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Python
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# -*- coding: utf-8 -*-
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"""
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路径点抽象基类
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─────────────────────────────────────────────────────────────────
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BaseWaypoint —— 所有路径点的公共基类（dataclass + 可扩展）
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子类扩展示例：
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AirWaypoint 继承 BaseWaypoint，增加 fly_over / turn_radius
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GroundWaypoint 继承 BaseWaypoint，增加 road_type / heading_constraint
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WaterWaypoint 继承 BaseWaypoint，增加 depth / tide_correction
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─────────────────────────────────────────────────────────────────
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"""
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from __future__ import annotations
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from dataclasses import dataclass, field
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from enum import Enum
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from typing import Any, Dict, Optional
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# ─────────────────────────────────────────────────────────────────
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# 装备域枚举
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# ─────────────────────────────────────────────────────────────────
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class EquipmentDomain(Enum):
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AIR = "air" # 空中（飞行器）
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GROUND = "ground" # 陆地（车辆/步兵）
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WATER = "water" # 水面（舰艇）
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SUBSEA = "subsea" # 水下（潜艇/UUV）
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SPACE = "space" # 太空（预留）
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# ─────────────────────────────────────────────────────────────────
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# 路径点约束类型
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# ─────────────────────────────────────────────────────────────────
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class AltConstraint(Enum):
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NONE = "none"
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AT = "at"
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AT_OR_ABOVE = "at_or_above"
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AT_OR_BELOW = "at_or_below"
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BETWEEN = "between"
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class SpeedConstraint(Enum):
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NONE = "none"
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AT = "at"
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AT_OR_ABOVE = "at_or_above"
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AT_OR_BELOW = "at_or_below"
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MAX = "max"
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# ─────────────────────────────────────────────────────────────────
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# 路径点基类
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# ─────────────────────────────────────────────────────────────────
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@dataclass
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class BaseWaypoint:
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"""
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路径点公共基类
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所有域（空/地/水）的路径点均继承此类。
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子类通过新增 dataclass 字段扩展特有属性，
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无需修改基类。
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坐标约定：
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latitude —— 纬度（度，WGS-84，北正南负）
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longitude —— 经度（度，WGS-84，东正西负）
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altitude —— 高度/深度（米，MSL；水下为负值）
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"""
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# ── 标识 ──────────────────────────────────────────────────────
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identifier: str = "" # 路径点标识符
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name: str = "" # 全称/描述
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domain: EquipmentDomain = EquipmentDomain.AIR
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# ── 坐标 ──────────────────────────────────────────────────────
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latitude: float = 0.0 # 纬度（度）
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longitude: float = 0.0 # 经度（度）
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altitude: float = 0.0 # 高度/深度（米，MSL）
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# ── 运动参数 ──────────────────────────────────────────────────
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speed: float = 0.0 # 过点速度（m/s）
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heading: Optional[float] = None # 指定过点航向（度，None=自动计算）
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# ── 速度约束 ──────────────────────────────────────────────────
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speed_constraint: SpeedConstraint = SpeedConstraint.NONE
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speed_limit: Optional[float] = None # 约束速度值（m/s）
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# ── 高度约束 ──────────────────────────────────────────────────
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alt_constraint: AltConstraint = AltConstraint.NONE
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alt_value: Optional[float] = None # 约束高度（米）
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alt_value2: Optional[float] = None # BETWEEN 时的上限
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# ── 停留参数 ──────────────────────────────────────────────────
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dwell_time: float = 0.0 # 在此点停留时间（秒，0=不停留）
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# ── 扩展元数据 ────────────────────────────────────────────────
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metadata: Dict[str, Any] = field(default_factory=dict)
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# ── 属性 ──────────────────────────────────────────────────────
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@property
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def position(self) -> tuple:
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"""返回 (lat, lon, alt) 三元组"""
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return (self.latitude, self.longitude, self.altitude)
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@property
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def has_speed_constraint(self) -> bool:
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return self.speed_constraint != SpeedConstraint.NONE
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@property
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def has_alt_constraint(self) -> bool:
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return self.alt_constraint != AltConstraint.NONE
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def effective_speed(self, default: float = 0.0) -> float:
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"""返回有效过点速度（优先使用 speed，否则用 default）"""
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return self.speed if self.speed > 1e-6 else default
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def validate(self) -> list:
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"""
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校验路径点合法性
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:return: 错误信息列表（空列表表示合法）
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"""
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errors = []
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if not (-90 <= self.latitude <= 90):
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errors.append(f"纬度越界: {self.latitude}")
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if not (-180 <= self.longitude <= 180):
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errors.append(f"经度越界: {self.longitude}")
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if self.speed < 0:
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errors.append(f"速度不能为负: {self.speed}")
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if self.dwell_time < 0:
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errors.append(f"停留时间不能为负: {self.dwell_time}")
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return errors
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def copy_with(self, **kwargs) -> "BaseWaypoint":
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"""返回修改了指定字段的副本"""
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import copy
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wp = copy.copy(self)
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for k, v in kwargs.items():
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setattr(wp, k, v)
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return wp
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def __str__(self) -> str:
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return (f"WP[{self.identifier}]"
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f"({self.latitude:.4f}°,{self.longitude:.4f}°,"
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f"{self.altitude:.0f}m) "
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f"spd={self.speed:.1f}m/s")
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# ─────────────────────────────────────────────────────────────────
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# 各域路径点子类
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# ─────────────────────────────────────────────────────────────────
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@dataclass
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class AirWaypoint(BaseWaypoint):
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"""空中路径点（兼容 ARINC 424）"""
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domain: EquipmentDomain = EquipmentDomain.AIR
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# 转弯参数
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fly_over: bool = False # True=飞越点，False=Fly-by
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turn_radius: float = 0.0 # 过点转弯半径（米，0=自动）
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# ARINC 424 字段
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path_terminator: str = "TF" # TF/CF/DF/IF/RF/AF
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course_angle: Optional[float] = None # 指定进场航道（度）
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waypoint_type: str = "FIX" # FIX/AIRPORT/VOR/NDB
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@dataclass
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class GroundWaypoint(BaseWaypoint):
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"""陆地路径点"""
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domain: EquipmentDomain = EquipmentDomain.GROUND
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# 道路/地形约束
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road_type: str = "any" # road/offroad/any
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max_slope_deg: float = 30.0 # 最大允许坡度（度）
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heading_constraint: Optional[float] = None # 强制过点航向（度）
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stop_required: bool = False # 是否必须停车
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@dataclass
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class WaterWaypoint(BaseWaypoint):
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"""水中路径点（水面/水下通用）"""
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domain: EquipmentDomain = EquipmentDomain.WATER
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# 水下参数（潜艇/UUV）
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depth: float = 0.0 # 水下深度（米，正值向下）
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is_subsurface: bool = False # True=水下，False=水面
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# 水文约束
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min_water_depth: float = 0.0 # 最小水深要求（米）
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tide_correction: float = 0.0 # 潮汐修正量（米）
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