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2025-11-17 09:13:16 +08:00
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.claude/settings.local.json
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@@ -10,7 +10,8 @@
"Bash(chmod:*)",
"Bash(./scripts/archive_bug_fix.sh:*)",
"Bash(cmake --build:*)",
"Bash(cmake:*)"
"Bash(cmake:*)",
"Bash(git commit -m \"$(cat <<''EOF''\n修复 .gitignore 和 CMakeLists.txt 构建配置\n\n- 修复 .gitignore 忽略所有 txt 文件的问题，改为只忽略特定目录\n- 修复 CMakeLists.txt 中 Curtis 控制器链接错误，改用 .lib 文件\n- 确保 CMakeLists.txt 不被 git 忽略\n\n🤖 Generated with [Claude Code](https://claude.com/claude-code)\n\nCo-Authored-By: Claude <noreply@anthropic.com>\nEOF\n)\")"
],
"deny": [],
"ask": []

260
docs/custom_path/CUSTOM_PATH_IMPLEMENTATION_SUMMARY.txt Normal file
View File

@@ -0,0 +1,260 @@
================================================================================
AGV 自定义路径功能实现总结
================================================================================
实施日期: 2025-11-13
状态: 已完成，待集成
================================================================================
1. 新增文件列表
================================================================================
核心实现文件：
✓ src/path_curve_custom.cpp - 自定义路径功能实现
(CSV加载/保存 + 样条插值)
示例和文档：
✓ examples/custom_path.csv SMOOTH_PATH_GENERATOR_README- 示例CSV路径文件
✓ examples/custom_path_demo.cpp - 演示程序（占位符）
文档文件：
✓ CUSTOM_PATH_GUIDE.md - 完整使用指南（中文）
✓ QUICKSTART_CUSTOM_PATH.md - 快速开始指南
辅助文件：
✓ path_curve.h.patch - 头文件修改补丁
✓ install_custom_path.sh - 自动安装脚本
✓ CUSTOM_PATH_IMPLEMENTATION_SUMMARY.txt - 本文件
================================================================================
2. 新增功能概览
================================================================================
功能 1: CSV 路径加载
方法: bool loadFromCSV(const std::string& filename, bool has_header)
功能: 从CSV文件加载路径点
格式支持:
- 完整格式: x, y, theta, kappa
- 简化格式: x, y (自动计算theta和kappa)
功能 2: CSV 路径保存
方法: bool saveToCSV(const std::string& filename) const
功能: 将路径保存为CSV格式
输出格式: x, y, theta, kappa (带注释表头)
功能 3: 样条插值
方法: void generateSpline(const std::vector<PathPoint>&, int, double)
功能: 从少量关键点生成平滑路径
算法: Catmull-Rom 样条插值
参数:
- key_points: 关键点数组（最少2个）
- num_points: 生成点数（推荐100-500）
- tension: 张力系数（0.0=平滑, 1.0=紧密）
================================================================================
3. 集成步骤（需要手动执行）
================================================================================
步骤 1: 修改头文件
--------------------------------------
在 include/path_curve.h 中添加：
a) 在第5行添加头文件：
#include <string>
b) 在 setPathPoints 方法后添加三个新方法声明：
- bool loadFromCSV(...)
- bool saveToCSV(...) const
- void generateSpline(...)
详见：path_curve.h.patch
步骤 2: 更新 CMakeLists.txt
--------------------------------------
在 SOURCES 列表中添加：
src/path_curve_custom.cpp
修改前：
set(SOURCES
src/agv_model.cpp
src/path_curve.cpp
src/control_generator.cpp
src/path_tracker.cpp
)
修改后：
set(SOURCES
src/agv_model.cpp
src/path_curve.cpp
src/path_curve_custom.cpp # <-- 添加这行
src/control_generator.cpp
src/path_tracker.cpp
)
步骤 3: 重新编译
--------------------------------------
cd build
cmake ..
cmake --build .
或使用自动安装脚本：
bash install_custom_path.sh
================================================================================
4. 使用示例
================================================================================
最简单的例子 - 从CSV加载路径：
--------------------------------------
PathCurve path;
path.loadFromCSV("custom_path.csv");
// 使用路径进行跟踪
PathTracker tracker(agv);
tracker.setReferencePath(path);
样条插值例子：
--------------------------------------
std::vector<PathPoint> keypoints = {
PathPoint(0, 0),
PathPoint(5, 3),
PathPoint(10, 0)
};
