# 协议规则表、字段表与状态机（P0 交付）

依据：`issue/附件/附件1.docx`《模拟器使用说明》、`issue/附件/附件2.docx`《模拟器通信接口说明及编程指南》。
本文是人类可读版本；**可执行版本**是 `src/mcm26b/protocol/rules.py`（字段表与错误语义）、
`src/mcm26b/protocol/timing.py`（计时模型）与 `src/mcm26b/config.py`（全部常量），
三者由 `tests/test_protocol_timing.py`、`tests/test_protocol_client.py` 固化验收。

## 1. 动作与耗时规则表

| 动作 | 指令 | 虚拟耗时 | 说明 |
| --- | --- | --- | --- |
| 开始 | `POST /enter` | 0 | 初始位置 (0,0)，初始频道 1；虚拟/程序时钟开始 |
| 检测 | `POST /measure` | 5 + 移动 + 换频道 | 无论结果（no_signal/near/direction）均为 5s |
| 清除 | `POST /clear` | 未发现 3 / 成功 5 + 移动 | 5 = 光学定位 3 + 激光清除 2；**不切换测向频道** |
| 结束 | `POST /exit` | 0 | 成功响应中 exit_reason 固定 `user_exit` |
| 切换频道 | 无独立指令 | 1 | 只由合法 `/measure` 的 channel 变化推断 |
| 移动 | 无独立指令 | 直线距离/5(m/s) | 由 `/measure` 或 `/clear` 的 position 推断 |

派生事实（易错点）：
- 一次合法 `/measure` 完成后，测向机频道更新为本次检测频道；
- `/clear` 的 channel 只是目标频道，既不切频道、也不产生切换耗时，因此
  "清除后原地再测"的耗时只取决于上一次 **/measure** 的频道；
- 只有 accepted=true 的请求推进虚拟时钟；`accepted=false` 的 virtual_time_s=0 不是当前时刻；
- 5 秒检测只是虚拟耗时，不要求现实等待。

## 2. 字段表

公共请求字段（4 条指令都必填）：

| 字段 | 类型 | 约束 |
| --- | --- | --- |
| arena_id | string | 必须为 `"default"` |
| robot_id | string | 逐字节等于登录参赛队号；UTF-8 长度 1..64；无控制字符 |
| request_id | string | 会话内幂等键；UTF-8 长度 1..128；无控制字符 |

动作字段（实现见 `rules.ACTION_FIELDS`）：

| 指令 | 字段 | 约束 |
| --- | --- | --- |
| /enter | （无附加） | |
| /measure | position{x,y}, channel | x/y 有限数值且 \|v\|<=2,000,000；channel 整数 1..20（1.0 亦接受，1.5 拒绝） |
| /clear | position{x,y}, channel | 同上；channel 是目标频道 |
| /exit | （无附加） | |

响应字段：

| 场景 | 字段 |
| --- | --- |
| 所有响应 | accepted, real_timestamp_ms, virtual_time_s |
| accepted=false | 仅上述 3 个字段（virtual_time_s=0） |
| /enter 成功 | + max_virtual_duration_s, max_real_duration_s, remaining_real_duration_s |
| /measure 成功 | + measure_result ∈ {no_signal, near, direction}；direction 时另有 svd_deg（保留两位小数） |
| /clear 成功 | + clear_result ∈ {success, no_target_in_range} |
| /exit 成功 | + exit_reason = "user_exit" |

错误语义（必须同时检查 HTTP 状态与 accepted）：

| 情形 | 结果 | 对 request_id 的影响 |
| --- | --- | --- |
| JSON 语法/重复键/缺字段/类型/坐标频道范围 | HTTP 400 | 不占用，修正后可复用 |
| 未知字段（含 position 下）、arena/robot 不匹配、测试状态拒绝 | HTTP 200, accepted=false | 不占用 |
| 动作被接受 | HTTP 200, accepted=true | 占用 |
| 同 ID 不同内容，或并发不同动作 | HTTP 409 | — |
| 网络失败重试同一动作 | 复用原 ID+原内容，服务器回放首次响应 | 不重复生效 |
| 429/500 | 可原样重试 | — |
| 404/405/413/415 | 确定性错误，不得重试 | — |

物理规则速查：Ω 半径 1800m；源数 10–16；频道 1–20；接收半径 [1000,1500]m（逐源未知）；
near 阈值 5m；清除半径 20m（与定向朝向无关）；定向覆盖 = 朝向两侧各 90°（含边界）；
示向度误差幅度 ±1°，保留两位小数；虚拟限时 360000s；程序限时 1200s（以 /enter 的
remaining_real_duration_s 为准，不得假定恒为 1200）；测试窗口 25 分钟。

