QDAirPortTestSystemBackend/tests/AirportBoundsTest.cpp

#include <gtest/gtest.h>
#include <gmock/gmock.h>
#include "config/AirportBounds.h"
#include "utils/Logger.h"
#include <cmath>
#include <fstream>
#include <filesystem>

// 测试用的 AirportBounds 类，暴露 protected 成员以便测试
class TestAirportBounds : public AirportBounds {
public:
    using AirportBounds::AirportBounds;
    using AirportBounds::toAirportCoordinate;
    using AirportBounds::airportBounds_;
    using AirportBounds::areaBounds_;
    using AirportBounds::referencePoint_;
    using AirportBounds::rotationAngle_;

    // 设置测试数据
    void setTestData(const Vector2D& refPoint, double angle, const Bounds& bounds) {
        referencePoint_ = refPoint;
        rotationAngle_ = angle * M_PI / 180.0;  // 转换为弧度
        airportBounds_ = bounds;
    }
};

class AirportBoundsTest : public ::testing::Test {
protected:
    void SetUp() override {
        // 设置日志级别
        Logger::setLogLevel(LogLevel::DEBUG);

        // 创建测试实例
        bounds_ = std::make_unique<TestAirportBounds>();

        // 设置基本测试数据
        // 参考点设为原点 (0, 0)
        // 旋转角度设为 90 度，便于验证
        bounds_->setTestData(
            Vector2D{ 0, 0 },           // 参考点
            90.0,                     // 旋转角度（度）
            Bounds(-2000, -2000, 4000, 4000)  // 4km x 4km 的区域
        );
    }

    // 辅助函数：检查两个点是否足够接近（考虑浮点误差）
    bool pointsAreClose(const Vector2D& p1, const Vector2D& p2, double tolerance = 0.1) {
        return std::abs(p1.x - p2.x) < tolerance && std::abs(p1.y - p2.y) < tolerance;
    }

    std::unique_ptr<TestAirportBounds> bounds_;
};

// 测试坐标转换 - 参考点
TEST_F(AirportBoundsTest, ReferencePointTransformation) {
    // 参考点应该转换为原点 (0,0)
    Vector2D result = bounds_->toAirportCoordinate(Vector2D{ 0, 0 });
    EXPECT_TRUE(pointsAreClose(result, Vector2D{ 0, 0 }))
        << "参考点转换结果: (" << result.x << ", " << result.y << ")";
}

// 测试坐标转换 - 基本位移（90度逆时针旋转）
TEST_F(AirportBoundsTest, BasicTranslation) {
    // 向右移动 100 米，逆时针旋转 90 度后，应该在 y 轴正方向
    Vector2D result = bounds_->toAirportCoordinate(Vector2D{ 100, 0 });
    EXPECT_NEAR(result.x, 0, 0.001);
    EXPECT_NEAR(result.y, 100, 0.001)
        << "向右100米的点逆时针旋转90度后应该在 (0, 100)，实际在: ("
        << result.x << ", " << result.y << ")";

    // 向上移动 100 米，逆时针旋转 90 度后，应该在 x 轴负方向
    result = bounds_->toAirportCoordinate(Vector2D{ 0, 100 });
    EXPECT_NEAR(result.x, -100, 0.001);
    EXPECT_NEAR(result.y, 0, 0.001)
        << "向上100米的点逆时针旋转90度后应该在 (-100, 0)，实际在: ("
        << result.x << ", " << result.y << ")";
}

// 测试坐标转换 - 复合变换（90度逆时针旋转）
TEST_F(AirportBoundsTest, CompositeTransformation) {
    // 向右上方移动 (100, 100)，逆时针旋转 90 度
    Vector2D result = bounds_->toAirportCoordinate(Vector2D{ 100, 100 });
    EXPECT_NEAR(result.x, -100, 0.001);
    EXPECT_NEAR(result.y, 100, 0.001)
        << "点(100,100)逆时针旋转90度后应该在 (-100, 100)，实际在: ("
        << result.x << ", " << result.y << ")";
}

