# jiuyuan_algorithm

**Repository Path**: deng-bowen-720/jiuyuan_algorithm

## Basic Information

- **Project Name**: jiuyuan_algorithm
- **Description**: No description available
- **Primary Language**: Python
- **License**: MulanPSL-2.0
- **Default Branch**: master
- **Homepage**: None
- **GVP Project**: No

## Statistics

- **Stars**: 0
- **Forks**: 0
- **Created**: 2025-10-24
- **Last Updated**: 2025-12-18

## Categories & Tags

**Categories**: Uncategorized

**Tags**: None

## README

# 无人机路径规划算法

多旋翼（Quadcopter）和固定翼（Fixed-Wing）无人机智能任务规划平台，支持 template.json 格式的原生任务解析、多机协同规划、障碍物融合与视觉轨迹输出。

## 📋 项目结构

```
jiuyuan_algorithm/
│
├── Quadcopter/                           # 多旋翼无人机规划模块
│   ├── beihang_quadcopter_mission_exe.py     # 入口：解析 template.json、建图、多机规划
│   ├── multi_uav_planner_3D_waypoints.py     # 核心规划器：3D 时空 A* 多机规划 + 区域覆盖
│   ├── area_coverage_planner.py              # 区域覆盖规划子模块
│   ├── SpatialAstar3DExit.py                 # 底层 3D 时空 A* 搜索引擎
│   ├── request_map_generator.py              # 地图生成器
│   ├── map_generator_fast.py                 # 快速地图生成
│   ├── coord_transform.py                    # 坐标系转换（经纬度 ↔ 本地 XY）
│   └── mission_results/                      # 规划结果输出目录
│
├── FixedWing/                            # 固定翼无人机规划模块
│   ├── beihang_fixedwing_mission_exe.py      # 入口：template.json → 本地坐标规划 → CSV + 可视化
│   ├── SpaceAstarFixedWing_continuous.py     # 核心规划器：连续空间 A*（分段爬升→水平巡航）
│   ├── coord_transform.py                    # 坐标系转换
│   └── fixedwing_results/                    # 规划结果输出目录
│
├── template.json                         # 任务模板（JSON 格式）
├── LICENSE
└── README.md                             # 本文档
```

## 🚀 快速开始

### 环境配置

**依赖包：**
```
matplotlib >= 3.0
numpy >= 1.19
```

**安装依赖：**
```bash
pip install matplotlib numpy
```

### 多旋翼规划（Quadcopter）

#### 运行规划任务：
```bash
cd Quadcopter
python beihang_quadcopter_mission_exe.py
```

#### 支持的 `template.json` 条目：
- `deviceType`: `"multi_rotor"` （仅处理多旋翼）
- `routeType`: `"area"` 时，waypoints 作为巡航顶点进行区域覆盖规划；`"waypoint"` 时作为路由点
- `deviceModel`: 对应 `deviceModelParametersMap` 中的设备参数（vMaxHorizon、maxFlightTime）

#### 关键参数配置：
在 `multi_uav_planner_3D_waypoints.py` 中设置：
- `self.max_planning_speed`: 全局规划速度上限（m/s）
- `self.max_patrol_speed`: 全局巡航速度上限（m/s）
- 单机能力上限由 `deviceModelParametersMap.vMaxHorizon` 决定（单位：m/s）
- 时间约束单位（分钟→秒）由 `deviceModelParametersMap.maxFlightTime` 转换

#### 输出：
- `mission_results/UAV_<id>_trajectory.csv` - 飞行轨迹（经纬高，每行格式：Latitude,Longitude,Altitude）

### 固定翼规划（Fixed-Wing）

#### 运行规划任务：
```bash
cd FixedWing

# 仅输出 CSV（无图）
python beihang_fixedwing_mission_exe.py

# 显示合并轨迹图（关闭窗口后保存 PNG）
python beihang_fixedwing_mission_exe.py --plot
```

#### 支持的 `template.json` 条目：
- `deviceType`: `"fixed_wing"`, `"fixed-wing"`, `"fixed_wing_uav"` 或 `"fixedwing"`
- `startPoint` / `endPoint` / `waypoints`：经纬高坐标（自动转为本地 XY）
- `deviceModel` + `deviceModelParametersMap.vMaxHorizon`：巡航速度

#### 规划特性：
- **分段爬升→水平巡航策略**：前 30% 水平进度快速爬升（ln 曲线），剩余 70% 等高水平飞行，抑制高度抖动
- **多段规划**：自动拆分为多个点对，依次规划并拼接轨迹
- **局部坐标系**：以任务包围盒中心为原点，规划在本地 XY/Z 坐标系进行，最终转回经纬高

#### 输出：
- `fixedwing_results/UAV_<id>_fixedwing_trajectory.csv` - 飞行轨迹（经纬高）
- `fixedwing_results/all_uavs_local_trajectories.png` - 合并轨迹 3D 可视化（--plot 时）
  - 本地坐标系绘图（X、Y、Z 轴单位：米）
  - 彩色区分各 UAV，起点（圆●）、终点（三角▲）标记