## 3. 状态机

机器狗会话状态（`protocol.state.RobotState` + 客户端会话标志）：

```
            /enter accepted           /exit accepted
  [未进入] ───────────────▶ [已进入] ───────────────▶ [已退出]
     │ accepted=false            │ accepted=false           │ 任何动作 accepted=false
     └── 不变                    └── 不变                   └── 不变
```

[已进入] 状态内跟踪：position、测向机 channel、virtual_time_s。转移规则：

| 事件 | position | channel | virtual_time_s |
| --- | --- | --- | --- |
| /enter accepted | (0,0) | 1 | 0 |
| /measure accepted | ← 本次 position | ← 本次 channel | ← 响应值（=旧值+移动+切换+5） |
| /clear accepted | ← 本次 position | **不变** | ← 响应值（=旧值+移动+3或5） |
| /exit accepted | 不变 | 不变 | ← 响应值 |
| accepted=false / 网络 / 400 | 不变 | 不变 | 不变 |

虚拟时刻以最近一次 accepted=true 的响应为准；本地预测（timing 模块）只用于
规划与一致性核对，偏差记入 `RobotState.mismatches` 并写日志（strict 模式抛错）。

## 4. 计时示例逐步推演（附件1表2 = 附件2第10节）

| 步 | 指令 | 移动 | 换频道 | 动作 | 本步 | 累计 |
| --- | --- | --- | --- | --- | --- | --- |
| 1 | /enter | 0 | 0 | 0 | 0 | **0** |
| 2 | /measure (300,400) ch1 | 500m→100s | 0（初始即1） | 5 | 105 | **105** |
| 3 | /measure (300,400) ch2 | 0 | 1 | 5 | 6 | **111** |
| 4 | /clear (300,0) 目标ch3 | 400m→80s | 0（clear不切频道） | 3（未发现） | 83 | **194** |
| 5 | /measure (300,0) ch2 | 0 | 0（第3步后已是2，clear未改） | 5 | 5 | **199** |
| 6 | /exit | 0 | 0 | 0 | 0 | **199** |

验收：`uv run mcm26b sim-check` 通过完整客户端→本地模拟器链路复现
`[105, 111, 194, 199]`；`tests/test_protocol_timing.py::TimingModelTests`
逐步断言每个分项。

## 5. 客户端设计要点（P1 交付）

- **串行**：完全同步，一个动作未决不发下一个；
- **幂等重试**：请求体一次性序列化为 bytes，网络失败/429/500 时原样重发
  （同 request_id 同内容），最多 `max_attempts` 次，指数退避；400/404/405/409/413/415 立即失败；
- **accepted=false**：抛 `ActionRejected`，状态不更新；virtual_time_s=0 不入时钟；
- **现实预算**：/enter 成功后 `deadline = monotonic() + remaining_real_duration_s`；
  新动作前检查 `剩余 > reserve_exit_s`（默认 60s [工程]），/exit 豁免；
- **日志**：`SessionLog` 逐事件追加 JSONL（attempt/transport_error/accepted），
  进程崩溃不丢已发记录，回放测试与 evaluation 复算共用同一格式；
- **本地预校验**：channel 范围、坐标有限性与 2e6 上限、robot_id/request_id 格式
  在发送前拒绝（与服务器 400 语义一致，省一次往返）。

## 6. 策略层如何使用本协议（P3/P4 交付）

第 5 节的客户端是策略层唯一的事实来源；`belief`（候选集）、`planner`（选点与闭环）
不绕开它直接发请求。衔接约定：

- **串行不变**：闭环每个决策步只发一个动作，`measure`/`clear` 的返回值
  （`MeasureOutcome`/`ClearOutcome`）是 belief 更新的唯一输入；
- **状态同步**：机器人位置/测向频道/虚拟时刻一律读 `client.state`，
  频道规则（§3 状态机表）由状态机自动维护，策略层不自行推算；
- **预算驱动退出**：`DeadlineExceeded` 只在 `/exit` 之外的动作前抛出；
  闭环捕获后立即 `/exit`（豁免检查），并把该局记为"未证明完成"，
  不与全清成功混记；
- **选点的接收保证**：选点器只在保证接收盘 B(mec, 1000-ρ) 内取点，
  盘内任一点到候选集每点距离 < 1000 ≤ 最小接收半径，因此定位阶段
  不会浪费 `no_signal`（ρ>1000 的一般候选集退化为探索 MEC 圆心，允许
  no_signal，理由字段中如实标注）；
- **清除证书**：候选集外包多边形半径（含近似误差与工程余量）
  ≤ 20m 才发起 `/clear`；证书有效但清除失败视为异常，先补测再重试，
  不在同一证书上重复消耗 3 秒/次的失败清除；
- **停止条件**（全部显式实现）：清除数达 16（源数上界证明）、
  每频道均"已清除或覆盖证明不存在"、现实预算耗尽。发现若干源、
  连续 no_signal、候选采样为空都不是停止条件；
- **验收**：`tests/test_loop_q3.py` 在自建模拟器上覆盖 10/16/0 源、
  近边界源、预算耗尽与故障注入；`uv run mcm26b run --robot-id <队号>
  --self-test` 可离线复跑随机场景，正式模式去掉 `--self-test` 即对接
  模拟器（日志用 `--log` 落盘，格式同 §5 JSONL）。

