# 割草机运动控制与数据接收 (Python)

## 1. 运动控制器

说明：这是一个用于履带式割草机的简单运动控制器原型。控制器使用 RTK/IMU 提供的位置信息和航向来生成运动指令（前进/转向），映射到 ±100 的输出范围。

主要文件：
- `mower_controller.py`：实现 MowerController，纯追踪+角度 P 控制，接口见文件头注释。
- `example_path.json`：示例弓字形路径点列表。
- `test.py`：仿真桩，模拟 IMU(100Hz)、GPS(10Hz)、控制(74Hz)，并将输出记录到 `sim_log.csv`。

合约摘要：
- 输入：GPS 每 10Hz 提供 (x,y)、航向(弧度)、速度；IMU 每 100Hz 提供加速度与角速度。
- 输出：每 74Hz 计算并输出两个整数信号：
  - forward: -100..100 对应 [-max_forward_mps, +max_forward_mps]（默认 ±1 m/s）
  - turn: -100..100 对应 [-pi/2, +pi/2] rad/s（默认±90°/s），正为左转

如何运行：
1. 在同一目录下运行 `python test.py`（需要 Python 3.x）。
2. 运行结束后查看 `sim_log.csv`，其中包含时间序列的控制信号与位姿。

注意和下一步：
- 当前控制器为质量较轻的原型；工程化使用时需增加状态滤波、延时补偿、碰撞/障碍物处理、车辆动态限制与安全约束。
- 下步建议：添加单元测试、参数标定接口、以及将控制输出封装成发布接口 (ROS/UDP/CAN)。

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## 2. GPS/IMU 数据接收器

### 快速开始

#### 2.1 安装依赖

```bash
pip install -r requirements.txt
```

需要安装的库：
- `pyserial`: 串口通信
- `crcmod`: CRC16校验

#### 2.2 配置串口

编辑 `gps_imu_receiver.py` 第 316 行附近，根据你的系统修改串口设备名：

**Windows:**
```python
PORT = "COM3"  # 根据设备管理器中的实际端口修改
```

**Linux/Mac:**
```python
PORT = "/dev/ttyUSB0"  # 或 /dev/ttyACM0, /dev/cu.usbserial-xxx 等
```

#### 2.3 运行接收程序

```bash
python gps_imu_receiver.py
```

#### 2.4 预期输出

```
[INFO] 串口已连接: COM3 @ 921600 bps
[INFO] 开始接收数据... (按 Ctrl+C 停止)
[GPS] 纬度: 31.12345678°, 经度: 121.23456789°, 航向: 45.23°, 速度(E/N/U): 0.12/0.34/0.01 m/s, 卫星: 12, 质量: 4
[IMU] 加速度(X/Y/Z): 0.001/0.007/-1.032 g, 角速度(X/Y/Z): -0.03/0.05/-0.02 °/s, 温度: 26.0℃
...
```

### 协议说明

详细协议文档请参见 [../PROTOCOL.md](../PROTOCOL.md)

**数据格式概览:**
- **帧头**: `AA 55`
- **数据类型**: `0x01`=GPS(10Hz), `0x02`=IMU(100Hz)
- **CRC16**: MODBUS标准
- **帧尾**: `0D 0A`

**GPS数据包** (56字节): 纬度/经度、航向角、东北天速度、高程、UTC时间、定位质量、卫星数

**IMU数据包** (32字节): X/Y/Z轴加速度、X/Y/Z轴角速度、温度、UTC时间

### 常见问题

**串口无法打开:**
- Windows: 检查设备管理器中的 COM 端口号
- Linux: 添加用户到 dialout 组: `sudo usermod -a -G dialout $USER`

**CRC校验失败:**
- 检查波特率是否匹配 (921600)
- 检查串口线缆质量

**没有数据输出:**
- 确认 GPS 模块已正确连接
- 检查 STM32 调试输出

### 高级用法

#### 自定义数据处理

修改 `main()` 函数中的数据处理逻辑保存到文件或发送到其他程序。

#### 与运动控制器集成

将接收到的 GPS/IMU 数据传递给 `MowerController`:

```python
from mower_controller import MowerController
from gps_imu_receiver import GPSIMUReceiver

controller = MowerController(...)
receiver = GPSIMUReceiver(PORT, BAUDRATE)

while True:
    gps_data, imu_data = receiver.receive_packet()
    if gps_data:
        controller.update_gps(gps_data.latitude, gps_data.longitude, ...)
    if imu_data:
        controller.update_imu(imu_data.accel_x, ...)
```

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## 文件清单

- `mower_controller.py`: 运动控制器
- `example_path.json`: 示例路径
- `test.py`: 仿真测试
- `gps_imu_receiver.py`: GPS/IMU数据接收器
- `requirements.txt`: Python依赖

## 版本信息

- **版本**: v1.0
- **日期**: 2025-11-13