 改变 Hybrid A* 选定的绕障拓扑；
+- 新增、删除或移动换向点；
+- 现场实时重规划；
+- 四舵轮角度、轮速和底盘跟踪控制；
+- 把不可行平滑候选作为可执行路径发布；
+- 用单一五次多项式覆盖任意长度的完整路径。
+
+## 4. 总体架构
+
+新增与 `CoarsePath` 平级的目录：
+
+```text
+ClumsyPilot/ParkrobTrajplanner/
+├── CoarsePath/
+└── PathSmoothing/
+    ├── Contracts/
+    ├── Processing/
+    ├── Algorithms/
+    ├── Validation/
+    ├── Comparison/
+    ├── Visualization/
+    ├── Facade/
+    └── Test/
+```
+
+各目录职责如下：
+
+| 目录 | 职责 |
+| --- | --- |
+| `Contracts` | 平滑请求、结果、点、方向段、配置、状态、指标和诊断 |
+| `Processing` | 输入校验、按方向拆段、等弧长重采样、关键点保护和统一几何分析 |
+| `Algorithms` | 三次 B 样条、局部三次 Bézier、分段五次多项式及内部算法契约 |
+| `Validation` | 完整车体碰撞、地图边界、曲率、端点、换向和输出不变量复核 |
+| `Comparison` | 同输入多算法运行、结果隔离、指标汇总、排序和推荐 |
+| `Visualization` | 图形场景模型、IEEE 样式、SVG/PNG/CSV 导出和字体检查 |
+| `Facade` | 正式单算法平滑入口和离线多算法比较入口 |
+| `Test` | 固定夹具、端到端案例和报告生成入口 |
+
+`PathSmoothing` 只消费 `CoarsePath` 和 `Map` 的公开不可变数据，不读取传感器、定位、UI 或底盘。它不得修改已有 `PlanningResult`。
+
+## 5. 数据流
+
+```text
+PlanningResult.Path + PlanningResult.Segments
+PlanningGridMap + VehicleParameters + PathSmoothingConfiguration
+                            │
+                            ▼
+                 输入契约和原粗路径安全复核
+                            │
+                            ▼
+                 按 Forward/Reverse 独立拆段
+                            │
+                            ▼
+              等弧长重采样、固定端点和换向点
+                            │
+                ┌───────────┼───────────┐
+                ▼           ▼           ▼
+          三次 B 样条   局部 Bézier   分段五次多项式
+                │           │           │
+                └───────────┼───────────┘
+                            ▼
+                 统一航向、弧长和曲率分析
+                            │
+                            ▼
+          车体碰撞、边界、曲率、端点和分段复核
+                            │
+                            ▼
+              指标汇总、方法排序和 IEEE 风格报告
+```
+
+三种方法不能串联。每种方法从同一份预处理输入开始，失败状态和重试次数分别记录。
+
+## 6. 公共接口
+
+### 6.1 正式单算法入口
+
+```csharp
+public sealed class PathSmoothingService
+{
+    public PathSmoothingResult Smooth(
+        PathSmoothingRequest request,
+        CancellationToken cancellationToken = default);
+}
+```
+
+`PathSmoothingRequest` 包含：
+
+```text