## 7. 定向扩展如何使用本协议（P5 交付）

问题4的定向源在**协议字段上与全向源完全不可区分**：`/measure` 仍只返回
no_signal/near/direction（direction 附 svd_deg），`/clear` 仍只看 20m 半径。
"该源是定向的"无法从报文读出，只能由观测推理。因此 §5/§6 的协议用法全部
照用，定向性只改变策略层的解释与决策：

- **发现阶段零改动**：49 点覆盖保证对定向源同样成立——源位于某网格单元
  凸包内时，任意发射半平面（朝向 ±90°，含边界）必含至少一个顶点，且该
  顶点距离 ≤ 700√2 ≈ 989.95 < 1000 ≤ 最小接收半径，覆盖阶段无需知道
  源类型；
- **no_signal 联合约束基线**：定向源的 no_signal 约束的是"位置×半径×朝向"
  联合假设，单独维护空间候选会被误删，基线**不据此删任何候选**
  （`belief.update_measure` 对 no_signal 无操作）；缺席证明仍只由完整覆盖
  给出。唯一启用的推理：若 no_signal 发生在保证接收盘 B(mec, 1000-ρ) 内
  （该盘内任一全向源必然可收），则只能由朝向遮挡解释 [观测推理]——该频道
  记为"观测到定向"，进入探点升级梯子：对 MEC 圆心对跖复核一次，再绕
  MEC、半径 = ρ 的圆环按 45° 步进探点（环包围任意候选源，发射半平面在
  环上截出 ≥180° 弧）。被遮挡探点不消耗定位步数，单轮由
  `max_blocked_probes`（4 [工程]）限流；梯子不构成接收保证，失败由后备
  清除兜底；
- **后备清除的协议用法**：定位停滞（候选集有界但未达 §6 清除证书）时，
  对候选外包多边形构造 20m 有限圆盘覆盖（`fallback_clear_cells`：全局
  半开网格索引、相交判定带正容差，格内任一点距某格心 ≤ 10√2 < 20m），
  按"距机器人最近优先"逐格发 `/clear`（同频道、不同位置）——清除与朝向
  无关 [题面]，是定向源不依赖可见性的完备后备。两条预算硬门槛（任一
  不满足即跳过并留痕，绝不盲扫）：
  - 格数上界：N ≤ `fallback_max_cells`（400 [工程]）；外包框枚举先按
    (⌈w/20⌉+2)(⌈h/20⌉+2) 做规模检查，宽候选集（如仅一次读数的 750m
    截断角域，数千格）必须继续定位而非硬扫；
  - 现实预算：N × `real_rtt_p95_s` + `reserve_exit_s` ≤ 剩余现实时间。
  虚拟耗时上界 ≈ 移动 L/5 + 3N（全失败）或 3(N-1)+5（末次成功）；
- **真源不误删**：no_signal、失败的 `/clear`（含后备逐格全失败）均不删
  空间候选；后备全失败按守恒性破坏记异常（格心距格内任一点 < 20m，
  理论上必命中）；
- **停止条件与预算语义不变**：仍是清除数达 16、每频道均"已清除或覆盖
  证明不存在"、现实预算耗尽（记未证明完成）三种；
- **验收**：`tests/test_loop_q4.py`（15 项：覆盖格无空洞与格线两侧保留、
  退化多边形、格数上界公式；混合 10/16 源全清、朝向背离圆心的近边界源
  不漏、批量种子回归；no_signal 不删候选；格数硬顶与预算跳过；后备
  正路径命中与全失败异常留痕）；`uv run mcm26b run --robot-id <队号>
  --problem 4 --self-test` 可离线复跑混合场景（`--directional` 指定
  定向源数），正式模式同 §6。