keita
df91b1110e
归档 legacy/：stereo_yolo/stereo_ranger/target_tracker 三包 + 175 条测试 + demo/配置/权重/三份规格；运行链路不再依赖，默认 pytest 446 条，归档测试按需运行。 目标有效性第二判据改为 LOS 运动学一致性（pod_bridge/los_consistency.py），删除 require_vision；pod_locked() 叠加该判据，状态机随之后退重搜。 自定义返航（task_runner/return_home.py）：保持转场高度回起飞点 → 恢复初始航向 → 垂直降落，不再爬 RTL_RETURN_ALT；未起飞/无起飞点/超时/异常仍退回 PX4 原生 RTL。 任务链安全兜底：主循环异常→紧急返航、stop 幂等、landing_stop 保留遥测、in_air 流复用+超时、解锁/起飞与吊舱识别仅执行一次、rtl_timeout 上限。 入口共享件拆到 utils/sitl_support.py；pod_sitl_test.py→l1_sitl_test.py；删除旧架构 test.py；相机脚本移入 tools/。 新增 .gitignore 并剔除历史误跟踪的 59 个 .pyc；requirements 按实际依赖重写；文档全面对齐，新增 legacy/README.md 与 tools/README.md。
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# 预定流程 · 操作指南与待办事项
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> 更新日期：**2026-10-19**
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> 覆盖：任务级状态机全链路（`utils/task_runner/`）＋ 吊舱桥接与 LOS 判据 ＋ 地面站页面与控制命令通道 ＋ 真机/仿真入口
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> 本链路对应 `预定流程.md` 的「地面给坐标 → 天空解锁/接受坐标引导/搜索/缓慢靠近」，
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> 已在 **PX4 SITL 端到端跑通**，并完成**真吊舱（COM5）+ SITL** 硬件在环验证。
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> 架构与铁律见 `.workbuddy/memory/MEMORY.md` / `ARCHITECTURE.md`。
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> ⚠ 架构口径：吊舱取代双目 + YOLO 成为**唯一目标源**；`require_vision` 已删除，
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> 第二判据改为 **LOS 运动学一致性**（见 §2.6）。
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## 一、本次落地了什么
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> **2026-10-15 按实机作业预期重构状态链**：参考点 = 搜索起点（不再是终点），
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> 到点后原地扫视搜索，锁定后按 `slow_approach` **缓慢靠近**，超时返航。
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> 新状态链：`WAIT → ARM_TAKEOFF → GOTO(L2 飞向参考点) → SEARCH(原地扫视) → TRACK(L1 缓慢靠近) → RTL`
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| 模块 | 文件 | 作用 |
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| 任务状态机 | `utils/task_runner/state_machine.py` | 状态纯逻辑转移：到点→SEARCH 扫视；搜索超时/追踪超时→RTL；TRACK 丢目标→回 SEARCH |
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| 编排器 | `utils/task_runner/runner.py` | 状态机驱动 + 采集快照 + 状态动作（起飞/扫视/切律/返航）+ **主循环异常兜底返航** |
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| 日志模块 | `utils/task_runner/log.py` | 事件 JSONL + 遥测 CSV（机器日志）＋ 简洁任务简报 `task_brief.log` |
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| 吊舱控制 | `utils/task_runner/pod_control.py` | 真机吊舱识别/锁定指令（0x07/0x0F/0x0E/0x08）；识别开 **只下发一次**（防重入自激） |
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| 地面注入 | `utils/pod_bridge/ground_link.py` | UDP 接收地面站坐标（超龄判无效） |
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| SITL 入口 | `task_runner_sitl.py` | 仿真全流程（VirtualPod + 虚拟目标） |
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| 真机入口 | `task_runner_real.py` | 真串口吊舱 + UDP 注入 + 吊舱控制 |
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| 地面站 | `ground_station/app.py` + `templates/index.html` | 坐标注入 + 任务/吊舱控制 + 状态可视化（Flask） |
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| 命令通道 | `ground_link.py`（队列）+ `runner.py`（分派）+ `app.py`（`/api/command`） | 页面 `{"cmd":…}` → UDP 14555 → runner 逐拍分派 |
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控制律本体复用既有 `visual_track_control.TrackingControlLaw`（L1 角度直入）与
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`pod_bridge.GuidanceLaw`（L2 地理引导），**运行时通过 `bridge.set_heading_servo_enabled()` 切换**。
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**「缓慢靠近」不需要新写控制律**：既有 `TrackingControlLaw` 的无距离降级通道已实现——
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`distance.no_distance_action = "slow_approach"` + `no_distance_approach_limit_mps = 0.2`。
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SITL 实测 TRACK 段 `vx_body` 稳定 **0.2 m/s**，且经加速度限幅平滑起步。