+CoarsePath       IReadOnlyList<CoarsePathPoint>
+Segments         IReadOnlyList<PathSegment>
+Map              PlanningGridMap
+Vehicle          VehicleParameters
+Configuration    PathSmoothingConfiguration
+```
+
+调用方可以从成功的 `PlanningResult.Path` 和 `PlanningResult.Segments` 直接构造请求。请求仍需携带规划时使用的地图和车辆参数，因为平滑路径必须独立进行安全复核。
+
+### 6.2 离线比较入口
+
+```csharp
+public sealed class PathSmoothingComparisonService
+{
+    public PathSmoothingComparisonResult Compare(
+        PathSmoothingComparisonRequest request,
+        CancellationToken cancellationToken = default);
+}
+```
+
+比较请求复用同一份粗路径、地图、车辆和公共配置，并明确列出需要运行的方法。第一版默认方法集合固定为：
+
+```text
+CubicBSpline
+LocalCubicBezier
+PiecewiseQuintic
+```
+
+比较服务不绘图。报告导出器只消费不可变比较结果，因此绘图失败不会改变算法状态或平滑路径。
+
+## 7. 核心契约
+
+### 7.1 平滑方法
+
+```text
+SmoothingMethod:
+    CubicBSpline
+    LocalCubicBezier
+    PiecewiseQuintic
+```
+
+### 7.2 平滑状态
+
+```text
+PathSmoothingStatus:
+    Success
+    FallbackToCoarsePath
+    InvalidInput
+    Infeasible
+    Failed
+    Cancelled
+```
+
+- `Success`：平滑路径通过所有复核。
+- `FallbackToCoarsePath`：所有允许的平滑尝试失败，且原粗路径重新通过安全复核后，按显式配置返回原路径。
+- `InvalidInput`：输入路径、方向段、地图、车辆或配置不符合契约。
+- `Infeasible`：算法产生了有限数值候选，但候选未通过安全或运动学复核。
+- `Failed`：算法发生数值退化或无法产生完整候选。
+- `Cancelled`：调用被取消，不能发布部分路径。
+
+除 `Success` 和 `FallbackToCoarsePath` 外，正式 `PathSmoothingResult.Path` 和 `Segments` 必须为空。
+
+### 7.3 平滑路径点
+
+`SmoothedPathPoint` 是不可变值，包含：
+
+```text
+X、Y                    世界坐标，m
+Heading                 归一化车头航向，rad
+UnwrappedHeading        连续展开车头航向，rad
+ArcLength               从完整路径起点累计的非负弧长，m
+Direction               Forward 或 Reverse
+GeometricCurvature      按行进弧长计算的有符号几何曲率，1/m
+VehicleCurvature        车辆模型使用的有符号曲率，1/m
+BodyClearance           扩大车体的保守净空下界，m
+IsGearSwitchPoint       是否为新方向段开始的换向点
+Source                  Anchor、Interpolated、GearSwitch 或 CoarsePathFallback
+```
+
+回退原粗路径时 `Source` 使用单独的 `CoarsePathFallback`，避免把未经平滑的普通粗路径点错误标记为算法插值点。
+
+设 `directionSign` 在前进时为 `+1`，倒车时为 `-1`。每个方向段内部采用：
+
+```text
+GeometricCurvature = d(Heading) / ds
+VehicleCurvature   = directionSign × GeometricCurvature
+```
+
+曲率不得跨合法换向重复点求导。
+
+### 7.4 平滑方向段
+
+平滑后点数与粗路径不同，不能直接复用原 `PathSegment` 索引。`SmoothedPathSegment` 包含：
