# uav-plan-planing-python-master

**Repository Path**: duzicong/uav-plan-planing-python-master

## Basic Information

- **Project Name**: uav-plan-planing-python-master
- **Description**: No description available
- **Primary Language**: Unknown
- **License**: Not specified
- **Default Branch**: master
- **Homepage**: None
- **GVP Project**: No

## Statistics

- **Stars**: 0
- **Forks**: 0
- **Created**: 2025-11-14
- **Last Updated**: 2025-11-14

## Categories & Tags

**Categories**: Uncategorized

**Tags**: None

## README

# UAV 路径规划服务

基于网格码（GeoSOT）的无人机三维路径规划系统，采用A*算法进行最优路径计算。

## 项目简介

本项目是一个高性能的无人机路径规划服务，通过获取环境的网格码信息，构建三维权重图，使用A*算法进行智能路径规划。支持2D和3D路径规划，并提供多种导航模式以适应不同的飞行需求。

### 核心特性

- 🛰️ **基于网格码技术**：使用GeoSOT网格编码系统，支持多层级网格精度
- 🎯 **A*路径规划算法**：实现高效的最短路径和最安全路径计算
- 🌐 **多维度路径规划**：支持2D平面规划和3D立体空间规划
- 🚀 **多种导航模式**：水域优先、绿地优先、道路上方优先等智能导航
- 📊 **权重图构建**：基于地形、建筑、水域等要素构建智能权重系统
- 🔧 **高性能C++引擎**：核心算法采用C++实现，提供跨平台支持

## 系统架构

```
uav-path-planing-python/
├── config.json              # 系统配置文件
├── main.py                  # 主程序入口
├── setup.py                 # 打包配置
├── uavplan/                 # 核心模块
│   ├── cpp/                 # C++算法引擎
│   │   ├── plan_w_amd64.pyd # Windows AMD64版本
│   │   ├── plan_l_amd64.so  # Linux AMD64版本
│   │   └── plan_l_aarch64.so# Linux ARM64版本
│   ├── router/              # API路由模块
│   │   ├── router_2d.py     # 2D路径规划接口
│   │   ├── router_3d.py     # 3D路径规划接口
│   │   ├── router_config.py # 配置管理接口
│   │   └── router_log.py    # 日志管理接口
│   ├── server/              # 核心算法实现
│   │   ├── plan_2d.py       # 2D路径规划逻辑
│   │   ├── plan_3d.py       # 3D路径规划逻辑
│   │   └── plan_3d_multi.py # 多路径规划逻辑
│   └── utils/               # 工具模块
│       ├── barrier_env.py   # 障碍物环境构建
│       ├── barrier_graph_arr.py # 权重图数组生成
│       ├── grid_engine.py   # 网格引擎接口
│       ├── path.py          # 路径优化算法
│       └── visual.py        # 可视化工具
├── test/                    # 测试模块
└── result/                  # 输出结果（shp格式）
```

## 安装与配置

### 环境要求

- Python 3.8+
- NumPy
- SciPy
- Robyn (高性能异步Web框架)
- PyProj (坐标转换)
- Shapely (几何计算)

### 安装依赖

```bash
pip install numpy scipy robyn pyproj shapely
```

### 配置文件

编辑 `config.json` 配置网格引擎和系统参数：

```json
{
  "gridengine": {
    "ip": "10.5.52.56",        # 网格引擎服务器IP
    "port": 10006,             # 网格引擎端口
    "index_name": "nanshan",   # 索引名称
    "big_table_name": "障碍物" # 大表名称
  },
  "arr_2d_size": [1000, 1000], # 2D数组大小
  "arr_3d_size": [50, 200, 200], # 3D数组大小 [高度层数, 行数, 列数]
  "barriers": {                # 障碍物类型配置
    "DEM": "DEM",
    "建筑": "建筑",
    "水域": "水面",
    "绿地": "绿地",
    "禁飞区": "禁飞区",
    "道路": "道路"
  }
}
```