// 测试边界检查 - 边界内的点
TEST_F(AirportBoundsTest, PointInBounds) {
    // 测试参考点（一定在边界内）
    EXPECT_TRUE(bounds_->isPointInBounds(Vector2D{ 0, 0 }))
        << "参考点应该在边界内";

    // 测试边界内的点
    EXPECT_TRUE(bounds_->isPointInBounds(Vector2D{ 1000, 1000 }))
        << "距离参考点1km的点应该在边界内";
}

// 测试边界检查 - 边界外的点
TEST_F(AirportBoundsTest, PointOutOfBounds) {
    // 测试边界外的点
    EXPECT_FALSE(bounds_->isPointInBounds(Vector2D{ 3000, 3000 }))
        << "距离参考点3km的点应该在边界外";

    // 测试另一个边界外的点
    EXPECT_FALSE(bounds_->isPointInBounds(Vector2D{ -2500, -2500 }))
        << "距离参考点2.5km的点应该在边界外";
}

// 测试不同旋转角度（45度逆时针旋转）
TEST_F(AirportBoundsTest, DifferentRotations) {
    // 重新设置为45度逆时针旋转
    bounds_->setTestData(
        Vector2D{ 0, 0 },           // 参考点
        45.0,                     // 旋转角度（度）
        Bounds(-2000, -2000, 4000, 4000)
    );

    // 向右移动 100 米，逆时针旋转 45 度
    Vector2D result = bounds_->toAirportCoordinate(Vector2D{ 100, 0 });
    double sqrt2_2 = std::sqrt(2.0) / 2.0;  // cos(45°) = sin(45°) = √2/2
    EXPECT_NEAR(result.x, 100 * sqrt2_2, 0.001);
    EXPECT_NEAR(result.y, 100 * sqrt2_2, 0.001)
        << "向右100米的点逆时针旋转45度后应该在 (70.71, 70.71)，实际在: ("
        << result.x << ", " << result.y << ")";

    // 向上移动 100 米，逆时针旋转 45 度
    result = bounds_->toAirportCoordinate(Vector2D{ 0, 100 });
    EXPECT_NEAR(result.x, -100 * sqrt2_2, 0.001);
    EXPECT_NEAR(result.y, 100 * sqrt2_2, 0.001)
        << "向上100米的点逆时针旋转45度后应该在 (-70.71, 70.71)，实际在: ("
        << result.x << ", " << result.y << ")";
}

// 测试旋转变换（30度逆时针旋转）
TEST_F(AirportBoundsTest, RotationTransformation) {
    // 重新设置为30度逆时针旋转
    bounds_->setTestData(
        Vector2D{ 0, 0 },           // 参考点
        30.0,                     // 旋转角度（度）
        Bounds(-2000, -2000, 4000, 4000)
    );

    // 在世界坐标系中向右移动1000米，逆时针旋转 30 度
    Vector2D result = bounds_->toAirportCoordinate(Vector2D{ 1000, 0 });
    double cos30 = std::cos(M_PI / 6);  // cos(30°) ≈ 0.866025
    double sin30 = std::sin(M_PI / 6);  // sin(30°) ≈ 0.5

    // 在机场坐标系中的期望结果：
    // x = 1000 * cos(30°) ≈ 866.025
    // y = 1000 * sin(30°) ≈ 500
    EXPECT_NEAR(result.x, 1000 * cos30, 0.1);
    EXPECT_NEAR(result.y, 1000 * sin30, 0.1)
        << "向右1000米的点逆时针旋转30度后应该在 (866.025, 500)，实际在: ("
        << result.x << ", " << result.y << ")";

    // 在世界坐标系中向上移动1000米，逆时针旋转 30 度
    result = bounds_->toAirportCoordinate(Vector2D{ 0, 1000 });