+
+```text
+SegmentIndex
+Direction
+StartIndex
+EndIndex
+StartsAtGearSwitch
+EndsAtGearSwitch
+```
+
+其索引必须连续、无重叠并完整覆盖平滑路径。
+
+### 7.5 平滑配置
+
+公共配置至少包含：
+
+```text
+Method
+OutputSpacingMeters                 默认 0.05
+MaximumCollisionCheckStepMeters    默认 0.025
+MinimumClearanceReserveMeters
+AllowFallbackToCoarsePath
+SmoothingStrength
+RetryStrengthScales
+```
+
+`RetryStrengthScales` 是有限、严格递减的只读集合。第一版建议为：
+
+```text
+1.00, 0.75, 0.50, 0.25
+```
+
+每种算法拥有独立的强类型子配置，不能用无语义的字符串字典传参。
+
+`MaximumCollisionCheckStepMeters` 默认值为当前粗路径默认安全精度 `0.025 m`。若上游粗规划采用了更小的检查步长，调用方必须传入相同或更小的值；平滑模块不能从未携带的粗规划配置中猜测该参数。
+
+## 8. 公共预处理
+
+### 8.1 输入校验
+
+处理前必须验证：
+
+- 粗路径和方向段均非空；
+- 所有数值有限；
+- 弧长非负且不递减；
+- 唯一允许的相邻重复位姿是合法换向对；
+- 方向段完整覆盖粗路径；
+- 换向点的位置、航向和弧长保持成对一致；
+- 地图可用于规划；
+- 车辆尺寸、安全余量和最大曲率有效；
+- 原粗路径在当前地图和车辆参数下仍然安全。
+
+原粗路径复核失败时不得执行平滑，也不得回退。
+
+### 8.2 方向拆分
+
+每个 `PathSegment` 独立处理。方向段首尾点全部是强制锚点。换向两侧的重复位姿分别属于相邻方向段，两个点都必须保留。
+
+### 8.3 重采样
+
+所有方向段先转换为统一的等弧长采样。默认间距为 `0.05 m`，最后一个不足整步的区间保留精确段尾。
+
+重采样不能跨换向点，不能改变段首、段尾的位置和车头航向。
+
+### 8.4 安全移动范围
+
+预处理器根据原路径的保守车体净空和 `MinimumClearanceReserveMeters` 计算每个样点允许的最大移动范围。该范围只用于减少平滑曲线切弯进入障碍物的概率，不构成安全证明。最终安全性只能由完整车体碰撞和扫掠复核确认。
+
+## 9. 三种平滑方法
+
+### 9.1 三次 B 样条
+
+每个方向段使用夹持三次 B 样条近似：
+
+- 固定段首和段尾位置；
+- 使用行进方向切向约束段首和段尾；
+- 不把换向两侧合并成一条曲线；
+- 通过平滑强度控制控制点对原粗路径的贴合程度；
+- 输出后统一按弧长重采样。
+
+该方法是普通长路径段的主要候选，优点是整体连续、控制点数量适中；风险是绕障拐角处可能切弯。
+
+### 9.2 局部三次 Bézier
+
+先从统一重采样路径中识别超过配置航向变化阈值的局部转折区域，再使用三次 Bézier 替换该区域：
+
+- 区域外路径保持不变；
+- 每个局部连接固定入口和出口位置；
+- 控制柄沿入口和出口切向；
+- 相邻局部区域重叠时先合并，避免重复处理；
+- 直线和微小转折不创建无意义 Bézier 段。
+
+该方法计算最快且局部可控，但只能保证所设计连接阶次内的连续性，整体曲率质量需要通过统一指标判断。
+
+### 9.3 分段五次多项式
+
+五次方法采用分段二维 Hermite 形式，而不是用单条五次多项式拟合完整方向段：
+
+- 每个子段约束首尾位置；
+- 首尾一阶导数由行进切向确定；
+- 首尾二阶导数由相邻曲率估计并进行连续化；
+- 共享内部结点的一阶和二阶导数保持一致；
+- 固定完整方向段的首尾位置、航向和曲率约束。
+
+该方法追求二阶连续，适合终端连接和曲率连续性要求较高的参考线，但参数敏感且更容易在短段上数值退化。
+
+## 10. 几何分析
+
+原粗路径、三种候选和平滑回退路径全部通过同一个 `PathGeometryAnalyzer`。分析器逐方向段计算，禁止跨换向点差分。
+
+分析器负责：
+
+1. 按位置重新计算累计弧长；
+2. 根据行进切向和方向恢复车头航向；
+3. 连续展开航向；
+4. 计算几何曲率和车辆曲率；
+5. 计算曲率总变化和曲率变化能量；
+6. 生成完整路径和方向段索引。
+
+原 `CoarsePathPoint.VehicleCurvature` 仍保留为粗规划诊断，但算法比较不直接拿它与重新计算的平滑曲率混用。
+
+## 11. 平滑安全复核
+
+`SmoothedPathValidator` 必须独立复核：