PathCurve path;
path.generateSpline(keypoints, 200, 0.5);
path.saveToCSV("smooth_path.csv");
================================================================================
5. 验证测试
================================================================================
基本测试：
1. 加载 examples/custom_path.csv
PathCurve path;
assert(path.loadFromCSV("examples/custom_path.csv"));
assert(path.getPathPoints().size() > 0);
2. 样条生成
std::vector<PathPoint> kp = {PathPoint(0,0), PathPoint(10,10)};
path.generateSpline(kp, 100, 0.5);
assert(path.getPathPoints().size() == 100);
3. CSV保存
assert(path.saveToCSV("test_output.csv"));
================================================================================
6. 与现有功能的对比
================================================================================
| 功能 | 原有方式 | 新增方式 | 优势 |
|------|---------|---------|------|
| 直线 | generateLine() | loadFromCSV() | 灵活，可外部编辑 |
| 曲线 | generateCircleArc() | generateSpline() | 任意形状，平滑 |
| 复杂路径 | 手动组合多段 | loadFromCSV() | 一次加载完整路径 |
| 保存路径 | 不支持 | saveToCSV() | 可重用，可视化 |
================================================================================
7. 文件大小统计
================================================================================
src/path_curve_custom.cpp ~200 行
path_curve.h 修改 ~30 行
examples/custom_path.csv ~10 行
CUSTOM_PATH_GUIDE.md ~500 行
QUICKSTART_CUSTOM_PATH.md ~300 行
install_custom_path.sh ~50 行
总计新增代码: ~200 行 C++
总计新增文档: ~800 行 Markdown
================================================================================
8. 依赖和兼容性
================================================================================
依赖库:
- C++ 标准库: <fstream>, <sstream>, <string>, <iostream>
- 已有依赖: <vector>, <cmath>
兼容性:
✓ C++11 及以上
✓ Windows (MSVC)
✓ Linux (GCC)
✓ macOS (Clang)
✓ 完全向后兼容现有代码
================================================================================
9. 已知限制和未来改进
================================================================================
当前限制:
1. CSV解析简单，不支持带引号的字段
2. 样条插值仅支持 Catmull-Rom，未来可添加 B-spline
3. 大文件加载未优化（建议 < 10000 点）
建议改进:
[ ] 添加 B-spline 插值选项
[ ] 支持 JSON 格式路径
[ ] 路径编辑器 GUI
[ ] 路径验证功能（检查曲率、连续性等）
================================================================================
10. 快速参考
================================================================================
加载CSV:
PathCurve path;
path.loadFromCSV("file.csv");
保存CSV:
path.saveToCSV("output.csv");
样条插值:
std::vector<PathPoint> kp = {PathPoint(0,0), PathPoint(10,5)};
path.generateSpline(kp, 200, 0.5);
获取信息:
path.getPathPoints().size() // 点数
path.getPathLength() // 长度(m)
================================================================================
11. 支持和文档
================================================================================
完整文档:
- CUSTOM_PATH_GUIDE.md (详细使用指南)
- QUICKSTART_CUSTOM_PATH.md (快速开始)
- README.md (项目总览)
示例代码:
- examples/custom_path.csv (示例路径文件)
- examples/demo.cpp (原有demo)
================================================================================
12. 检查清单
================================================================================
代码实现:
[✓] CSV 加载功能
[✓] CSV 保存功能
[✓] 样条插值功能
[✓] 错误处理
[✓] 注释文档
文件创建:
[✓] 实现文件 (src/path_curve_custom.cpp)
[✓] 示例CSV (examples/custom_path.csv)
[✓] 使用指南 (CUSTOM_PATH_GUIDE.md)
[✓] 快速开始 (QUICKSTART_CUSTOM_PATH.md)
[✓] 补丁文件 (path_curve.h.patch)
[✓] 安装脚本 (install_custom_path.sh)
待集成项:
[ ] 修改 include/path_curve.h (需手动或运行脚本)
[ ] 修改 CMakeLists.txt (需手动或运行脚本)
[ ] 重新编译项目
[ ] 运行测试验证
================================================================================
实现完成！请按照"集成步骤"完成最后的集成。
================================================================================

