一种农机全覆盖路径规划方法技术

本发明专利技术提供一种农机全覆盖路径规划方法，包括：S1：测定地块坐标以及初始航向角，建立坐标系；S2：设定第一边界线，计算作业行数以及最小转弯半径；S3：计算作业行的一般直线方程以及拐点坐标；S4：农机沿平行于第一边界线的路径先自第一边界线向第二边界线正向梭行，走梨形圆掉头后再自第二边界线向第一边界线反向梭行，正向梭行路径和反向梭行路径相互交叉；S5：对未收区域补边。本发明专利技术的路径规划方法适用于任意四边形地块，会自动选择路径，覆盖率高、效率高且能耗低。效率高且能耗低。效率高且能耗低。

【技术实现步骤摘要】
一种农机全覆盖路径规划方法


[0001]本专利技术涉及农业机械领域，尤其是一种农机的路径规划方法。

技术介绍

[0002]在现有技术中，常规农机，如拖拉机、收割机等在作业时存在频繁转弯，影响机组的作业效率。特别是不规则的田间地块，农机在田间作业时若没有科学的路径规划，很难保证合理有效的作业面积且能源消耗高。因此，有必要提供一种农机全覆盖路径规划方法，以克服上述中存在的缺陷。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的是提供一种农机全覆盖路径规划方法。
[0004]根据本专利技术的一个方面，提供一种农机全覆盖路径规划方法，包括：
[0005]S1：测定四边形工作区域的地块坐标以及农机的初始航向角，建立工作区域平面坐标系；
[0006]S2：设定工作区域的第一边界线，输入农机的作业幅宽S，计算农机共需行驶的作业行数N以及最小转弯半径R1；
[0007]S3：计算与第一边界线平行的作业行的一般直线方程以及拐点坐标；
[0008]S4：工作区域包括与第一边界线相对的第二边界线，农机沿平行于第一边界线的作业行梭行，梭行路径包括正向梭行和反向梭行，沿作业行自第一边界线向第二边界线梭行为正向梭行，沿作业行自第二边界线向第一边界线梭行为反向梭行，农机先正向梭行，走梨形圆掉头后再反向梭行，正向梭行和反向梭行的路径相互交叉；
[0009]S5：对未收区域补边。
[0010]优选地，所述第一边界线与第二边界线之间的距离为b，作业行数N＝[b/S]，[b/S]定义为不超过b/S的最大整数。
[0011]优选地，所述最小转弯半径、作业幅宽以及梨形圆半径均相等，所述梨形圆与正向梭行路径以及反向梭行路径的连接处为圆弧，圆弧半径为R1。
[0012]优选地，GPS实时发送农机的GPS航向，计算农机初始航向角，所述第一边界线由初始航向角判定。
[0013]优选地，所述工作区域还包括第一边界线相邻两侧的第三边界线以及第四边界线，计算与第三边界线平行的第三平行线的一般直线方程以及与第四边界线平行的第四平行线的一般直线方程，第三平行线和第四平行线均位于工作区域内部，所述拐点为第三平行线和所述作业行的交点以及第四平行线和所述作业行的交点。
[0014]优选地，所述未收区域包括位于第三平行线和第三边界线之间的第一拐弯区域、位于第四平行线和第四边界线之间的第二拐弯区域以及位于正向梭行路径的最后一行和第二边界线之间的余量区域。
[0015]优选地，农机沿直线行驶至拐点处，以拐点为起点，沿半径为R1的半圆形路径行驶
至下一个拐点，半圆形路径和第三边界线或第四边界线的距离至少为二分之一作业幅宽，半圆形路径的圆心在第三平行线或第四平行线上。
[0016]优选地，所述第一拐弯区域和第二拐弯区域的补边路径和半圆形路径相切，第一拐弯区域的补边路径和第三边界线的距离为二分之一作业幅宽，第二拐弯区域的补边路径和第四边界线的距离也为二分之一作业幅宽。
[0017]优选地，所述余量区域的补边路径和第二边界线之间的距离至少为二分之一的作业幅宽。
[0018]优选地，反向梭行的路径位于正向梭行的相邻两个作业行之间，正向梭行或反向梭行的相邻两作业行之间的距离小于等于两倍最小转弯半径R1。
[0019]与现有技术相比，本专利技术提供的农机全覆盖路径规划方法，具有以下有益效果：
[0020]只需给出四边形地块的四个端点坐标和初始航向角，即可自动生成路径规划轨迹。适用于任意四边形地块。会根据地块条件自动选择直线、半圆路径或者梨形圆路径。
附图说明
[0021]下面结合附图和具体实施方式对本专利技术作进一步详细说明：
[0022]图1为本专利技术的路径规划的平面示意图；
[0023]图2为本专利技术的路径规划的分解图一；
[0024]图3为本专利技术的路径规划的分解图二。
具体实施方式