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## 二、操作指南
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### 2.1 纯软测试（无硬件，最快验证）
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```bash
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cd "D:/ProgramData/code_drone-test/utils"
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"D:/program file/conda/envs/pytorch/python.exe" -m pytest -q
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# 预期：446 passed（2026-10-20，运行链路；归档 175 条另计）
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```
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> 环境口径：项目默认 Python 环境为 conda env `pytorch`（含 pytest/flask/mavsdk/pyserial），
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> 运行与测试统一使用；「conda 缺 pytest，测试走隔离 venv」的旧口径已废止。
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### 2.2 SITL 仿真全流程（独立模式，内置虚拟目标自动注入坐标）
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前置：WSL 里启动 PX4 SITL（监听 14540）。
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```bash
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# 1. WSL 内启动 PX4 SITL
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cd ~/PX4-Autopilot && make px4_sitl gz_x500
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# 2. Windows 侧跑全流程（内置虚拟目标 home 北30m/东15m）
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cd "D:/ProgramData/code_drone-test"
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"D:/program file/conda/envs/pytorch/python.exe" task_runner_sitl.py --conn udpin://0.0.0.0:14540
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```
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预期：`wait → arm_takeoff → goto → search → track → rtl`。
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> **返航已改为自定义流程（2026-10-19）**：不再调 PX4 原生 `return_to_launch()`。
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> 原生 RTL 会先爬到 `RTL_RETURN_ALT`（本 SITL 实测 **30 m**）、再降到
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> `RTL_DESCEND_ALT`（10 m）后落地，即"飞很高再降落"。自定义流程改为：
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> **保持转场高度（取当前高度与起飞高度的较大者，绝不额外爬高）飞回起飞点 →
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> 原地把机头转回起飞时刻航向 → 垂直降落**。SITL 实测全程高度 4.91–5.06 m。
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>
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> 参数在 `task_runner_{sitl,real}.py` 的 `build_return_config()`（`ReturnConfig`）；
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> 兜底：未起飞/无起飞点/转场超时/主循环异常 → 退回 PX4 原生 RTL；
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> `--land` → 就地降落（不返航）。
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### 2.3 SITL 仿真（地面站联动模式，坐标由地面站 UDP 注入）
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```bash
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# 终端 A：无人机（--ground-station 表示坐标走 UDP 接收，不再内置自动注入）
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"D:/program file/conda/envs/pytorch/python.exe" task_runner_sitl.py --conn udpin://0.0.0.0:14540 --ground-station
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# 终端 B：地面站页面（--rtsp-url 可选：接入吊舱实时视频，断流自动重连）
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"D:/program file/conda/envs/pytorch/python.exe" ground_station/app.py --udp-port 14555 --log-dir logs --rtsp-url rtsp://192.168.144.119:8554/video
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# 浏览器打开 http://127.0.0.1:5000，输入坐标点「注入坐标」（或勾选「持续注入」自动重发）
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```
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⚠ 地面站需**持续**发坐标（每 0.5~1s 一次），否则 `ground_inject.timeout_ms`（默认 5s）
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超龄后 GOTO 判「坐标失效」返航。页面勾选「持续注入」即可（**服务端后台线程**每 0.5s 重发，
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切窗口/最小化不影响；实测浏览器会节流后台标签页的 JS 定时器 0.5s→约 1 次/分钟，故不能放页面侧）；