283
docs/custom_path/REFERENCE_PATH_SUMMARY.txt Normal file
View File

@@ -0,0 +1,283 @@
AGV 路径跟踪项目 - 参考路径实现完整分析
============================================================
1. 参考路径相关文件
============================================================
核心文件：
C:/work/AGV/AGV运动规划/agv_path_tracking/include/path_curve.h
C:/work/AGV/AGV运动规划/agv_path_tracking/src/path_curve.cpp
C:/work/AGV/AGV运动规划/agv_path_tracking/include/path_tracker.h
C:/work/AGV/AGV运动规划/agv_path_tracking/src/path_tracker.cpp
示例文件：
C:/work/AGV/AGV运动规划/agv_path_tracking/examples/demo.cpp
C:/work/AGV/AGV运动规划/agv_path_tracking/examples/generate_data.cpp
数据结构文件：
C:/work/AGV/AGV运动规划/agv_path_tracking/include/agv_model.h
C:/work/AGV/AGV运动规划/agv_path_tracking/include/control_generator.h
2. 路径数据结构
============================================================
2.1 PathPoint 结构体：
struct PathPoint {
double x; // x坐标（米）
double y; // y坐标（米）
double theta; // 切线方向角（弧度）
double kappa; // 曲率（1/米）
};
2.2 PathCurve 类：
class PathCurve {
private:
std::vector<PathPoint> path_points_; // 路径点序列
};
3. 参考路径定义和生成方式
============================================================
3.1 四种生成方法：
方法 1: 直线路径 - generateLine()
原型：void generateLine(const PathPoint& start, const PathPoint& end,
int num_points = 100)
特点：曲率为 0，所有点方向相同
示例：path.generateLine(PathPoint(0,0), PathPoint(10,10), 100)
方法 2: 圆弧路径 - generateCircleArc()
原型：void generateCircleArc(double center_x, double center_y, double radius,
double start_angle, double end_angle,
int num_points = 100)
特点：恒定曲率 κ = ±1/radius
示例：path.generateCircleArc(5.0, 0.0, 5.0, 0.0, M_PI/2, 100)
方法 3: 三次贝塞尔曲线 - generateCubicBezier()
原型：void generateCubicBezier(const PathPoint& p0, const PathPoint& p1,
const PathPoint& p2, const PathPoint& p3,
int num_points = 100)
特点：平滑曲线，可变曲率
公式：P(t) = (1-t)³p0 + 3(1-t)²t·p1 + 3(1-t)t²·p2 + t³·p3
示例：PathPoint p0(0,0), p1(3,5), p2(7,5), p3(10,0);
path.generateCubicBezier(p0, p1, p2, p3, 100)
方法 4: 设置路径点数组 - setPathPoints()
原型：void setPathPoints(const std::vector<PathPoint>& points)
特点：直接从点数组初始化，支持路径组合
用途：合并多条曲线（如 S 型曲线）
3.2 路径查询方法：
const std::vector<PathPoint>& getPathPoints() const;
- 获取所有路径点
PathPoint getPointAt(double t) const;
- 根据参数 t ∈ [0,1] 线性插值获取路径点
double getPathLength() const;
- 计算路径总长度（米）
int findNearestPoint(double x, double y) const;
- 找到距离 (x,y) 最近的路径点索引
4. 预设的曲线类型
============================================================
enum CurveType {
LINE, // 直线（κ = 0）
CIRCLE_ARC, // 圆弧（κ = ±1/R，恒定）
CUBIC_BEZIER, // 三次贝塞尔（κ 可变）
SPLINE // 样条曲线（预留）
};
详细对比：
┌──────────────┬──────────────────┬───────────┬─────────────────┐
│ 曲线类型 │ 特点 │ 曲率 │ 应用场景 │
├──────────────┼──────────────────┼───────────┼─────────────────┤
│ LINE │ 直线，无曲率 │ κ = 0 │ 长直线运动 │
│ CIRCLE_ARC │ 圆形弧线 │ κ = ±1/R │ 转弯、回转 │
│ CUBIC_BEZIER │ 平滑曲线 │ 可变 │ 路径过渡 │
│ SPLINE │ 样条曲线（待实现）│ 平滑 │ 复杂曲线拟合 │
└──────────────┴──────────────────┴───────────┴─────────────────┘
5. 路径数据格式
============================================================
5.1 CSV 输出格式 - trajectory.csv（轨迹数据）：
# AGV Predicted Trajectory
# x(m), y(m), theta(rad), theta(deg)
0.000000, 0.000000, 0.000000, 0.000000
0.070711, 0.070711, 0.785398, 45.000000
...
10.000000, 10.000000, 0.785398, 45.000000
