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# 空轨支持方案
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## 一、需求分析
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### 1.1 核心需求
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1. **新增空轨属性**：在物流属性系统中增加"空轨"类型
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2. **空轨路径生成**：
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- 空轨走向固定，只需设置起点和终点
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- 自动提取空轨几何体的下表面中心线作为路径
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3. **路径类型区分**：路径需要标记为"地面路径"或"空轨路径"
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4. **动画运行模式**：
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- 地面路径：物体中心点在路径点上
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- 空轨路径：物体悬挂在空轨下方运行（物体中心 = 路径点 - 物体高度/2）
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5. **碰撞检测**：
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- 统一使用3D碰撞检测
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- 空轨路径需要排除空轨本身
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6. **限制条件**：空轨暂时只支持人工路径，不支持自动路径规划
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### 1.2 使用场景
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- **地面路径**：转运车在楼面、走廊、通道上运行
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- **空轨路径**：悬挂式输送设备在空轨上运行
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### 1.3 已确认信息
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1. ✅ **空轨模型**：已存在，不需要建模规范
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2. ✅ **空轨类型**：不需要分类型，只有一个"空轨"类型
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3. ✅ **物体悬挂**：物体悬挂在空轨下方
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4. ✅ **碰撞检测**：需要排除空轨本身
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5. ✅ **数据库迁移**：不需要，新字段使用默认值
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6. ✅ **向后兼容**：不需要向后兼容性
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7. ✅ **碰撞检测统一**：地面路径和空轨路径都使用3D碰撞检测
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8. ✅ **轨道几何**：轨道不是水平的，需要精确计算几何体数据
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## 二、架构影响分析
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### 2.1 涉及的核心模块
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| 模块 | 影响程度 | 改动内容 |
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| **物流属性系统** | 🟢 低 | 新增"空轨"枚举值 |
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| **路径数据模型** | 🟡 中 | 新增路径类型字段 |
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| **路径规划系统** | 🟡 中 | 新增空轨路径生成逻辑 |
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| **动画系统** | 🟡 中 | 根据路径类型调整物体位置 |
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| **碰撞检测系统** | 🟢 低 | 空轨路径排除空轨本身 |
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| **UI界面** | 🟡 中 | 路径类型选择、空轨路径生成 |
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## 三、详细实施方案
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### 3.1 第一阶段：基础数据结构（1天）
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#### 3.1.1 新增空轨属性
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**文件**：`CategoryAttributeManager.cs`
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```csharp
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public enum LogisticsElementType
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{
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// ... 现有类型 ...
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/// <summary>
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/// 空轨 - 空中运输路径，物体悬挂运行，权重0.7
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/// </summary>
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空轨 = 9,
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}
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```
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#### 3.1.2 路径类型枚举
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**文件**：`PathPlanningModels.cs`
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```csharp
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/// <summary>
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/// 路径类型
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/// </summary>
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public enum PathType
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{
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/// <summary>
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/// 地面路径 - 物体在地面运行
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/// </summary>
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Ground = 0,
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/// <summary>
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/// 空轨路径 - 物体悬挂在空轨下方运行
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/// </summary>
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Rail = 1,
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}
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```
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#### 3.1.3 路径数据模型扩展
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**文件**：`PathRouteViewModel.cs`
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```csharp
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private PathType _pathType = PathType.Ground;
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public PathType PathType
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{
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get => _pathType;
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set => SetProperty(ref _pathType, value);
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}
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```
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#### 3.1.4 路径数据库适配
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**文件**：`PathDatabase.cs`
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```csharp
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// 保存路径时，保存路径类型
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public void SavePath(PathRouteViewModel path)
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{
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// ... 现有逻辑 ...
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// 新增：保存路径类型
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}
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// 加载路径时，读取路径类型
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public PathRouteViewModel LoadPath(string pathId)
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{
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||
// ... 现有逻辑 ...
