转弯扫掠校验
这一页解决什么问题
车在转弯时，车身扫过的不是一个圆，而是一个圆环：内侧后轮走小圆，外侧前角走大圆，两者之差就是这个弯至少要多宽的通道。轴距越长、前悬越长，这个环就越宽，窄路掉头、地下车库转弯、限宽门通过这些场景都会卡在这上面。
平时只能靠「打满方向盘试一下」，或者靠经验估。本页给出一个纯几何、纯标准库的实现：输入车辆几何参数和转弯半径，直接算出内轮差、外摆、所需通道宽度，并用四条断言判断这个弯能不能过。
本页原来的内容只有一条参考链接。下面的实现是在同一主题下补的：不依赖 CARLA、不需要 GPU、不需要显示器，一条命令在终端里出结果，方便在没有仿真环境的机器上做回归。
自主实现：turning_sweep_check
目录结构
src/ground/turning_sweep_check/
├── CMakeLists.txt
├── package.xml
├── README.md
├── config/turning_sweep_check.yaml # 13 个参数默认值
├── launch/main.launch # 13 个带 doc 的 arg
└── scripts/
├── main.py # roslaunch 的入口
├── turning_core.py # 纯几何计算（不 import rospy）
└── turning_node.py # ROS 收发放这里
tests/test_turning_sweep_check_local.py
核心计算全部放在 turning_core.py，不 import rospy、不读参数服务器，因此可以脱离 ROS 单独测试；节点只负责取参数、打印、发话题。
公式表
一律以后轴中心到转弯中心的距离 R 为基准（单位：米）。L 轴距，b 轮距，fo 前悬，ro 后悬：
| 量 | 公式 | 默认值下（R = 8.0） |
|---|---|---|
| 内后轮半径 | R - b/2 |
7.230 |
| 外后轮半径 | R + b/2 |
8.770 |
| 内前轮半径 | hypot(R - b/2, L) |
7.718 |
| 外前轮半径 | hypot(R + b/2, L) |
9.176 |
| 外前角半径 | hypot(R + b/2, L + fo) |
9.480 |
| 内后角半径 | hypot(R - b/2, ro) |
7.280 |
| 扫掠宽度（所需通道） | max(所有半径) - min(所有半径) |
2.250 |
| 内轮差 | 内前轮半径 - 内后轮半径 |
0.488 |
| 外摆 | 外前角半径 - 外前轮半径 |
0.304 |
| 最小可行半径 | L / tan(最大前轮转角) |
4.404 |
车身所有点到转弯中心的距离都在「内圈 ~ 外圈」之间，所以扫掠宽度就是车身实际占用的环形通道宽度，与画法、采样密度无关，是解析解而不是估算。
四条断言
| 断言 | 判据 | 不过时的含义 |
|---|---|---|
| 转弯可行性 | R >= L / tan(最大转角) |
方向盘打满也拐不过这个弯 |
| 通道宽度 | 扫掠宽度 <= channel_width |
路/库位不够宽，会压线或剐蹭 |
| 内轮差 | 内轮差 <= max_inner_diff |
轴距太大，内后轮会切进内角 |
| 内侧余量 | 内圈半径 >= inner_clearance |
内侧贴着墙/护栏，没有安全余量 |
四条都过才是 PASSED。
参数表
| 参数 | 默认 | 说明 |
|---|---|---|
vehicle/wheelbase |
2.70 | 轴距 |
vehicle/track |
1.54 | 轮距 |
vehicle/front_overhang |
0.90 | 前悬 |
vehicle/rear_overhang |
0.85 | 后悬 |
vehicle/width |
1.80 | 车宽（含后视镜时填更大值） |
vehicle/max_steer |
0.55 | 最大前轮转角（rad，约 31.5°） |
turning/radius |
8.0 | 后轴中心转弯半径 |
check/channel_width |
6.0 | 通道可用宽度 |
check/inner_clearance |
0.30 | 内侧最小余量 |
check/max_inner_diff |
1.00 | 内轮差上限 |
rate/publish_hz |
1.0 | 报告重发频率 |
topic/report |
/turning/sweep |
报告话题（std_msgs/String） |
topic/ring |
/turning/ring |
字符图话题（std_msgs/String） |
话题表
| 话题 | 类型 | 方向 | 说明 |