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取消勾选或关闭地面站程序才停止。
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### 2.4 地面站页面控制功能（2026-10-14 新增）
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页面除坐标注入外，还支持以下控制（均走**同一 UDP 端口** 14555，消息 `{"cmd": "<name>"}`，
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由 `GroundLink` 入队、`TaskRunner` 主循环逐拍分派；未知命令记警告忽略）：
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| 区块 | 控件 | 命令 | 语义 |
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|------|------|------|------|
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| 链路目标 | 目标徽标 + 下拉选择 + 「切换目标」 | — | 坐标/命令的 UDP 目标地址（默认「本地回环」127.0.0.1:14555 跑仿真；可选本机网卡或自定义 IP，运行时切换，2026-10-14 新增） |
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| 任务日志 | 滚动事件列表 | — | 阶段切换 / 地面站命令 / 飞控状态文本（STATUSTEXT，警告按级别着色）实时显示（读 `/api/state`，2026-10-14 新增） |
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| 坐标注入 | 坐标形式（经纬度 / 局部北东 m；局部可选原点） | — | 局部按选定原点换算为经纬度后注入——「起飞点(home)」= 本次任务运行段起始位置（≈起飞点），「当前坐标」= 注入时刻无人机位置；页面显示换算结果与所用原点（2026-10-14 新增） |
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| 坐标注入 | 「持续注入」勾选 | — | 服务端后台线程每 0.5s 重发当前坐标（替代循环脚本，与页面可见性无关） |
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| 吊舱视频 | 「吊舱视频」面板 | — | 服务端 `--rtsp-url` 拉 RTSP → MJPEG 推流（浏览器原生显示）；断流自动重连 |
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| 任务控制 | 请求返航 RTL | `rtl` | `runner.request_rtl()`：人工返航，任何状态立即转 RTL |
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| 任务控制 | 紧急终止 | `emergency` | `runner.trigger_emergency()`：最高优先级立即返航 |
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| 吊舱控制 | 开识别 | `pod_detect_on` | 0x07(目标类型)+0x0F（对齐 pod_console 按键 d） |
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| 吊舱控制 | 自动锁定 | `pod_auto_lock` | 0x0F+0x10（对齐按键 a，识别已开时可用） |
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| 吊舱控制 | 停跟踪 | `pod_stop_track` | 0x0E：仅解当前锁定，0x0F 常驻自动锁定仍生效（对齐按键 u） |
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| 吊舱控制 | 关识别 | `pod_detect_off` | 0x0E+0x08：彻底退出识别（对齐按键 s） |
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| 吊舱控制 | 归中 | `pod_center` | 0x2B（对齐按键 c） |
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说明：RTL/紧急在 SITL 可直接验证。**注意 `rtl` 命令触发的是自定义返航**
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（回起飞点→恢复初始航向→垂直降落，不爬高；见 §2.2 说明），不是 PX4 原生 RTL。
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吊舱命令在 SITL（VirtualPod 无控制口）会被忽略并记警告，
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真机经 runner → 吊舱串口下发（2026-10-19 台架实测：0x2B/0x07/0x0F/0x10/0x0E/0x08 全达真吊舱、校验和正确）。
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### 2.5 真机联调（增量流程，标定前不得实飞）
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按顺序逐级验证，每级过了再进下一级：
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| 级 | 动作 | 命令 | 通过判据 |
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| ① 纯软单测 | 全量 pytest | `pytest -q` | 446 passed（2026-10-20） |
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| ② 串口回环 | 吊舱自环 | 台架工具 | 收发一致 |
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| ③ 仅吊舱 | 干跑（不发 offboard） | `python utils/pod_bridge/run_bridge.py --config utils/config/pod_bridge.json --port COM5 --dry-run` | β→yaw_rate 符号/量级正确 |
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| ③b 吊舱控制联测 | SITL 飞控 + 真吊舱直连本机（TTL 转 USB） | `python task_runner_real.py --port COM5 --conn udpin://0.0.0.0:14540 --log-dir logs/x` ＋ 页面吊舱按钮 | 命令记录无失败、吊舱按指令响应 |
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| ④ 仅飞控 | 飞控遥测/offboard | — | 遥测新鲜、offboard 可启停 |
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| ⑤ 地面联调 | 真机全流程 | `python task_runner_real.py --target-type 1` | 完整走完 |
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**2026-10-19 真吊舱在环实测结论**（COM5 / CH340，SITL 飞控）：
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| 项 | 结果 |