## 使用方法

### 启动服务

```bash
python main.py
```

服务将在 `http://0.0.0.0:6667` 启动。

### API接口

#### 1. 版本信息
```
GET /path-planning/version
```

#### 2. 2D路径规划
```
POST /path-planning/2d/plan
```

**参数：**
- `start`: 起始点坐标 "经度,纬度"
- `goal`: 终点坐标 "经度,纬度"  
- `height`: 飞行高度（米）
- `epsg`: 输入坐标系（默认4326）
- `target_epsg`: 输出坐标系（默认同输入）
- `path_mode`: 路径模式（0=最短路径，1=最安全路径）
- `node`: 网格节点（可选）
- `big_table_names`: 大表名称（可选）

#### 3. 3D路径规划
```
POST /path-planning/3d/plan
```

**参数：**
- `start`: 起始点坐标 "经度,纬度,高度"
- `goal`: 终点坐标 "经度,纬度,高度"
- `epsg`: 坐标系
- `path_mode`: 路径模式（0=最短，1=最安全，2=直线优先）
- `nav_mode`: 导航模式（0=默认，1=水域优先，2=绿地优先，3=道路优先）

#### 4. 多路径规划
```
POST /path-planning/3d/multi-plan
```

支持多个目标点的连续路径规划。

#### 5. 航点可达性检查
```
POST /path-planning/3d/check-waypoints
```

检查指定航点是否可通行。

## 核心算法

### 1. 网格码系统
- 基于GeoSOT全球网格系统
- 支持多层级网格精度（1m-128km）
- 自适应选择最优网格层级

### 2. 权重图构建
- **基础权重**：基于障碍物距离的欧几里得距离变换
- **导航权重**：根据用户选择的导航模式添加额外权重
- **安全权重**：建筑物周边设置低权重安全区域

### 3. A*路径规划
- **最短路径**：基于欧几里得距离的最短路径
- **最安全路径**：综合考虑安全性的路径规划
- **直线优先**：在保证安全的前提下尽量保持直线飞行

### 4. 路径优化
- **路径简化**：去除冗余路径点
- **路径平滑**：使用Bresenham算法优化路径
- **障碍物规避**：实时检测并规避障碍物

## 导航模式

| 模式 | 说明 | 适用场景 |
|------|------|----------|
| 0 | 默认模式 | 通用路径规划 |
| 1 | 水域优先 | 环保要求，减少对陆地干扰 |
| 2 | 绿地优先 | 生态保护，避开敏感区域 |
| 3 | 道路上方 | 城市环境，沿道路飞行 |

## 性能特点

- **高并发支持**：基于Robyn异步框架，支持高并发请求
- **跨平台支持**：提供Windows、Linux AMD64/ARM64版本
- **内存优化**：智能内存管理，避免内存泄漏
- **结果导出**：支持导出Shapefile格式的路径结果

## 输出格式

路径规划结果包含：
- **坐标序列**：经纬度坐标数组
- **高度信息**：三维路径包含高度数据
- **Shapefile文件**：可在GIS软件中直接使用

## 开发与测试

### 运行测试
```bash
python -m pytest test/
```

### 生成可执行文件
```bash
python setup.py build
```

## 版本信息

当前版本：**3.1.7**

### 更新日志
- ✅ 更新为基于网格码系统
- ✅ 修复高度层级选择异常bug
- ✅ 添加多种导航方式支持
- ✅ 新增查询飞行点可通行性功能
- ✅ 新增多路径送货接口
- ✅ 修复内存泄漏问题
- ✅ 修复API指定参数无法生效的问题

## 许可证

本项目采用专有许可证，仅供内部使用。

## 联系方式

如有问题或建议，请联系开发团队。

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*本项目基于网格码技术，为无人机提供高精度、高性能的路径规划服务。*