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||
// 新增：读取路径类型
|
||
}
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```
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### 3.2 第二阶段：空轨路径生成（2天）
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#### 3.2.1 复用现有几何计算
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**现有代码复用**：
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- `ChannelHeightDetector.AnalyzeChannelGeometry()` - 分析通道几何
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- `ChannelHeightDetector.CalculatePreciseHeightAtPosition()` - 计算精确高度
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- `GeometryHelper.ExtractTriangles()` - 提取三角形
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- `GeometryHelper.RayTriangleIntersect()` - 射线-三角形交点检测
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#### 3.2.2 新增底部高度检测方法
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**文件**：`ChannelHeightDetector.cs`
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新增方法：
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- `GetChannelBottomHeight(Point3D position, IEnumerable<ModelItem> channelItems)` - 获取通道底面高度
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- `CalculateBottomPreciseHeightAtPosition(Point3D position, ChannelHeightInfo heightInfo, ModelItem channel)` - 计算底面精确高度
|
||
- `TryRaycastFromBelow(Point3D position, ModelItem channel, double floorHeight, out double height)` - 从下方射线投射
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||
- `PerformRayTriangleIntersectionFromBelow(Point3D position, List<Triangle3D> triangles)` - 从下往上射线-三角形交点检测
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- `TryGetGeometricBottomHeight(Point3D position, ModelItem channel, out double height)` - View API获取底面高度
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||
- `AnalyzeBottomSurfaceHeightAtPosition(Point3D position, ModelItem channel, double floorHeight, double ceilingHeight)` - 分析底面表面高度
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- `TryMultiPointBottomSampling(Point3D position, ModelItem channel)` - 多点采样获取底面高度
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#### 3.2.3 空轨中心线提取工具
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**文件**：`RailGeometryHelper.cs`（新建）
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```csharp
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/// <summary>
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/// 空轨几何体辅助工具
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/// 负责提取空轨的下表面中心线
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/// </summary>
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public static class RailGeometryHelper
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{
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/// <summary>
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/// 从空轨几何体提取下表面中心线
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/// </summary>
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/// <param name="railModel">空轨模型项</param>
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/// <param name="startPoint">起点（2D坐标）</param>
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/// <param name="endPoint">终点（2D坐标）</param>
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/// <returns>路径点列表（包含精确的Z坐标）</returns>
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public static List<Point3D> ExtractRailCenterLine(
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ModelItem railModel,
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Point3D startPoint,
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Point3D endPoint)
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{
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var pathPoints = new List<Point3D>();
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try
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{
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LogManager.Debug($"[空轨] 开始提取空轨中心线: {railModel.DisplayName}");
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// 1. 创建高度检测器实例
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var heightDetector = new ChannelHeightDetector();
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var railItems = new List<ModelItem> { railModel };
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// 2. 计算起点和终点在X-Y平面上的投影距离
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double distance2D = Math.Sqrt(
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Math.Pow(endPoint.X - startPoint.X, 2) +
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Math.Pow(endPoint.Y - startPoint.Y, 2)
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||
);
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if (distance2D < 0.01)
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{
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LogManager.Warning("[空轨] 起点和终点重合");
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return pathPoints;
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}
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// 3. 在起点和终点之间采样，计算每个采样点的精确Z坐标
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int sampleCount = Math.Max(2, (int)Math.Ceiling(distance2D / 0.5)); // 每0.5米一个采样点
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for (int i = 0; i < sampleCount; i++)
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{
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double t = (double)i / (sampleCount - 1);
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// 线性插值计算X、Y坐标
