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# 双轨安装头空轨路径扩展设计
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## 背景
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当前项目中的 `PathType.Rail` 语义实际等同于“轨下悬挂运输”：
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- 基准路径来自空轨下表面中心线
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- 动画默认将物体沿世界 `Z` 方向向下偏移一个物体高度
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- 通行空间也默认按“路径点在物体上方”渲染
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这套模型无法准确表达新的双轨安装头场景：
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- 轨道为两根平行轨道
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- 安装头在两轨中间滑动
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- 箱型构件与安装头刚性连接
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- 构件以顶面中心或底面中心与安装头对接
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- 安装头支持轨上、轨下两种安装方式
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- 轨道支持斜向上、斜向下
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## 目标
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将现有“空轨路径”升级为“轨道导向装配运输路径”，支持以下 4 种基本构型：
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1. 轨上 + 斜向上
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2. 轨上 + 斜向下
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3. 轨下 + 斜向上
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4. 轨下 + 斜向下
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并支持两种构件对接方式：
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1. 顶面中心对接安装头
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2. 底面中心对接安装头
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## 设计原则
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1. 不再以“轨下中心线”作为 Rail 路径的唯一几何语义。
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2. 路径数据应表达“安装头中心的参考路径”。
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3. 构件实际动画位置和碰撞包络，应从“参考路径 + 安装构型”推导。
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4. 对斜轨路径，偏移和姿态必须基于轨道局部坐标系，而不是简单沿世界 `Z` 轴处理。
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5. 保持旧 Rail 路径可加载，并为旧数据提供默认兼容语义。
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## 新数据模型
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### RailMountMode
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```csharp
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public enum RailMountMode
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{
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UnderRail = 0,
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OverRail = 1
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}
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```
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含义：安装头位于双轨参考平面的下方或上方。
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### RailPayloadAnchorMode
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```csharp
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public enum RailPayloadAnchorMode
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{
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TopCenter = 0,
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BottomCenter = 1
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}
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```
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含义：构件以顶面中心或底面中心与安装头刚性对接。
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### RailPathDefinitionMode
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```csharp
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public enum RailPathDefinitionMode
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{
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LegacyBottomCenterLine = 0,
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InstallationHeadCenterLine = 1
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}
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```
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含义：
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- `LegacyBottomCenterLine` 用于兼容旧空轨路径
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- `InstallationHeadCenterLine` 表示新的安装头中心参考路径
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### PathRoute 新增字段
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建议为 `PathRoute` 增加以下字段：
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```csharp
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public RailMountMode RailMountMode { get; set; }
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public RailPayloadAnchorMode RailPayloadAnchorMode { get; set; }
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public RailPathDefinitionMode RailPathDefinitionMode { get; set; }
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public double RailHeadToPayloadAnchorOffset { get; set; }
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public double RailGaugeCenterOffset { get; set; }
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```
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说明：
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- `RailHeadToPayloadAnchorOffset`
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- 安装头中心到构件对接中心的距离
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- 使用模型单位
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- 用于精确表达安装头结构厚度和连接件高度
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- `RailGaugeCenterOffset`
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- 双轨中心线到安装头中心线的附加偏移
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- 默认通常为 `0`
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- 为后续非对称安装场景留扩展位
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## 局部坐标系
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每一段 Rail 路径在采样时建立局部坐标系：
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- `T`：沿轨道方向的单位向量
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- `N`：轨道平面法向，用于区分轨上 / 轨下
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- `B`：横向向量，满足右手系
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建议约束：
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- 双轨所在平面由轨道主方向和全局竖直方向共同确定
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- 当轨道接近竖直时，仍应优先走显式异常，而不是隐式回退
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构件实际锚点位置：
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```text
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PayloadAnchorPosition = RailReferencePoint + sign(mountMode) * N * offset
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```
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其中：
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- `sign(UnderRail) = -1`
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- `sign(OverRail) = +1`
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构件几何中心再根据 `TopCenter` / `BottomCenter` 与物体高度换算得到。
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## 参考路径定义
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### 旧逻辑
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当前 `RailGeometryHelper` 输出的是：
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- 空轨下表面中心线