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| 表2-2 上行 | **60.0 Hz**，6s 359 帧；`self_check=0x00` 无告警 |
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| 表3 下行 | 20Hz 持续下发时上行仍稳 60.0 Hz，**下行不打断上行** |
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| 表2-1 指令 | 0x2B/0x07/0x0F/0x10/0x0E/0x08 均下发成功，帧校验和与协议样例一致（0x2B→`a6`） |
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| 状态位 | 视场内无目标时 `status1=0x00` 恒定（**bit2 恒 0 = 搜索态**，符合预期） |
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| 脱靶量 | 搜索态恒 `(0.00, 0.00)` —— 与文档「丢失表现为 0」一致 |
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| 自身 IMU | `att_roll/att_pitch` 恒 0；`frame_*` 恒 0（本版无电机，符合厂商确认） |
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| 全流程（无目标） | `arm_takeoff → goto → search(20s 超时) → rtl → 落地` ✅ |
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| 全流程（强制锁定混合） | `goto → search → track(20s) → rtl`；TRACK 段 `vx` 0.05→**0.2 m/s**，距离 29.5→26.2 m ✅ |
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| 扫视实测 | SEARCH 20s 内机头 yaw 跨度 **65°**，水平距离 26.6–29.9 m **无漂移**，vz 恒 0 ✅ |
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⚠ **仍未验证**：吊舱真实目标识别（bit2 由 0→1）。需视场内放置目标（人或无人机）
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并下发 0x07，才能验证「搜索发现目标→锁定→缓慢靠近」的真实闭环。
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真机全流程前置：
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1. 填 `utils/config/pod_bridge.json` 的 `pod_serial.port`（如 `/dev/ttyAMA0`）、`px4.connection_string`；
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2. 地面站往 `ground_inject.port`（默认 14555）持续发 `{"lat":..,"lon":..,"alt":..}`。
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真机关键命令参数：
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```bash
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python task_runner_real.py --target-type 1 # 1=无人机，0=人/车
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python task_runner_real.py --port /dev/ttyAMA0 # 覆盖吊舱串口
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python task_runner_real.py --conn serial:///dev/ttyS1:57600 # 覆盖飞控连接串
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```
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### 2.6 硬件铁律（真机必读，来自厂商确认 + 实测）
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- 🔴 **本吊舱无激光 → 表4 目标经纬度永不出**，目标坐标必须走地面注入（`ground_link`），
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`guidance` 吃注入坐标而非表4。
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- **0x0F「发现目标自动锁定」是常驻模式**，`0x0E` 只停当前这次跟踪、不退出自动锁定；
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只有 `0x08 目标识别关` 才真正退出识别。
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- **bit2 锁定位在目标丢失后不复位**，且脱靶量无无效标志位（丢失表现为 0）——单靠 bit2
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会朝过期坐标继续飞。**第二判据已改为 LOS 运动学一致性**（`pod_bridge/los_consistency.py`，
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2026-10-19 取代旧的 `require_vision`）：本吊舱无电机、相机刚性固连，机头转 Δψ 时真实
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目标的脱靶量必变 ≈−Δψ；机头已明显转动而脱靶量不动 → 判丢（触发退出 TRACK 重搜）。
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⚠ 它只能证明「角度是活的」，不能证明「是那个目标」。
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- **自动解锁（`--auto-unlock`）在本设备禁用**（表4 恒不发导致误解锁），解锁一律用 `0x0E`：
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台架走 `pod_console` 按键 `u`，地面站页面走「停跟踪」按钮（等效通道）。
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## 三、待办事项（按优先级）
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### P0（实飞前必须）
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- [ ] **真机增量验证**：按 §2.5 的 ④⑤ 继续（①②③③b 已于 2026-10-19 通过）。
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- [ ] **吊舱真实目标识别验证**：视场内放目标（人/无人机）+ 0x07，确认 bit2 0→1 与
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TRACK 真实闭环；这是目前唯一没走通的一环（其余均为强制锁定模拟）。
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- [ ] **状态机参数标定**：`task_runner_real.py` 的 `build_sm_config()` 中