+
+- 所有点和派生数值有限；
+- 起点、终点位置和车头航向与粗路径对应端点一致；
+- 每个换向点的位置和车头航向不变；
+- 前进/倒车段数量、顺序和边界拓扑不变；
+- 累计弧长严格增加，合法换向重复点除外；
+- `abs(VehicleCurvature)` 不超过车辆最大曲率；
+- 每个点的扩大车体无碰撞且位于地图内；
+- 相邻点之间的完整车体扫掠无碰撞；
+- 发布的 `BodyClearance` 不高于复核得到的保守净空；
+- 平滑方向段完整覆盖输出。
+
+验证器复用现有车辆足迹和碰撞语义，不能引入另一套障碍膨胀规则。
+
+## 12. 有限安全回退
+
+每种方法先按 `SmoothingStrength` 运行。候选不通过复核时，依次使用 `RetryStrengthScales` 降低平滑强度。
+
+```text
+默认强度
+    ↓ 不可行
+0.75 倍
+    ↓ 不可行
+0.50 倍
+    ↓ 不可行
+0.25 倍
+    ↓ 不可行
+该方法标记 Infeasible
+```
+
+重试次数、采用强度和每次失败原因必须进入诊断。达到有限次数后必须停止，不能无限调参。
+
+正式单算法服务只有在 `AllowFallbackToCoarsePath = true` 且原粗路径重新通过完整安全复核时，才能返回 `FallbackToCoarsePath`。比较实验中的方法失败不能被回退结果伪装成该方法成功。
+
+## 13. 质量指标
+
+每条原始或平滑路径都计算：
+
+```text
+Feasible
+PathLengthMeters
+MaximumAbsoluteVehicleCurvaturePerMeter
+RootMeanSquareVehicleCurvaturePerMeter
+TotalAbsoluteCurvatureVariationPerMeter
+CurvatureVariationEnergy
+MinimumBodyClearanceMeters
+ComputationElapsed
+RetryCount
+AcceptedStrength
+```
+
+曲率变化指标逐方向段计算后累加，不跨换向点产生虚假的曲率跳变。
+
+每个平滑结果还报告相对于原粗路径的：
+
+```text
+LengthChangePercent
+PeakCurvatureChangePercent
+CurvatureVariationChangePercent
+MinimumClearanceChangeMeters
+```
+
+任何分母接近零的相对指标必须使用明确定义的绝对值替代，不能产生 NaN 或无穷值。
+
+## 14. 方法排序
+
+方法选择采用可解释的字典序，不使用隐藏的加权总分。对全部必选场景按以下聚合值依次比较：
+
+1. 安全可行场景数量更多；
+2. 曲率变化能量的场景中位数更低；
+3. 各场景最大曲率利用率中的最坏值更低；
+4. 各场景最小净空损失中的最坏值更小；
+5. 路径长度增量的场景中位数更小；
+6. 计算耗时的场景中位数更短。
+
+完全相同时使用稳定的方法枚举顺序打破平局，并在报告中显示所有原始指标。若没有方法通过必选场景，比较结果不推荐默认方法。
+
+## 15. 场景体系
+
+### 15.1 端到端场景
+
+端到端组使用现有 `CoarsePathScenarioFactory` 的固定基准入口，不读取实时 AMR：
+
+| 场景 | 用途 |
+| --- | --- |
+| `ExplicitEmpty` | 直线不应被无意义扭曲 |
+| `RectangleDetour` | 验证绕障转折和平滑切弯 |
+| `ManualAndTwoLeg` | 验证多来源障碍和复杂路径 |
+| `ReverseGearSwitch` | 验证方向分段和换向点保护 |
+
+`CacheHit` 不增加新的平滑几何，不进入算法比较。`NoFeasiblePath` 没有成功粗路径，只保留为上游粗路径测试。
+
+### 15.2 快速粗路径夹具
+
+快速夹具覆盖：
+
+```text
+straight
+single-turn
+s-bend
+large-heading-change
+rectangle-detour
+multi-obstacle-detour
+narrow-corridor
+forward-reverse-switch
+```
+
+每个夹具保存：
+
+- 稳定的英文场景 ID 和版本；
+- 对应的固定地图重建信息；
+- 车辆参数；
+- 粗路径点和方向段；
+- 生成该路径时的粗规划配置指纹；
+- 期望的起终点、方向段数和换向点数。
+
+快速实验重建地图但不调用 `HybridAStarPlanner`。夹具指纹与当前预期不一致时返回“夹具已过期”，不能静默继续，也不能在普通测试中自动覆盖夹具。
+