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double x = startPoint.X + t * (endPoint.X - startPoint.X);
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double y = startPoint.Y + t * (endPoint.Y - startPoint.Y);
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double z = startPoint.Z; // 初始Z坐标
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||
// 调用现有的GetChannelBottomHeight方法获取精确底面高度
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var samplePoint = new Point3D(x, y, z); // Z坐标会被方法更新
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var bottomHeight = heightDetector.GetChannelBottomHeight(samplePoint, railItems);
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pathPoints.Add(new Point3D(x, y, bottomHeight));
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||
}
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LogManager.Debug($"[空轨] 生成 {pathPoints.Count} 个路径点，总长度: {distance2D:F2}m");
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}
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catch (Exception ex)
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{
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LogManager.Error($"[空轨] 提取空轨中心线失败: {ex.Message}");
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}
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return pathPoints;
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}
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||
}
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```
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#### 3.2.4 路径编辑器扩展
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**文件**：`PathEditingViewModel.cs`
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新增方法：
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- `GeneratePathFromRail(ModelItem railModel, Point3D startPoint, Point3D endPoint)` - 从空轨生成路径
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- `SelectRailModelCommand` - 选择空轨命令
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- `SetPathStartPointCommand` - 设置起点命令
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- `SetPathEndPointCommand` - 设置终点命令
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- `GeneratePathFromRailCommand` - 生成路径命令
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||
新增属性：
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- `SelectedPathType` - 选中的路径类型
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||
- `PathTypes` - 路径类型数组
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- `IsRailPathType` - 是否为空轨路径类型
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- `SelectedRailModel` - 选中的空轨模型
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- `SelectedRailModelName` - 选中的空轨模型名称
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||
- `PathStartPoint` - 路径起点
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||
- `PathStartPointDisplay` - 路径起点显示
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||
- `PathEndPoint` - 路径终点
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- `PathEndPointDisplay` - 路径终点显示
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---
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### 3.3 第三阶段：动画系统适配（1天）
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#### 3.3.1 物体位置计算
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**文件**：`PathAnimationManager.cs`
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```csharp
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/// <summary>
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||
/// 计算物体在路径点上的位置
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/// </summary>
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private Point3D CalculateObjectPosition(Point3D pathPoint, PathType pathType)
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{
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if (pathType == PathType.Rail)
|
||
{
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||
// 空轨路径：物体悬挂在空轨下方
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||
// 物体中心点 = 空轨点 - 物体高度的一半
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double objectCenterZ = pathPoint.Z - _virtualObjectHeight / 2;
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return new Point3D(pathPoint.X, pathPoint.Y, objectCenterZ);
|
||
}
|
||
else
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||
{
|
||
// 地面路径：物体中心点在路径点上
|
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return pathPoint;
|
||
}
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||
}
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||
```
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#### 3.3.2 传递路径类型
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**文件**：`PathAnimationManager.cs`
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|
||
修改方法：
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- `GenerateAnimationFrames(List<Point3D> pathPoints, PathType pathType)` - 传递路径类型参数
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- `PrecomputeCollisions(List<Point3D> pathPoints, PathType pathType, List<ModelItem> railModels)` - 传递路径类型和空轨模型列表
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- `DetectFrameCollisions(AnimationFrame frame, PathType pathType, List<ModelItem> collisionExclusions)` - 传递路径类型和排除列表
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### 3.4 第四阶段：碰撞检测适配（1天）
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#### 3.4.1 空轨排除逻辑
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**文件**：`PathAnimationManager.cs`
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修改方法：
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- `PrecomputeCollisions(List<Point3D> pathPoints, PathType pathType, List<ModelItem> railModels)` - 新增空轨排除列表