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`arrival_radius_m`（到参考点转搜索的半径）、`search_timeout_s`、`track_timeout_s`、
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`sweep_rate_dps` / `sweep_reverse_s`（扫视）、`takeoff_altitude_m` 全是占位值。
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- [ ] **返航参数标定**：`build_return_config()` 的 `speed_mps`、`arrival_radius_m`、
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`yaw_align_tolerance_deg`、`alt_kp`、`timeout_s` 均为占位值。
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- [ ] **L1/L2 增益标定**：`pod_bridge.json` 里 `heading.gain`、`guidance.speed_kp/yaw_kp`
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等仍为占位，`beta_sign`/`alpha_sign` 已按 S1 标定（+1/-1），其余待标定。
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- [ ] **LOS 判据阈值标定**：`los_window_ms=3000`、`los_min_yaw_change_deg=20`、
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`los_max_residual_deg=8` 需按真机噪声与目标机动特性复核（过紧误判丢目标、过松漏判幽灵）。
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### P1（落地后尽快）
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- [x] **摄像头可视化接真视频流**（2026-10-14 完成）：服务端 RTSP→MJPEG 接入页面「吊舱视频」面板
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（`--rtsp-url`；断流自动重连，拔插网线自愈已实测）；追踪框叠加未做（吊舱 OSD 已烧录脱靶量）。
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- [ ] **接入距离源（激光雷达，优先）**：给 `PodBridge` 加距离注入点 → 填 `distance_valid` →
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打开 `d_exp_m` 距离 PID，并把 TRACK 的「到点」判据从纯超时改为距离判据。
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代价低（串口读数），直接改善"贴近"；**双目暂不接**（Pi 4 上 YOLO 开销大）。
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- [ ] **任务级配置 JSON 化**：`TaskStateConfig` 与 `ReturnConfig` 目前是 dataclass 默认值 +
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脚本内构造，应外置到配置（铁律「配置全外置」）。
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- [ ] **地面站与 runner 状态实时打通**：当前地面站读日志文件（秒级延迟），可改为 runner
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直接 UDP 上报遥测到地面站（低延迟）。
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### P2（工程收尾）
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- [x] **`.gitignore` 已补齐**（10-20）：`logs/`、`__pycache__/`、`.pytest_cache/`、`.codegraph/`、`.workbuddy/`、`legacy/models/*.pt` 等。
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- [x] **conda `pytorch` 回填 pytest**（pytest 9.1.1 可用；2026-10-20 运行链路 446 通过，
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运行与测试统一走 conda 环境）。
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- [ ] **C++ 侧构建验证**：`reference-c++/target_tracker` 与 `visual_track_control` 无
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`build/`，若以 C++ 为验收基准需 `cmake .. && make && ctest` 跑 11 个测试。
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- [ ] **codegraph 重新索引**：当前索引早于 10-15/10-19 重构（行号偏移），需 `codegraph sync`。
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## 四、关键配置速查（`utils/config/pod_bridge.json`）
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| 段 | 关键字段 | 说明 |
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|----|---------|------|
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| `pod_serial` | `port` | 吊舱串口设备号（真机 `/dev/ttyAMA0`，USB 转串口常见 `COM5`/`/dev/ttyUSB0`） |
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| `px4` | `connection_string` | 飞控连接串（SITL `udpin://0.0.0.0:14540`，真机串口） |
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| `link` | `require_laser_valid` | 无激光吊舱必须 `false`（本机恒 `false`） |
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| `heading_servo` | `enabled` / `beta_sign` / `alpha_sign` | L1 开关 + 符号（±1，已标定 +1/-1） |
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| `heading_servo` | `los_consistency_enabled` / `los_window_ms` / `los_min_yaw_change_deg` / `los_max_residual_deg` | **目标有效性第二判据**（LOS 运动学一致性，2026-10-19 取代 `require_vision`） |