|---|---|---|---|
/turning/sweep |
std_msgs/String |
发布（latched） | 完整报告，含四条断言与结论 |
/turning/ring |
std_msgs/String |
发布（latched） | 扫掠圆环的字符图 |
运行
cd ~/catkin_ws7
source /opt/ros/melodic/setup.bash
source devel/setup.bash
roslaunch turning_sweep_check main.launch
默认参数（R = 8.0，通道 6.0 m）的实际输出：
转弯扫掠校验（内置几何计算，不依赖 CARLA）
车辆：轴距 2.70 m，轮距 1.54 m，车长 4.45 m，车宽 1.80 m，最大转角 0.550 rad
转弯：后轴中心半径 8.000 m，等效前轮转角 0.325 rad
半径：内后轮 7.230 / 外后轮 8.770 / 内前轮 7.718 / 外前轮 9.176
扫掠：内圈 7.230 m，外圈 9.480 m，需要通道宽度 2.250 m
其他：内轮差 0.488 m，外摆 0.304 m，最小可行半径 4.404 m
断言：4 通过 / 0 失败（共 4 条）
[PASS] 转弯可行性 后轴半径 8.000 m，最小可行 4.404 m
[PASS] 通道宽度 需要 2.250 m，通道 6.000 m
[PASS] 内轮差 内轮差 0.488 m，上限 1.000 m
[PASS] 内侧余量 内侧最小半径 7.230 m，要求 >= 0.300 m
结论：PASSED
后面的字符图把圆环画出来：# 是内圈之内（车身永远进不去的区域），. 是扫掠区（车身会扫过的地方），空白是外圈之外。也就是说. 的环宽就是所需通道宽度。
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反例
# 通道只有 2.0 m，比需要的 2.25 m 窄
roslaunch turning_sweep_check main.launch channel_width:=2.0
# 半径 4.0 m，比最小可行半径 4.404 m 还小
roslaunch turning_sweep_check main.launch turn_radius:=4.0
第一条只会让「通道宽度」这一条失败，第二条只会让「转弯可行性」失败 —— 每条断言互相独立，失败信息直接指出是哪个量不够、差多少。
离线测试
cd <仓库根目录>
python3 tests/test_turning_sweep_check_local.py
只用标准库，不需要 ROS、不需要 CARLA、不需要显示器；同时兼容 Python 2.7 与 3.x（Melodic 与 Noetic 都能直接跑）。期望看到：
通过 204 项，失败 0 项
全部通过
也可以交给 pytest（每个分组都会被包装成真正会失败的 test_*）：
python3 -m pytest tests/test_turning_sweep_check_local.py -q
与已有模块的关系
| 模块 | 关注点 | 与本模块的区别 |
|---|---|---|
carla_parking_lot |
在 CARLA 里画车位 | 需要 CARLA；本模块只算几何 |
reverse_parking_planner |
倒车入库的轨迹 | 算「怎么开进去」；本模块算「转过去占多宽」 |
twist_to_control |
速度指令 → 转角 | 算执行量；本模块算执行量的几何后果 |
| 本模块 | 转弯扫掠包络 | 纯几何、纯终端输出，用于窄路/限宽/车库通过性判断 |
常见问题
为什么内圈取的是「内后轮」而不是「内后角」？
默认参数下内后角 = hypot(7.23, 0.85) = 7.280，比内后轮 7.230 大，所以最小值仍是内后轮。后悬很长时内后角会更靠内，代码取的是所有半径的最小值，不写死。
为什么 Melodic 上会看到 UnicodeEncodeError？
Python 2.7 里 rosgraph 的日志格式化会对非 ASCII unicode 调 str()，直接炸。本模块所有日志都先编码成 byte str 再交给 rospy.loginfo（见 turning_node.py 的 _log()），所以中文日志在 Melodic 上安全。
转弯半径填的是哪个半径？
填后轴中心到转弯中心的距离。真车上常说的「最小转弯半径」通常按外侧车身算，可以用本模块的 radii_at_limit() 对比：默认参数下，后轴中心 4.404 m 对应外前角 9.480 m 量级的占用，两者不要混用。
大模型声明
使用大模型辅助代码编写、测试编写与文档整理，提交内容由本人负责。