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||
- `DetectFrameCollisions(AnimationFrame frame, PathType pathType, List<ModelItem> collisionExclusions)` - 使用排除列表过滤
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**核心逻辑**：
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```csharp
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// 创建碰撞排除列表
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var collisionExclusions = new List<ModelItem>();
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// 如果是空轨路径，将空轨模型加入排除列表
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if (pathType == PathType.Rail && railModels != null)
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{
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collisionExclusions.AddRange(railModels);
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LogManager.Info($"[碰撞检测] 已排除 {railModels.Count} 个空轨模型");
|
||
}
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// 在碰撞检测循环中跳过排除列表中的项目
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foreach (var modelItem in allModelItems)
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{
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||
// 跳过排除列表中的项目（包括空轨本身）
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if (collisionExclusions.Contains(modelItem))
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||
{
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continue;
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||
}
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// 统一使用3D碰撞检测
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double distance = BoundingBoxGeometryUtils.CalculateDistance(objectBoundingBox, modelBoundingBox);
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||
if (distance <= 0) // 相交或接触
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{
|
||
collisions.Add(new CollisionResult
|
||
{
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||
Item1 = _animatedObject,
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Item2 = modelItem,
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||
Distance = distance
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});
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||
}
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||
}
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```
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### 3.5 第五阶段：UI界面适配（1天）
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#### 3.5.1 路径类型选择
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**文件**：`PathEditingViewModel.cs`
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新增属性：
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- `PathTypes` - 路径类型数组
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- `SelectedPathType` - 选中的路径类型
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- `IsRailPathType` - 是否为空轨路径类型
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#### 3.5.2 命令
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**文件**：`PathEditingViewModel.cs`
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新增命令：
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- `GeneratePathFromRailCommand` - 从空轨生成路径命令
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- `SelectRailModelCommand` - 选择空轨命令
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- `SetPathStartPointCommand` - 设置起点命令
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||
- `SetPathEndPointCommand` - 设置终点命令
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#### 3.5.3 UI布局
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**文件**：`LogisticsControlPanel.xaml`
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新增控件：
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- 路径类型选择 ComboBox
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- 空轨选择 StackPanel（仅在选择空轨类型时显示）
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- 选择空轨按钮
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- 设置起点按钮
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- 设置终点按钮
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- 生成路径按钮
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## 四、实施步骤
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### 第一阶段：基础数据结构（1天）
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1. ✅ 新增"空轨"物流属性类型
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2. ✅ 新增路径类型枚举
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3. ✅ 扩展路径数据模型
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4. ✅ 适配数据库读写
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### 第二阶段：空轨路径生成（2天）
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1. ✅ 在 `ChannelHeightDetector` 中新增底部高度检测方法
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2. ✅ 复用现有的几何计算代码
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3. ✅ 实现 `RailGeometryHelper`（调用现有方法）
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4. ✅ 扩展路径编辑器
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5. ✅ UI界面适配
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6. ✅ 集成测试
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### 第三阶段：动画系统适配（1天）
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1. ✅ 物体位置计算适配
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2. ✅ 传递路径类型参数
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3. ✅ 动画播放测试
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### 第四阶段：碰撞检测适配（1天）
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1. ✅ 实现空轨排除逻辑
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2. ✅ 统一使用3D碰撞检测
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3. ✅ 碰撞报告适配