字段说明：
x(m): X 坐标，单位米
y(m): Y 坐标，单位米
theta(rad): 朝向角，单位弧度
theta(deg): 朝向角，单位度
5.2 CSV 输出格式 - control_sequence.csv（控制序列）：
# AGV Control Sequence
# Time(s), Velocity(m/s), Steering(rad), Steering(deg)
0.000000, 1.000000, 0.732770, 41.984039
0.100000, 1.000000, 0.732933, 41.993384
...
字段说明：
Time(s): 时间戳，单位秒
Velocity(m/s): 线速度，单位米/秒
Steering(rad): 转向角，单位弧度
Steering(deg): 转向角，单位度
6. 关键算法
============================================================
6.1 曲率计算 - Menger 公式（三点法）：
κ = 4 × Area / (d1 × d2 × d3)
其中：
Area = |叉积| / 2 = |dx1×dy2 - dy1×dx2| / 2
d1 = 距离(p1, p2)
d2 = 距离(p2, p3)
d3 = 距离(p1, p3)
6.2 路径点插值（参数 t ∈ [0, 1]）：
使用线性插值在相邻两点间：
x(t) = x1 + α(x2 - x1)
y(t) = y1 + α(y2 - y1)
θ(t) = θ1 + α(θ2 - θ1)
κ(t) = κ1 + α(κ2 - κ1)
其中 α = t × (size-1) 的小数部分
6.3 最近点查找：
遍历所有路径点，计算到给定点 (x,y) 的欧氏距离，
返回距离最小的点的索引。
7. 使用示例
============================================================
示例 1: 生成直线路径并跟踪
---
PathCurve path;
path.generateLine(PathPoint(0,0), PathPoint(10,10), 100);
PathTracker tracker(agv_model);
tracker.setReferencePath(path);
tracker.setInitialState(AGVModel::State(0,0,0));
tracker.generateControlSequence("pure_pursuit", 0.1, 20.0);
tracker.saveTrajectory("trajectory.csv");
---
示例 2: 生成圆弧路径
---
PathCurve path;
path.generateCircleArc(5.0, 0.0, 5.0, M_PI, M_PI/2, 100);
std::cout << "Path length: " << path.getPathLength() << " m" << std::endl;
---
示例 3: 生成 S 型曲线（组合两个圆弧）
---
std::vector<PathPoint> points;
PathCurve arc1;
arc1.generateCircleArc(2.5, 0.0, 2.5, M_PI, M_PI/2, 50);
auto p1 = arc1.getPathPoints();
points.insert(points.end(), p1.begin(), p1.end());
PathCurve arc2;
arc2.generateCircleArc(2.5, 5.0, 2.5, -M_PI/2, 0, 50);
auto p2 = arc2.getPathPoints();
points.insert(points.end(), p2.begin(), p2.end());
PathCurve path;
path.setPathPoints(points);
---
示例 4: 贝塞尔曲线路径
---
PathPoint p0(0.0, 0.0);
PathPoint p1(3.0, 5.0);
PathPoint p2(7.0, 5.0);
PathPoint p3(10.0, 0.0);
path.generateCubicBezier(p0, p1, p2, p3, 100);
---
示例 5: 路径查询
---
const auto& points = path.getPathPoints();
std::cout << "Total points: " << points.size() << std::endl;
// 获取中间点
PathPoint mid = path.getPointAt(0.5);
std::cout << "Mid point: (" << mid.x << ", " << mid.y << ")" << std::endl;
// 找最近点
int idx = path.findNearestPoint(5.0, 5.0);
std::cout << "Nearest point index: " << idx << std::endl;
---
8. 参考路径与控制的集成
============================================================
完整工作流程：
1. 创建 AGV 模型
AGVModel agv(1.0, 2.0, M_PI/4);
2. 创建路径跟踪器
PathTracker tracker(agv);
3. 定义参考路径（4 种方式之一）
PathCurve path;
path.generateLine(start, end, 100);
4. 设置参考路径
tracker.setReferencePath(path);
5. 设置初始状态
tracker.setInitialState(AGVModel::State(0,0,0));
6. 生成控制序列（基于路径和控制算法）
tracker.generateControlSequence("pure_pursuit", 0.1, 20.0);
7. 保存输出
tracker.saveControlSequence("control_sequence.csv");
tracker.saveTrajectory("trajectory.csv");
8. 可视化
python visualize.py
控制算法使用参考路径的：
- 路径点序列
- 曲率信息
- 方向角信息
9. 执行命令
============================================================
编译：
mkdir build
cd build
cmake ..
cmake --build . --config Release
运行交互式演示（可选择路径类型和控制算法）：
cd build/Release
agv_demo.exe
自动生成数据：
generate_data.exe
Python 可视化：
python visualize.py

