FCC-Dynamics-C

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测试驱动开发 (TDD) 策略与架构规范 ​

核心理念 ​

针对航天动力学与FCC（飞行控制计算机）仿真中“连续/离散”交织的特点，本项目的TDD不盲目追求代码覆盖率，而是聚焦于物理计算的准确性与系统状态机的确定性。

核心原则：真理源于公式与Legacy标定，解耦验证，分级集成。

测试目录与层级架构设计 ​

本项目测试分为4个层级（L1~L4）以及1个参考数据区：

1. Test/Reference/ (基准与参考工作区) ​

  • 定位：由于计算公式存在大量默会知识，C++工程代码中的测试基准不应凭空产生。
  • Scripts/：存放用于模拟“手算”的辅助脚本（如 Python、Matlab）。这些脚本基于原始数学公式或 src/legacy/ 中的旧代码编写。
  • GoldenData/：由 Scripts 跑出的标准答案（如 CSV/JSON），作为后续 C++ GTest 的输入和断言标准。

2. Test/L1_Operators/ (算子与纯公式验证 - 单拍) ​

  • 定位：无状态副作用的“纯数学/物理”公式验证。
  • 判定标准：C++函数单次计算输出 EXPECT_NEAR 对齐 Reference 中的公式手算结果。
  • 范畴：坐标系转换（如 ECF <-> LLA <-> Body）、气动角（攻角、侧滑角）解算、真空推力插值、PID单拍输出。

3. Test/L2_OpenLoop/ (开环序列与状态累积 - 多拍解耦) ​

  • 定位：Dyn 与 FCC 处于解耦状态，给定固定输入时间序列，测试内部 State 的正确流转和累积。
  • 判定标准：运行一段时间后，程序的累积输出与理论期望一致。
  • 范畴：导航双子样动态补偿（输入写死的角速度序列，验证输出）、卡尔曼滤波时间/量测更新收敛性、纯积分器（RK4）给定导数的位移输出。

4. Test/L3_Integration/ (突变边界与状态机 - 耦合跳变) ​

  • 定位：运行模拟仿真，关注特定时间点或阈值到达时，系统的跳变和变步长逻辑。
  • 判定标准：状态机标志位在正确的时间（第一拍/最后一拍）准确翻转，变步长机制正确回退。
  • 范畴：推力曲线启动段至额定段的制导开启逻辑屏蔽、特征量关机事件触发、级间分离触发。

5. Test/L4_Stages/ (飞行段闭环) ​

  • 定位：真实飞行段全系统闭环宏观验证。
  • 判定标准：加载真实 YAML 配置，跑完全段，落点与终端状态符合总体设计公差。

默会知识沉淀：ECF 与 发射惯性系 (LIC) ​

在本项目中，ECF (Earth-Centered Fixed) 的定义与标准 WGS84 ECEF 存在差异。旧版 legacy 代码中的 ECF 实际上是 "地心发射坐标系" (Earth-Centered, Launch-Aligned)：

  • 原点：地心
  • Y轴：指向发射点当地铅垂线方向 (UP)
  • X/Z轴：位于发射点水平面内

这与标准的 ECEF（Y轴指向北极，X轴指向本初子午线）完全不同。在重构和测试转换矩阵（如 calculate_point_in_ecf）时，必须严格遵守旧版的默会定义，否则将会导致在不同坐标系下的向量被错误相加，从而算出完全错误的高度 (Altitude) 和航程角 (Range Angle)。