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| `ground_inject` | `enabled` / `port` / `timeout_ms` | 地面坐标注入开关 / UDP 端口 / 超龄门限；**真机入口会用它统一 `guidance.target_stale_ms`** |
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> 任务级与返航参数不在 JSON 内，见入口脚本的 `build_sm_config()` / `build_return_config()`
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> （JSON 化仍在 P1 待办）。
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### 4.1 链路负荷与遥测速率（2026-10-15）
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遥测速率**不是越高越好**：PX4 的消息速率由最后一次 `SET_MESSAGE_INTERVAL` 决定，
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多个订阅方用不同值会互相覆盖；速率越高 MAVSDK 回调队列压力越大。
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| 流 | 速率 | 消费者/依据 |
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|----|------|------------|
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| `attitude_euler` | 20 Hz | 控制律（`attitude_stale_ms=300`） |
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| `position` | 10 Hz | 起飞到位 / 到参考点距离 |
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| `position_velocity_ned` | 10 Hz | 仅虚拟吊舱几何（SITL） |
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| `gps_info` / `velocity_ned` / `in_air` | 2 Hz | 状态量，变化极慢 |
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速率集中定义在 `utils/sitl_support.py` 的 `RATE_*` 常量（唯一来源，各订阅方共用）。
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**任务日志落盘策略**：事件（阶段切换/命令/告警）**即时 flush**（页面实时性不受影响）；
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遥测 CSV 按 `TaskLogConfig.telemetry_flush_ms`（默认 1000ms）节流落盘 —— 主循环
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20Hz 若每行同步 flush，等于每秒 20 次磁盘 IO，在树莓派 SD 卡上会阻塞事件循环。
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`close()` 做最后 flush，正常退出不丢数据。
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## 五、一键命令汇总
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```bash
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PY="D:/program file/conda/envs/pytorch/python.exe"
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# 运行链路测试（446 条）
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cd "D:/ProgramData/code_drone-test/utils" && "$PY" -m pytest -q
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# 吊舱串口自检 / S2 干跑
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"$PY" utils/pod_bridge/listen_pod.py COM5 --seconds 5
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"$PY" utils/pod_bridge/run_bridge.py --port COM5 --dry-run --duration 10
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# SITL 独立全流程
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"$PY" task_runner_sitl.py --conn udpin://0.0.0.0:14540
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# SITL 地面站联动
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"$PY" task_runner_sitl.py --conn udpin://0.0.0.0:14540 --ground-station
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"$PY" ground_station/app.py --udp-port 14555 --log-dir logs --rtsp-url rtsp://192.168.144.119:8554/video
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# 真机全流程（真吊舱串口 + UDP 注入 + PX4）
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"$PY" task_runner_real.py --port COM5 --conn udpin://0.0.0.0:14540 --target-type 1
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"$PY" task_runner_real.py --port /dev/ttyAMA0 --target-type 1 # 树莓派
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"$PY" task_runner_real.py --port COM5 --land # 收尾就地降落
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```
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> 真机入口的 `rtl`/超时/异常收尾都走**自定义返航**（回起飞点→恢复初始航向→垂直降落）；
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> 仅"未起飞/无起飞点/转场超时/主循环异常"退回 PX4 原生 RTL。
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