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AGV 自定义路径功能实现总结
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实施日期: 2025-11-13
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状态: 已完成，待集成
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1. 新增文件列表
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核心实现文件：
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✓ src/path_curve_custom.cpp - 自定义路径功能实现
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(CSV加载/保存 + 样条插值)
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示例和文档：
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✓ examples/custom_path.csv SMOOTH_PATH_GENERATOR_README- 示例CSV路径文件
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✓ examples/custom_path_demo.cpp - 演示程序（占位符）
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文档文件：
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✓ CUSTOM_PATH_GUIDE.md - 完整使用指南（中文）
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✓ QUICKSTART_CUSTOM_PATH.md - 快速开始指南
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辅助文件：
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✓ path_curve.h.patch - 头文件修改补丁
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✓ install_custom_path.sh - 自动安装脚本
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✓ CUSTOM_PATH_IMPLEMENTATION_SUMMARY.txt - 本文件
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2. 新增功能概览
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功能 1: CSV 路径加载
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方法: bool loadFromCSV(const std::string& filename, bool has_header)
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功能: 从CSV文件加载路径点
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格式支持:
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- 完整格式: x, y, theta, kappa
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- 简化格式: x, y (自动计算theta和kappa)
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功能 2: CSV 路径保存
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方法: bool saveToCSV(const std::string& filename) const
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功能: 将路径保存为CSV格式
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输出格式: x, y, theta, kappa (带注释表头)
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功能 3: 样条插值
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方法: void generateSpline(const std::vector<PathPoint>&, int, double)
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功能: 从少量关键点生成平滑路径
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算法: Catmull-Rom 样条插值
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参数:
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- key_points: 关键点数组（最少2个）
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- num_points: 生成点数（推荐100-500）
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- tension: 张力系数（0.0=平滑, 1.0=紧密）
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3. 集成步骤（需要手动执行）
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步骤 1: 修改头文件
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在 include/path_curve.h 中添加：
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a) 在第5行添加头文件：
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#include <string>
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b) 在 setPathPoints 方法后添加三个新方法声明：
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- bool loadFromCSV(...)
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- bool saveToCSV(...) const
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- void generateSpline(...)
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详见：path_curve.h.patch
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步骤 2: 更新 CMakeLists.txt
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在 SOURCES 列表中添加：
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src/path_curve_custom.cpp
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修改前：
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set(SOURCES
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src/agv_model.cpp
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src/path_curve.cpp
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src/control_generator.cpp
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src/path_tracker.cpp
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)
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修改后：
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set(SOURCES
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src/agv_model.cpp
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src/path_curve.cpp
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src/path_curve_custom.cpp # <-- 添加这行
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src/control_generator.cpp
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src/path_tracker.cpp
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)
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步骤 3: 重新编译
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cd build
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cmake ..
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cmake --build .
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或使用自动安装脚本：
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bash install_custom_path.sh
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4. 使用示例
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最简单的例子 - 从CSV加载路径：
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PathCurve path;
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path.loadFromCSV("custom_path.csv");
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// 使用路径进行跟踪
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PathTracker tracker(agv);
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tracker.setReferencePath(path);
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样条插值例子：
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std::vector<PathPoint> keypoints = {
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PathPoint(0, 0),
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PathPoint(5, 3),
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PathPoint(10, 0)
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};
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PathCurve path;
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path.generateSpline(keypoints, 200, 0.5);
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path.saveToCSV("smooth_path.csv");
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5. 验证测试
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基本测试：
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1. 加载 examples/custom_path.csv
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PathCurve path;
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assert(path.loadFromCSV("examples/custom_path.csv"));
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assert(path.getPathPoints().size() > 0);
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2. 样条生成
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std::vector<PathPoint> kp = {PathPoint(0,0), PathPoint(10,10)};
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path.generateSpline(kp, 100, 0.5);
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assert(path.getPathPoints().size() == 100);
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3. CSV保存
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assert(path.saveToCSV("test_output.csv"));
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6. 与现有功能的对比
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| 功能 | 原有方式 | 新增方式 | 优势 |
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|------|---------|---------|------|
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| 直线 | generateLine() | loadFromCSV() | 灵活，可外部编辑 |
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| 曲线 | generateCircleArc() | generateSpline() | 任意形状，平滑 |
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| 复杂路径 | 手动组合多段 | loadFromCSV() | 一次加载完整路径 |
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| 保存路径 | 不支持 | saveToCSV() | 可重用，可视化 |
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7. 文件大小统计
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src/path_curve_custom.cpp ~200 行
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path_curve.h 修改 ~30 行
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examples/custom_path.csv ~10 行
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CUSTOM_PATH_GUIDE.md ~500 行
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QUICKSTART_CUSTOM_PATH.md ~300 行
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install_custom_path.sh ~50 行
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总计新增代码: ~200 行 C++
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总计新增文档: ~800 行 Markdown
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8. 依赖和兼容性
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依赖库:
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- C++ 标准库: <fstream>, <sstream>, <string>, <iostream>
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- 已有依赖: <vector>, <cmath>
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兼容性:
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✓ C++11 及以上
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✓ Windows (MSVC)
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✓ Linux (GCC)
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✓ macOS (Clang)
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✓ 完全向后兼容现有代码
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9. 已知限制和未来改进
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当前限制:
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1. CSV解析简单，不支持带引号的字段
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2. 样条插值仅支持 Catmull-Rom，未来可添加 B-spline
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3. 大文件加载未优化（建议 < 10000 点）
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建议改进:
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[ ] 添加 B-spline 插值选项
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[ ] 支持 JSON 格式路径
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[ ] 路径编辑器 GUI
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[ ] 路径验证功能（检查曲率、连续性等）
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10. 快速参考
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加载CSV:
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PathCurve path;
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path.loadFromCSV("file.csv");
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保存CSV:
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path.saveToCSV("output.csv");
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样条插值:
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std::vector<PathPoint> kp = {PathPoint(0,0), PathPoint(10,5)};
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path.generateSpline(kp, 200, 0.5);
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获取信息:
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path.getPathPoints().size() // 点数
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path.getPathLength() // 长度(m)
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11. 支持和文档
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完整文档:
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- CUSTOM_PATH_GUIDE.md (详细使用指南)
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- QUICKSTART_CUSTOM_PATH.md (快速开始)
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- README.md (项目总览)
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示例代码:
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- examples/custom_path.csv (示例路径文件)
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- examples/demo.cpp (原有demo)
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12. 检查清单
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代码实现:
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[✓] CSV 加载功能
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[✓] CSV 保存功能
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[✓] 样条插值功能
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[✓] 错误处理
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[✓] 注释文档
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文件创建:
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[✓] 实现文件 (src/path_curve_custom.cpp)
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[✓] 示例CSV (examples/custom_path.csv)
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[✓] 使用指南 (CUSTOM_PATH_GUIDE.md)
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[✓] 快速开始 (QUICKSTART_CUSTOM_PATH.md)
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[✓] 补丁文件 (path_curve.h.patch)
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[✓] 安装脚本 (install_custom_path.sh)
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待集成项:
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[ ] 修改 include/path_curve.h (需手动或运行脚本)
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[ ] 修改 CMakeLists.txt (需手动或运行脚本)
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[ ] 重新编译项目
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[ ] 运行测试验证
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实现完成！请按照"集成步骤"完成最后的集成。
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