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### 新逻辑
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建议升级为输出：
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- 双轨中间的安装头参考中心线
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实现上分两层：
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1. `ExtractRailReferencePath`
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- 负责提取轨道导向参考线
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2. `ResolvePayloadPath`
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- 根据安装构型计算构件实际运动参考路径
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## 兼容策略
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### 历史路径
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旧路径未包含 `RailMountMode`、`RailPayloadAnchorMode` 等信息时，按以下默认值兼容：
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```text
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RailMountMode = UnderRail
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RailPayloadAnchorMode = TopCenter
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RailPathDefinitionMode = LegacyBottomCenterLine
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RailHeadToPayloadAnchorOffset = 0
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RailGaugeCenterOffset = 0
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```
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兼容语义：
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- 保持旧项目行为尽量不变
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- 旧路径仍按“轨下悬挂”解释
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### 新路径
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新创建的 Rail 路径统一采用：
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```text
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RailPathDefinitionMode = InstallationHeadCenterLine
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```
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## 需要修改的模块
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### 1. 模型层
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文件：
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- `src/Core/PathPlanningModels.cs`
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- `src/Commands/CreateAerialPathCommand.cs`
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工作：
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- 增加 Rail 相关枚举
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- 为 `PathRoute` 增加 Rail 构型字段
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- 新建 Rail 路径时写入默认配置
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### 2. Rail 几何提取
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文件：
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- `src/PathPlanning/RailGeometryHelper.cs`
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工作：
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- 将“下表面中心线”抽象为“参考路径提取”
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- 区分旧路径提取和新路径提取
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- 为双轨场景预留“轨道中心参考线”提取接口
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### 3. 交互吸附
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文件：
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- `src/Core/PathPlanningManager.cs`
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- `src/UI/WPF/ViewModels/PathEditingViewModel.cs`
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工作：
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- 用户点击继续吸附到 Rail 参考路径
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- 新建 Rail 路径时允许指定安装构型
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### 4. 渲染
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文件：
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- `src/Core/PathPointRenderPlugin.cs`
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工作：
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- 将 `PathType.Rail` 的固定“向上/向下 Z 偏移”改为局部法向偏移
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- 通行空间不再假定路径点永远位于物体顶部
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### 5. 动画
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文件：
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- `src/Core/Animation/PathAnimationManager.cs`
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工作：
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- 将 Rail 路径下的构件位置计算改为：
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- 先得到安装头参考点
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- 再根据 `RailMountMode` 和 `RailPayloadAnchorMode` 推导物体位置
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- 后续增加 pitch/roll 对齐能力
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### 6. 导出
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文件：
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- `src/Core/PathDataManager.cs`
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工作：
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- 将 `suspension` 语义调整为更中性的 rail-guided aerial path
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- 视下游格式能力决定是否补充导出字段
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## 分阶段实现建议
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### Phase 1：最小可用版本
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目标：先支持 4 种构型的碰撞检测和动画位置正确。
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范围：
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- 增加 Rail 构型字段
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- Rail 动画和通行空间偏移改为基于安装构型计算
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- 继续沿用现有参考线提取，但将其抽象为“参考路径”
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限制：
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- 暂不处理完整 pitch/roll 姿态
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- 暂不精确重建双轨实体几何关系
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### Phase 2：几何语义升级
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目标：把参考路径从“轨下中心线”升级为“安装头中心线”。
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范围：
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- 重构 `RailGeometryHelper`
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- 为双轨模型提取真正的中线
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- 新旧路径分别兼容
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### Phase 3：姿态精化
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目标：对斜轨和长臂构件提供更真实的空间姿态。
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范围：
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- 动画支持 pitch / roll
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- 构件包络与局部坐标系一致
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- 提升碰撞检测准确性
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## 当前建议
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本次开发先从 Phase 1 开始：
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1. 先把路径模型改为可表达 4 种构型
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2. 先把渲染和动画从“世界 Z 偏移”改成“构型驱动偏移”
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3. 再进入轨道参考线提取的升级
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这样风险更低，也更容易验证。
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