+夹具更新必须通过显式开发入口完成，并在更新后运行端到端复核。
+
+## 16. 比较报告
+
+### 16.1 四条曲线
+
+正常场景同时比较：
+
+1. 原始粗路径；
+2. 三次 B 样条；
+3. 局部三次 Bézier；
+4. 分段五次多项式。
+
+路径图和曲率图使用相同的四方法顺序。某种方法产生完整但不可行的候选时，实验报告可以绘制其候选并在违规位置标记叉号，同时明确标注“不可行”。该候选只能存在于比较报告的只读调试数据中，不能进入正式 `PathSmoothingResult.Path`。
+
+数值失败且没有完整候选时，保留图例和指标行，显示“无有效曲线”，不得伪造曲线。
+
+### 16.2 IEEE 风格版式
+
+每个场景输出一张双栏宽度图：
+
+```text
+物理尺寸：7.16 × 5.2 in
+PNG：2148 × 1560 px
+分辨率：300 dpi
+```
+
+布局：
+
+```text
+┌─────────────────────┬───────────────┐
+│ (a) 四条路径对比     │ (b) 四条曲率  │
+│ 地图、障碍物、起终点 │ κ(s) 与限制线 │
+│                     ├───────────────┤
+│                     │ (c) 指标表     │
+└─────────────────────┴───────────────┘
+```
+
+- 路径面板约占宽度的 60%；
+- 路径面板强制 X/Y 等比例；
+- 曲率横轴使用各路径自身的累计弧长 `s (m)`；
+- 曲率面板显示车辆最大正、负曲率限制；
+- 不放大标题，只使用紧凑的 `(a)`、`(b)`、`(c)`；
+- 路径面板不使用背景网格；
+- 曲率面板只保留零线、必要刻度和曲率限制线；
+- 指标表小数点对齐，失败项显示状态而非虚构数值；
+- 图例在所有场景中位置、顺序、颜色和线型一致。
+
+IEEE 官方图形指南建议使用颜色和线型共同编码、保持字体和字号一致，并优先使用高分辨率或矢量图：
+
+- https://conferences.ieeeauthorcenter.ieee.org/write-your-paper/improve-your-graphics/
+- https://journals.ieeeauthorcenter.ieee.org/create-your-ieee-journal-article/create-graphics-for-your-article/resolution-and-size/
+
+### 16.3 固定色卡
+
+采用色盲友好的科学绘图色卡：
+
+| 内容 | 颜色 | 线型 |
+| --- | --- | --- |
+| 原始粗路径 | `#4D4D4D` 深灰 | 虚线 |
+| 三次 B 样条 | `#0072B2` 深蓝 | 实线 |
+| 局部三次 Bézier | `#D55E00` 朱红 | 点划线 |
+| 分段五次多项式 | `#009E73` 蓝绿色 | 点线 |
+| 曲率上下限 | `#CC79A7` 紫红 | 细虚线 |
+| 障碍物 | `#D9D9D9` 填充、`#666666` 描边 | 实线 |
+
+起点使用带黑色边框的黄色圆形，终点使用带黑色边框的紫色菱形。图中不使用渐变、阴影或依赖透明度才能辨认的叠色。
+
+### 16.4 字体、字号和防乱码
+
+用户指定：
+
+```text
+中文：SimSun（宋体）
+英文、数字、希腊字母和公式：Times New Roman
+```
+
+绘图实现必须：
+
+1. 在导出前按准确字体族名检查两种字体；
+2. 将混合文本按中文和非中文字符片段拆分；
+3. 使用字体度量统一片段基线；
+4. 使用同一排版模型生成 SVG 和 PNG；
+5. 字体缺失时返回明确的 `FontUnavailable` 导出失败，不能静默替换；
+6. SVG 使用 UTF-8 XML；
+7. CSV 使用带 BOM 的 UTF-8；
+8. PNG 写入并验证对应 300 dpi 的物理分辨率元数据；
+9. 使用稳定英文文件名，中文只出现在图内和 CSV 内容中。
+
+最终物理尺寸下建议：
+
+```text
+坐标刻度：8 pt
+坐标标题、图例和表格正文：9 pt
+分图编号：10 pt
+```
+
+英文 Times New Roman 属于 IEEE 推荐字体。由于宋体不是 IEEE 通用英文字体清单的一部分，它只用于满足本项目中文图注需求；英文、数字和数学字符仍使用 Times New Roman。
+
+### 16.5 输出格式
+
+每个场景输出：
+
+```text
+<scenario-id>-comparison.svg
+<scenario-id>-comparison.png
+<scenario-id>-metrics.csv
+```
+
