utils —— reference-c++ 两个子项目的 Python 移植
将 reference-c++/ 下的 target_tracker(多目标追踪过滤器)与
visual_track_control(视觉跟踪控制律)移植为 Python,两包互不依赖
(唯一的数据转换点在胶水层 demo)。
目录结构
utils/
├── target_tracker/ # 包 1:卡尔曼滤波多目标追踪(无第三方硬依赖,仅 numpy)
│ └── README.md # 接口清单 + C++ 差异
├── visual_track_control/ # 包 2:三通道控制律 + MAVSDK offboard 网关
│ └── README.md # 接口清单 + C++ 差异
├── demo_track_control.py # 胶水层集成演示(模拟检测 → 追踪 → 控制律 → 发送)
├── config/track_control.json # 控制律配置(拷贝自 reference-c++)
├── tests/ # pytest 测试(对应 C++ 全部 13 个测试文件)
│ ├── target_tracker/ # 27 条
│ └── visual_track_control/ # 78 条
├── conftest.py # 保证可从任意工作目录导入两包
└── pytest.ini # 收集 *_test.py 命名(与 C++ 测试文件名对齐)
环境
conda env pytorch(D:\program file\conda\envs\pytorch),Python 3.12,
依赖:numpy、mavsdk、pytest。
运行测试
cd utils
"D:/program file/conda/envs/pytorch/python.exe" -m pytest -q
105 条测试全部通过(含 C++ 验收用例的逐条移植:§9.4 六条硬验收、A1/A2/A4 回归、PID anti-windup C1、超龄 C4、首拍限幅 S6)。
运行演示
# mock 传输(本地记录指令,无实机)
python utils/demo_track_control.py --speedup 10
# MAVSDK 实发(需飞控/SITL 在 udp://:14540)
python utils/demo_track_control.py --transport mavsdk
时间线 13 s(20 Hz):正常跟踪 6 s(vx 从零渐变 → 逼近限速 3 m/s)→ 目标消失 4 s(Coast 预测,60 帧后轨道判亡)→ 判零速刹车 3 s。
移植约定
- MAVLink 部分改为 MAVSDK 语义映射(offboard API,非字节透传),三分支 映射保留 C++ A2 回归语义,详见包 2 README。
- 测试逐条移植 C++ gtest 断言(
EXPECT_DOUBLE_EQ→ 精确==,EXPECT_NEAR→pytest.approx);MAVSDK 部分因无 SITL/实机,仅 mock 验证。 - 行为修复项(C1/C2/C4、A1/A2/A4、S6)在测试文件头注释中标注对应章节。