[0025]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0026]为使图面简洁，各图中只示意性地表示出了与本专利技术相关的部分，它们并不代表其作为产品的实际结构。另外，以使图面简洁便于理解，在有些图中具有相同结构或功能的部件，仅示意性地绘示了其中的一个，或仅标出了其中的一个。在本文中，“一个”不仅表示“仅此一个”，也可以表示“多于一个”的情形。
[0027]还应当进一步理解，在本申请说明书和所附权利要求书中使用的术语“和/或”是指相关联列出的项中的一个或多个的任何组合以及所有可能组合，并且包括这些组合。
[0028]在本文中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本专利技术中的具体含义。
[0029]另外，在本申请的描述中，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
[0030]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对照附图说明本专利技术的具体实施方式。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于
本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图，并获得其他的实施方式。
[0031]参见图1，本专利技术公开一种农机全覆盖路径规划方法。步骤一：通过卫星定位系统测定工作区域的地块坐标以及农机行驶的初始航向角，建立工作区域的x、y轴直角坐标系。地块坐标为任意四边形工作区域四个角的坐标。初始航向角由卫星定位系统实时发送的GPS航向结合标定值转化为平面坐标系的航向角。
[0032]步骤二：根据初始航向角判定工作区域的第一边界线11。人工输入农机的作业幅宽S，计算机计算出农机实现全覆盖所需要行驶的作业行数N，并计算出最小转弯半径R1。初始航向角以pi*4/9为分界线标定第一边界线。作业幅宽等于最小转弯半径，即S＝R1。
[0033]已知第一边界线11，工作区域还包括和第一边界线相对的第二边界线12，第一边界线11和第二边界线12之间梭行的作业距离设为b，作业行数N＝[b/S]，其中[k]定义为不超过k的最大整数。作业行数即为作业距离除以作业幅宽的值向下取整。
[0034]步骤三：以第一边界线11为基准，计算出与第一边界线11平行的作业行的一般直线方程以及拐点坐标。
[0035]相邻两作业行之间的距离为S。求出第一边界线11的直线方程后，斜率相同，相邻直线距离S，求出作业行直线方程。工作区域还包括均和第一边界线11相邻的第三边界线13以及第本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种农机全覆盖路径规划方法，其特征在于，包括：S1：测定四边形工作区域的地块坐标以及农机的初始航向角，建立工作区域平面坐标系；S2：设定工作区域的第一边界线，输入农机的作业幅宽S，计算农机共需行驶的作业行数N以及最小转弯半径R1；S3：计算与第一边界线平行的作业行的一般直线方程以及拐点坐标；S4：工作区域包括与第一边界线相对的第二边界线，农机沿平行于第一边界线的作业行梭行，梭行路径包括正向梭行和反向梭行，沿作业行自第一边界线向第二边界线梭行为正向梭行，沿作业行自第二边界线向第一边界线梭行为反向梭行，农机先正向梭行，走梨形圆掉头后再反向梭行，正向梭行和反向梭行的路径相互交叉；S5：对未收区域补边。2.如权利要求1所述的农机全覆盖路径规划方法，其特征在于，所述第一边界线与第二边界线之间的距离为b，作业行数N＝[b/S]，[b/S]定义为不超过b/S的最大整数。3.如权利要求1所述的农机全覆盖路径规划方法，其特征在于，所述最小转弯半径、作业幅宽以及梨形圆半径均相等，所述梨形圆与正向梭行路径以及反向梭行路径的连接处为圆弧，圆弧半径为R1。4.如权利要求1所述的农机全覆盖路径规划方法，其特征在于，GPS实时发送农机的GPS航向，计算农机初始航向角，所述第一边界线由初始航向角判定。5.如权利要求1所述的农机全覆盖路径规划方法，其特征在于，所述工作区域还包括第一边界线相邻两侧的第三边界线以及第四边界线，计算与第三边...

【专利技术属性】
技术研发人员：陶晗，刘荣新，贾士伟，
申请(专利权)人：江苏常发农业装备股份有限公司，
类型：发明
国别省市：