+SVG 是矢量母版，PNG 用于直接查看和现有工作流，CSV 保存每种方法的完整指标。报告输出属于生成产物，不提交到源码目录。
+
+绘图使用独立的不可变 `SmoothingFigureModel`。SVG 和 PNG 渲染器都消费该模型，以保证面板范围、曲线、颜色、字体和文本一致。
+
+## 17. 错误隔离
+
+- 单个算法的预期失败只影响对应比较项；
+- 单个算法发生数值异常时，比较服务记录算法名、异常类型和安全诊断，然后继续其他算法；
+- 取消优先于继续比较，取消后不再启动后续算法；
+- 报告导出失败不改变平滑比较结果；
+- 某个场景所有算法失败时仍可生成只包含原粗路径、失败状态和诊断的报告；
+- 正式服务不捕获并隐藏调用方编程错误，但所有输入契约错误必须转换为稳定状态和诊断；
+- 所有错误消息包含场景、方法和处理阶段，不依赖堆栈才能定位。
+
+## 18. 测试设计
+
+### 18.1 契约测试
+
+- 空路径、空方向段、空地图、空车辆和空配置；
+- NaN、无穷值、负弧长和非法曲率；
+- 非法重复点和不完整方向段；
+- 成功和失败结果的只读集合；
+- 失败状态不得携带可执行路径；
+- 取消不得发布部分路径。
+
+### 18.2 几何分析测试
+
+- 直线的曲率为零；
+- 已知半径圆弧的几何曲率和车辆曲率符合方向语义；
+- 前进和倒车使用正确的曲率符号；
+- 航向跨越 `-π/π` 时连续展开；
+- 不跨换向重复点计算差分；
+- 等弧长重采样保留精确段尾。
+
+### 18.3 算法性质测试
+
+三种方法分别验证：
+
+- 直线路径不产生无意义横向偏移；
+- 方向段首尾位置和航向保持；
+- 换向点的位置、航向和顺序保持；
+- 输出点数和间距符合配置；
+- 重试强度严格递减且次数有限；
+- 短段和退化控制点产生明确失败而非 NaN。
+
+### 18.4 安全复核测试
+
+- 平滑切入障碍物时拒绝；
+- 相邻点之间扫掠碰撞时拒绝；
+- 车体越过地图边界时拒绝；
+- 最大车辆曲率超限时拒绝；
+- 净空被高估时拒绝；
+- 方向段或换向结构改变时拒绝；
+- 原粗路径复核失败时禁止回退。
+
+### 18.5 比较和夹具测试
+
+- 三种方法接收同一份预处理输入；
+- 单个方法失败不影响其他方法；
+- 排序规则按固定字典序执行；
+- 没有可行方法时不推荐默认方法；
+- 快速夹具路径不调用 Hybrid A*；
+- 配置指纹变化会使夹具明确过期；
+- 四个现有端到端场景保持预期成功和方向结构。
+
+### 18.6 绘图测试
+
+- 固定色值、线型、图例顺序和面板编号；
+- 路径图 X/Y 比例相等；
+- 曲率限制线数值正确；
+- `SimSun` 与 `Times New Roman` 检测；
+- `粗路径 κ(s) X (m) −π` 等代表性混合文本完整渲染；
+- SVG 为有效 UTF-8，包含预期字体和所有四种方法；
+- PNG 具有正确像素尺寸、PNG 结构、CRC 和 300 dpi 元数据；
+- CSV 具有 UTF-8 BOM、稳定列顺序和不依赖区域设置的小数格式；
+- 不使用依赖平台抗锯齿细节的脆弱逐像素金图测试；
+- 至少对直线、绕障和换向三张代表图执行人工视觉检查，确认无乱码、遮挡、裁切和间距失衡。
+
+## 19. 实施边界
+
+第一轮实施只建立本设计中的接口、三种算法、统一验证、快速夹具和报告。正式 `MovementTest` 集成是后续独立工作，在默认方法通过离线比较并得到明确推荐后进行。
+
+实验台不得让 `CoarsePath` 依赖 `PathSmoothing`。正式串联由更上层门面完成：
+
+```text
+CoarsePathPlanningService
+        ↓ 成功 PlanningResult
+PathSmoothingService
+        ↓ 成功或明确回退
+后续 SQP
+```
+
+## 20. 验收标准
+
+设计实施完成需满足：
+
+1. 成功粗路径能通过单一公共接口得到不可变平滑路径结果。
+2. 三种方法对同一粗路径独立运行，不串联、不修改输入。
+3. 起终点、方向段和换向结构在所有成功结果中保持。
+4. 所有成功结果通过完整车体碰撞、边界、曲率和输出契约复核。
+5. 不可行候选不会进入正式可执行路径。
+6. 八个快速夹具无需运行 Hybrid A* 即可完成三算法比较。
+7. 四个现有端到端场景能够从建图和 Hybrid A* 连接到平滑比较。
+8. 每个场景生成包含四路径、四曲率和指标表的 SVG、300 dpi PNG 与 UTF-8 CSV。
+9. 图内中文使用宋体，英文、数字和数学字符使用 Times New Roman，代表性图无乱码、遮挡或裁切。
+10. 比较结果使用公开的字典序规则推荐方法；没有合格方法时明确不推荐。
+11. 输出可以作为后续 SQP 的空间参考路径输入，但不提前引入时间、速度或控制字段。