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4. ✅ 集成测试
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### 第五阶段：测试和优化（1天）
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1. ✅ 功能测试
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2. ✅ 性能测试
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3. ✅ 用户验收测试
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**总计**：6天
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## 五、风险评估
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| 风险项 | 风险等级 | 缓解措施 |
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|--------|---------|---------|
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| 空轨几何体提取失败 | 🟢 低 | 空轨模型已存在，直接使用 |
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| 物体悬挂位置计算错误 | 🟡 中 | 充分测试，提供可视化验证 |
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||
| 碰撞检测误报 | 🟡 中 | 排除空轨本身，调整检测参数 |
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| 性能下降 | 🟢 低 | 空轨路径数量少，影响有限 |
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| 几何计算性能 | 🟡 中 | 复用现有代码，优化采样策略 |
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## 六、总结
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### 6.1 方案优势
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- ✅ **代码复用最大化**：充分利用现有的几何计算代码
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- ✅ **架构统一**：空轨和地面路径使用相同的高度检测框架
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- ✅ **改动最小化**：只需新增底部检测方法，其他全部复用
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||
- ✅ **易于维护**：几何计算逻辑集中管理
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||
- ✅ **向后兼容**：不需要迁移，新字段使用默认值
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||
- ✅ **碰撞检测统一**：统一使用3D检测，简化逻辑
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||
### 6.2 关键技术点
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||
1. **复用现有代码**：`ChannelHeightDetector` 的几何计算方法
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||
2. **新增底部检测**：`GetChannelBottomHeight()` 方法
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||
3. **物体悬挂计算**：物体中心 = 空轨点 - 物体高度/2
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||
4. **碰撞检测统一**：统一使用3D检测
|
||
5. **排除空轨本身**：通过排除列表过滤空轨模型
|
||
6. **精确几何计算**：支持倾斜、弯曲的轨道
|
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### 6.3 技术难点
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||
- 需要处理大量三角形面片（性能优化）
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||
- 需要处理重叠三角形（选择最高点）
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- 需要处理采样点不在任何三角形内的情况（使用默认值）
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### 6.4 预期成果
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- ✅ 支持空轨路径生成
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- ✅ 支持物体悬挂运行
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||
- ✅ 支持空轨碰撞检测（排除空轨本身）
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- ✅ 保持与现有地面路径功能的兼容性
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## 七、附录
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### 7.1 文件清单
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#### 新增文件
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- `RailGeometryHelper.cs` - 空轨几何体辅助工具
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#### 修改文件
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- `CategoryAttributeManager.cs` - 新增空轨枚举
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- `PathPlanningModels.cs` - 新增路径类型枚举
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||
- `PathRouteViewModel.cs` - 新增路径类型字段
|
||
- `PathDatabase.cs` - 适配路径类型读写
|
||
- `ChannelHeightDetector.cs` - 新增底部高度检测方法
|
||
- `PathEditingViewModel.cs` - 扩展路径编辑功能
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||
- `PathAnimationManager.cs` - 适配物体位置和碰撞检测
|
||
- `LogisticsControlPanel.xaml` - UI界面适配
|
||
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||
### 7.2 方法清单
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|
||
#### 新增方法（ChannelHeightDetector.cs）
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||
- `GetChannelBottomHeight(Point3D position, IEnumerable<ModelItem> channelItems)` - 获取通道底面高度
|
||
- `CalculateBottomPreciseHeightAtPosition(Point3D position, ChannelHeightInfo heightInfo, ModelItem channel)` - 计算底面精确高度
|
||
- `TryRaycastFromBelow(Point3D position, ModelItem channel, double floorHeight, out double height)` - 从下方射线投射
|
||
- `PerformRayTriangleIntersectionFromBelow(Point3D position, List<Triangle3D> triangles)` - 从下往上射线-三角形交点检测
|
||
- `TryGetGeometricBottomHeight(Point3D position, ModelItem channel, out double height)` - View API获取底面高度
|
||
- `AnalyzeBottomSurfaceHeightAtPosition(Point3D position, ModelItem channel, double floorHeight, double ceilingHeight)` - 分析底面表面高度
|
||
- `TryMultiPointBottomSampling(Point3D position, ModelItem channel)` - 多点采样获取底面高度
|
||
|
||
#### 新增方法（RailGeometryHelper.cs）
|
||
|
||
- `ExtractRailCenterLine(ModelItem railModel, Point3D startPoint, Point3D endPoint)` - 提取空轨中心线
|
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|
||
#### 新增方法（PathEditingViewModel.cs）
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||
|
||
- `GeneratePathFromRail(ModelItem railModel, Point3D startPoint, Point3D endPoint)` - 从空轨生成路径
|
||
|
||
#### 新增方法（PathAnimationManager.cs）
|
||
|
||
- `CalculateObjectPosition(Point3D pathPoint, PathType pathType)` - 计算物体位置
|
||
|
||
#### 修改方法（PathAnimationManager.cs）
|
||
|
||
- `GenerateAnimationFrames(List<Point3D> pathPoints, PathType pathType)` - 传递路径类型参数
|
||
- `PrecomputeCollisions(List<Point3D> pathPoints, PathType pathType, List<ModelItem> railModels)` - 传递路径类型和空轨模型列表
|
||
- `DetectFrameCollisions(AnimationFrame frame, PathType pathType, List<ModelItem> collisionExclusions)` - 传递路径类型和排除列表
|
||
|
||
--- |