    // 在机场坐标系中的期望结果：
    // x = -1000 * sin(30°) ≈ -500
    // y = 1000 * cos(30°) ≈ 866.025
    EXPECT_NEAR(result.x, -1000 * sin30, 0.1);
    EXPECT_NEAR(result.y, 1000 * cos30, 0.1)
        << "向上1000米的点逆时针旋转30度后应该在 (-500, 866.025)，实际在: ("
        << result.x << ", " << result.y << ")";
}

// 测试区域检查
TEST_F(AirportBoundsTest, AreaCheck) {
    // 重新设置为0度旋转，便于测试
    bounds_->setTestData(
        Vector2D{ 0, 0 },           // 参考点
        0.0,                      // 旋转角度（度）
        Bounds(-2000, -2000, 4000, 4000)
    );

    // 设置测试区域
    bounds_->areaBounds_[AreaType::RUNWAY] = Bounds(-1000, -100, 2000, 200);
    bounds_->areaBounds_[AreaType::TAXIWAY] = Bounds(-800, -300, 1600, 600);

    // 测试跑道上的点
    Vector2D runwayPoint{ 500, 0 };  // 跑道中心偏右500米
    EXPECT_TRUE(bounds_->isPointInArea(runwayPoint, AreaType::RUNWAY))
        << "跑道上的点应该在跑道区域内";

    // 测试滑行道上的点
    Vector2D taxiwayPoint{ 0, 200 };  // 滑行道中心向上200米
    EXPECT_TRUE(bounds_->isPointInArea(taxiwayPoint, AreaType::TAXIWAY))
        << "滑行道上的点应该在滑行道区域内";

    // 测试区域外的点
    Vector2D outPoint{ 3000, 3000 };  // 远离机场的点
    EXPECT_FALSE(bounds_->isPointInArea(outPoint, AreaType::RUNWAY))
        << "远离机场的点不应该在任何区域内";
    EXPECT_FALSE(bounds_->isPointInArea(outPoint, AreaType::TAXIWAY))
        << "远离机场的点不应该在任何区域内";
}

// 测试配置文件加载
TEST_F(AirportBoundsTest, ConfigLoading) {
    // 使用项目中的配置文件
    AirportBounds bounds("config/airport_bounds.json");

    // 验证配置是否正确加载
    const auto& airportBounds = bounds.getAirportBounds();
    EXPECT_TRUE(airportBounds.width > 0 && airportBounds.height > 0)
        << "机场边界的宽度和高度应该为正值";

    // 验证区域配置
    const auto& runwayBounds = bounds.getAreaBounds(AreaType::RUNWAY);
    EXPECT_TRUE(runwayBounds.width > 0 && runwayBounds.height > 0)
        << "跑道区域的宽度和高度应该为正值";
    EXPECT_TRUE(runwayBounds.width < airportBounds.width && runwayBounds.height < airportBounds.height)
        << "跑道区域应该小于机场边界";
}

// 测试配置文件错误处理
TEST_F(AirportBoundsTest, ConfigErrorHandling) {
    // 测试文件不存在
    EXPECT_THROW(AirportBounds("nonexistent.json"), std::runtime_error);

    // 测试配置文件格式错误
    EXPECT_THROW(AirportBounds("tests/data/invalid_airport_bounds.json"), std::runtime_error);
}

// 测试边界条件
TEST_F(AirportBoundsTest, EdgeCases) {
    // 重新设置为0度旋转，便于测试
    bounds_->setTestData(
        Vector2D{ 0, 0 },           // 参考点
        0.0,                      // 旋转角度（度）
        Bounds(-2000, -2000, 4000, 4000)
    );

    // 测试正好在边界上的点
    Vector2D edge{ 2000, 2000 };  // 右上角边界点
    EXPECT_TRUE(bounds_->isPointInBounds(edge))
        << "边界上的点应该被认为在边界内";

    // 测试边界外的点
    Vector2D outside{ 2001, 2001 };  // 刚好超出边界
    EXPECT_FALSE(bounds_->isPointInBounds(outside))
        << "边界外的点应该被认为在边界外";
}