89
docs/guides/START_HERE.txt Normal file
View File

@@ -0,0 +1,89 @@
╔════════════════════════════════════════════════════════════════════════════╗
║ ║
║ AGV 自定义路径功能 - 从这里开始！ ║
║ ║
╚════════════════════════════════════════════════════════════════════════════╝
🎯 所有文档已整理到一个地方：
📂 docs/custom_path/
════════════════════════════════════════════════════════════════════════════
📖 第一步：阅读文档导航
Windows: type docs\custom_path\README.md
Linux/Mac: cat docs/custom_path/README.md
════════════════════════════════════════════════════════════════════════════
⚡ 快速链接：
📄 功能总览（推荐首读）
docs/custom_path/FINAL_SUMMARY.md
🚀 快速上手（3分钟）
docs/custom_path/QUICKSTART_CUSTOM_PATH.md
🖥️ QT界面修改（简单）
docs/custom_path/apply_qt_modifications.md
🔧 自动安装（一键完成）
bash docs/custom_path/install_custom_path.sh
📚 完整教程（深入学习）
docs/custom_path/CUSTOM_PATH_GUIDE.md
════════════════════════════════════════════════════════════════════════════
✨ 新功能：
✓ 从 CSV 文件加载自定义路径
✓ 保存路径到 CSV 文件
✓ 样条插值生成平滑曲线
✓ QT 图形界面集成
════════════════════════════════════════════════════════════════════════════
📁 文档列表（docs/custom_path/）：
README.md - 📖 文档导航（从这里开始）
FINAL_SUMMARY.md - ⭐ 功能总览
QUICKSTART_CUSTOM_PATH.md - 🚀 快速上手
CUSTOM_PATH_GUIDE.md - 📚 完整教程
apply_qt_modifications.md - 🖥️ QT快速修改
QT_GUI_CUSTOM_PATH_GUIDE.md - 🖥️ QT详细指南
qt_gui_custom_code_snippet.cpp - 💻 QT代码示例
install_custom_path.sh - 🔧 安装脚本
path_curve.h.patch - 📝 头文件补丁
CUSTOM_PATH_IMPLEMENTATION_SUMMARY.txt - 💡 实现细节
PROJECT_STRUCTURE.md - 📁 项目结构
════════════════════════════════════════════════════════════════════════════
💡 推荐阅读顺序：
1️⃣ CUSTOM_PATH_README.md (本目录) - 2分钟了解
2️⃣ docs/custom_path/README.md - 5分钟导航
3️⃣ docs/custom_path/FINAL_SUMMARY.md - 10分钟总览
4️⃣ 根据需要选择其他文档
════════════════════════════════════════════════════════════════════════════
🎓 按场景选择：
想快速试用？
→ docs/custom_path/QUICKSTART_CUSTOM_PATH.md
想修改QT界面？
→ docs/custom_path/apply_qt_modifications.md
想深入学习？
→ docs/custom_path/CUSTOM_PATH_GUIDE.md
想立即安装？
→ bash docs/custom_path/install_custom_path.sh
════════════════════════════════════════════════════════════════════════════
Happy Coding! 🚀

13
examples/initial_state_fix.txt Normal file
View File

@@ -0,0 +1,13 @@
// Set up tracker
tracker_->setReferencePath(path);
// 修复: 从路径起点获取初始状态，确保完美匹配
const auto& path_points = path.getPathPoints();
AGVModel::State initial_state;
if (!path_points.empty()) {
const PathPoint& start = path_points[0];
initial_state = AGVModel::State(start.x, start.y, start.theta);
} else {
initial_state = AGVModel::State(0.0, 0.0, 0.0);
}
tracker_->setInitialState(initial_state);

14
src/path_curve_fix.txt Normal file
View File

@@ -0,0 +1,14 @@
} else if (path_points_.size() > 2) {
// 中间点
double dx = path_points_[i + 1].x - path_points_[i - 1].x;
double dy = path_points_[i + 1].y - path_points_[i - 1].y;
path_points_[i].theta = std::atan2(dy, dx);
// 计算曲率（使用三点法）
if (i > 0 && i < path_points_.size() - 1) {
path_points_[i].kappa = computeCurvature(
path_points_[i - 1], path_points_[i], path_points_[i + 1]);
}
}
// 单点情况：保持原有的theta和kappa值（通常为0）
// 不需要额外计算，避免越界访问