2. 全局规划器算法

Autonomy planning 内置三种 GlobalPlanner 插件，均在全局 Costmap2D 快照上运行。本文是 §3–§5 专题的索引与对比；形式化见 §0.3，架构见 §1，谱系与选型见 §6 综述。

2.1 插件一览

插件 ID	文档	策略	路径几何	状态
`navfn_planner`	§3 NavFn	导航势场 \(\phi\)；可选 A*	网格 + 梯度	✅
`dijkstra_planner`	§4 Dijkstra	同上，\(h\equiv 0\)	网格 + 梯度	✅
`theta_star_planner`	§5 Theta*	A* + LOS	任意角折线	✅

路径预览：同一仿真地图与起终点。

继承关系

GlobalPlanner
├── NavfnPlanner          ← use_astar 可选
│   └── DijkstraPlanner   ← 强制 Dijkstra
└── ThetaStarPlanner

NavFn 系与代码 API 的势场约定（setGoal/setStart 对调）见 §1.3.1。

2.2 对比矩阵

维度	NavFn	Dijkstra	Theta*
核心	Eikonal 势场 + 桶队列	NavFn 强制 Dijkstra 模式	栅格 A* + 视线
启发式	可选 A*（`use_astar`）	无（确定性）	\(h=\|n-q_g\|_2\)
路径长度	中（锯齿）	同 NavFn	短（近欧氏）
计算	快	快	中（LOS 开销）
窄通道	较好	较好	8-连通易切角 → 改 4-连通
典型场景	默认室内	回归 / 基线	开阔 / office

量级参考见 §6.6.2。

2.3 选型速查

场景	推荐	关键配置
通用室内	`navfn_planner`	默认
确定性测试	`dijkstra_planner`	—
大地图	`navfn` + `use_astar=true`	提前终止
短路径 / 开阔	`theta_star_planner`	`how_many_corners=8`
窄走廊	`navfn` 或 Theta* 4-连通	`how_many_corners=4`

完整矩阵与决策树见 §6.6。

2.4 公共流水线

\[ (q_s, q_g, C) \xrightarrow{\mathrm{copy}} \xrightarrow{\mathrm{search}} \xrightarrow{\mathrm{extract}} \xrightarrow{\mathrm{smooth}} \mathrm{Path} \]

阶段	NavFn / Dijkstra	Theta*
搜索	势场传播 + 梯度跟踪	优先队列 + LOS
后处理	`PathSimplifier` / `SimpleSmoother`（可选）	同左

配置见 §0.5；单次 GetPlan 时序见 §1.3。

2.5 扩展阅读

§	文档	内容
3	NavFn	势场模型、传播、梯度提取
4	Dijkstra	SSSP、Dial 桶队列、与 A* 关系
5	Theta*	LOS、任意角、邻域配置
6	综述	历史、分类、鱼骨图、业界生态