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10 KiB
Python
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# -*- coding: utf-8 -*-
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"""
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装备状态基类 + 各域子类
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─────────────────────────────────────────────────────────────────
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BaseState 公共状态基类（dataclass）
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├── AircraftState 飞行器状态
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├── GroundState 地面车辆/机器狗状态
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└── RadarState 雷达状态
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─────────────────────────────────────────────────────────────────
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"""
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from __future__ import annotations
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import copy
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import dataclasses
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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, List
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# ─────────────────────────────────────────────────────────────────
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# 飞行阶段枚举
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# ─────────────────────────────────────────────────────────────────
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class FlightPhase(Enum):
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GROUND = "GROUND" # 地面停放
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TAKEOFF = "TAKEOFF" # 起飞滑跑
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CLIMB = "CLIMB" # 爬升
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CRUISE = "CRUISE" # 巡航
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DESCENT = "DESCENT" # 下降
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APPROACH = "APPROACH" # 进近
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LAND = "LAND" # 着陆
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# ─────────────────────────────────────────────────────────────────
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# 公共状态基类
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# ─────────────────────────────────────────────────────────────────
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@dataclass
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class BaseState:
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"""
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装备公共状态基类
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每次 step(dt) 后生成新的状态快照，不可变（frozen 语义）。
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子类通过新增字段扩展特有状态。
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"""
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# ── 时间 ──────────────────────────────────────────────────────
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timestamp: float = 0.0 # 仿真绝对时刻（秒）
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elapsed_time: float = 0.0 # 自启动累计时长（秒）
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# ── 位置 ──────────────────────────────────────────────────────
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latitude: float = 0.0 # 纬度（度，WGS-84）
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longitude: float = 0.0 # 经度（度，WGS-84）
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altitude: float = 0.0 # 高度（米，MSL）
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# ── 姿态 ──────────────────────────────────────────────────────
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heading: float = 0.0 # 航向角（度，真北顺时针）
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pitch: float = 0.0 # 俯仰角（度，抬头为正）
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roll: float = 0.0 # 横滚角（度，右滚为正）
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# ── 速度 ──────────────────────────────────────────────────────
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speed: float = 0.0 # 地速（m/s）
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acceleration: float = 0.0 # 切向加速度（m/s²）
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# ── 生命周期 ──────────────────────────────────────────────────
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lifecycle: str = "CREATED" # LifecycleState.value
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# ── 扩展 ──────────────────────────────────────────────────────
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extra: Dict[str, Any] = field(default_factory=dict)
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sub_states: List["BaseState"] = None
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# ── 属性 ──────────────────────────────────────────────────────
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@property
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def position(self) -> tuple:
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return (self.latitude, self.longitude, self.altitude)
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# ── 序列化 ────────────────────────────────────────────────────
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def to_dict(self) -> Dict[str, Any]:
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return dataclasses.asdict(self)
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@classmethod
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def from_dict(cls, d: Dict[str, Any]) -> "BaseState":
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valid = {f.name for f in dataclasses.fields(cls)}
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return cls(**{k: v for k, v in d.items() if k in valid})
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def copy_with(self, **kwargs) -> "BaseState":
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obj = copy.copy(self)
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for k, v in kwargs.items():
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setattr(obj, k, v)
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return obj
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def __repr__(self) -> str:
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return (f"{self.__class__.__name__}("
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f"t={self.timestamp:.1f}s, "
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f"pos=({self.latitude:.4f},{self.longitude:.4f},"
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f"{self.altitude:.0f}m), "
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f"hdg={self.heading:.1f}°, "
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f"spd={self.speed:.1f}m/s, "
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f"lc={self.lifecycle})")
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# ─────────────────────────────────────────────────────────────────
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# 飞行器状态
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# ─────────────────────────────────────────────────────────────────
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@dataclass
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class AircraftState(BaseState):
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"""飞行器完整状态"""
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# ── 飞行阶段 ──────────────────────────────────────────────────
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phase: str = FlightPhase.GROUND.value
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# ── 飞行动力学 ────────────────────────────────────────────────
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airspeed: float = 0.0 # 空速（m/s）
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vertical_speed: float = 0.0 # 垂直速度（m/s，上升为正）
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bank_angle: float = 0.0 # 坡度角（度）
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turn_rate: float = 0.0 # 转弯角速度（°/s）
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# ── 燃油 ──────────────────────────────────────────────────────
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fuel_remaining: float = 0.0 # 剩余油量（升/千克）
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fuel_percent: float = 100.0 # 剩余油量百分比
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# ── 航线进度 ──────────────────────────────────────────────────
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route_progress: float = 0.0 # 航线完成进度（0.0~1.0）
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segment_index: int = -1 # 当前航段索引
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# -- 风向
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wind_direction: float = 0.0
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wind_speed: float = 0.0
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# ─────────────────────────────────────────────────────────────────
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# 地面装备状态（车辆 / 机器狗）
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# ─────────────────────────────────────────────────────────────────
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@dataclass
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class GroundState(BaseState):
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"""地面装备状态（车辆 / 机器狗通用）"""
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# ── 地形 ──────────────────────────────────────────────────────
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slope_deg: float = 0.0 # 当前坡度（度）
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road_type: str = "road" # road / offroad / track
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# ── 运动 ──────────────────────────────────────────────────────
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is_stopped: bool = True # 是否静止
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odometer_m: float = 0.0 # 里程计（米）
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# ── 电量（机器狗）────────────────────────────────────────────
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battery_percent: float = 100.0 # 电量百分比
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# ── 航线进度 ──────────────────────────────────────────────────
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route_progress: float = 0.0
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segment_index: int = -1
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# ─────────────────────────────────────────────────────────────────
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# 雷达状态
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# ─────────────────────────────────────────────────────────────────
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@dataclass
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class RadarState(BaseState):
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"""雷达装备状态"""
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# ── 扫描 ──────────────────────────────────────────────────────
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current_azimuth: float = 0.0 # 当前扫描方位角（度）
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scan_elevation: float = 0.0 # 当前扫描仰角（度）
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scan_cycles: int = 0 # 累计扫描圈数
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# ── 跟踪 ──────────────────────────────────────────────────────
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is_tracking: bool = False # 是否处于跟踪模式
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tracked_count: int = 0 # 当前跟踪目标数
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tracked_targets: List[str] = field(default_factory=list)
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# ── 工作状态 ──────────────────────────────────────────────────
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is_transmitting: bool = False # 是否发射
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power_output_kw: float = 0.0 # 当前发射功率（kW） |