流场规划

概述 / Overview

流场规划（Flow-field planning）是 DPS 之外的另一种调度内核选项。它把仓库 / 工厂的地面预计算为一个 矢量场（每格指向"应该走的方向"），车辆按场行驶。流场对 车辆数极多 / 任务动态高的场景有显著优势 —— 不需要为每辆车单独跑 A*。

Flow-field planning is an alternative scheduling-kernel option to DPS. The warehouse / factory floor is pre-computed as a vector field (each cell points the way to go); vehicles simply follow the field. Flow-field is advantageous for very large fleets / very dynamic tasks — no per-car A* required.

适用场景 / When to use

项 / Item	DPS	流场 / Flow-field
车队规模 / Fleet size	≤ ~30	30 – 数千 / 30 – thousands
任务动态性 / Task dynamics	中等	极高（每秒大量任务）
死锁保证 / Deadlock-free	是 / Yes (algorithmic)	经验性，需调（empirical）
通道宽度 / Lane width	单车通过即可	≥ 2 车并行
离线计算 / Offline cost	低 / Low	高（重映射地图需要重算流场）
路径最优性 / Path optimality	全局最优	接近最优（流场近似）

典型用例：电商物流仓（一日万级任务、数百 KIVA 车）；不适合：单线性产线（车数 < 10）、复杂场景多车型混跑（建议 DPS）。

Typical use: e-commerce sortation warehouses (tens of thousands of tasks/day, hundreds of KIVAs). Not for: small linear production lines (DPS is simpler), heavily mixed-vehicle complex layouts.

算法原理 / Algorithm overview

离线 / Offline

把地面离散为格点（典型 100 × 100 mm）。
对每个 目标站点 T，求解到 T 的距离场（Dijkstra / 平面波传播）。
每个格的流向= 距离场负梯度方向。
多种场层可叠加：单车流场、紧急通道流场、双向回路流场。

在线 / Online

车收到任务（目标站点 T）→ 选 T 对应的流场层。
车每个 tick 查当前位置所在格的 流向 + 速度上限，作为局部目标。
实时局部避让在 Clumsy 绕障行走中处理。
当场内多车密集时，启用 拥挤检测: 车队主动减速或绕到旁路流场层。

死锁与无死锁 / Deadlock & no-deadlock

流场本身 不能算法上保证无死锁。MDCS 通过两个补丁来规避：

拥挤检测 + 调速: 一个区域车辆密度超过阈值后，进入流量限制。
DPS 兜底: 在 关键路口 / 工位口仍用 DPS 锁，保证局部无死锁。

The flow field itself does not algorithmically prevent deadlock. MDCS uses two patches:

Density-triggered congestion detection + rate limiting.
DPS fallback on critical intersections and station mouths.

数据结构 / Data structures

public class FlowFieldLayer
{
    public int   Id;
    public int   TargetSiteId;
    public byte[,] FlowDir;       // 每格存方向编码 0..7（8 个邻居方向） / 8-way direction encoding
    public ushort[,] SpeedCap;    // mm/s
    public float[,] Distance;     // 距离场（用于优先级 / 比较）
    public bool[,] Reserved;      // 为应急通道保留？
}

存储格式：二进制紧凑布局（每格 ≤ 8 字节）；100 m × 100 m 工地约 80 MB / 流场。 Storage: binary-packed (≤ 8 bytes / cell); ~80 MB / flow-field for a 100 × 100 m site.

在 MDCS 中启用 / Enabling in MDCS

SimpleComposer 配置 → 调度内核 → 切换为"流场"。
必须先用 CAD 工具为每个目标站点跑离线流场生成。
启用后 DPS 仍在路口 / 工位口生效；车体行驶段交给流场。

与 DPS 的混合 / Hybrid with DPS

推荐配置（大规模仓储）：

行驶段 = 流场（粗粒度引导）
路口段 = DPS（保证无死锁）
工位口 = DPS + 可达性状态（确保进出顺序）

Recommended hybrid (large warehouses):

Traverse segments = flow-field (coarse guidance).
Intersections = DPS (algorithmic deadlock-free).
Station mouths = DPS + reachability state (ordering).

限制 / Caveats

地图变化（增删站点 / 路径）要 重新生成所有流场；典型 5–30 分钟离线。
流场对朝向是无知的 —— 阿克曼车辆需用流场 + 曲率惩罚搜索局部可行路径。
多车型流场：每种车型一套（包络不同）。

Map changes force a full off-line regeneration of every flow-field (5–30 min).
Flow-fields are heading-agnostic — Ackermann vehicles need a local pass with curvature penalties.
Per vehicle-type: one flow-field set each (different envelopes).