本发明专利技术公开了一种水产养殖池塘全覆盖自动均匀投饲轨迹规划方法，所述方法包括如下步骤：第一步，建立池塘区域坐标系；第二步，确定自动投饲工作区域；第三步，判断自动投饲工作区域形状规则情况，对于形状规则池塘，采用内螺旋遍历方式池塘全覆盖自动投饲轨迹规划方法，对于形状不规则池塘，采用梳状往复遍历方式池塘全覆盖自动投饲轨迹规划方法，自动计算特征点坐标，生成池塘全覆盖自动投饲轨迹。本发明专利技术提供一种用于河蟹养殖全池自动均匀投饵喂料和其他水产养殖中需要沿池或全池自动均匀投饲的轨迹规划方法，通过池塘顶点坐标可直接解算出均匀投饲路径轨迹方法，实现精确均匀投饲，提高工作效率、降低生产成本，促进水产养殖业的健康发展。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种全覆盖自动均匀投饲轨迹规划方法，特别是涉及一种用于水产养 殖池塘全覆盖自动均匀投饲轨迹规划方法。
技术介绍
河蟹养殖于20世纪90年代初形成产业规模，目前已成为中国渔业生产中发展最为 迅速、最具潜力的支柱产业，投饵喂料是河蟹养殖中任务繁重而又关键的一项工作，因为饲 料成本占到整个投资成本的50%以上，投饵喂料技术是否合理，是影响水产养殖效果和环 境生态效益的一个最重要的因素。由于河蟹不能大范围运动，只能在自身附近区域觅食，因 此，投饲时，饵料要均匀投放在整个池塘水面，对于饵料密度过大的水域，会造成饲料的浪 费，残余饲料恶化养殖环境;而对于饵料密度过小的水域，会影响河蟹的摄食量，容易造成 河蟹因抢食、争斗而受伤，继而引发疾病，导致河蟹死亡的后果。 目前，国内河蟹养殖投饵喂料一般采用3种方式:一是靠人工撑船投饵喂料，一人 撑船，一人投饵，仅凭人工经验，工作效率低，劳动强度大，无法保证投饵的均匀度;二是靠 投饵机投饵喂料，这种方式虽然可以通过人工操作定时定量投饵，节约劳动力，但只能固定 在同一地点投饵，饵料分布在岸边很小的水域内，其他水域特别是中间水域无法覆盖，不能 保证投饵的均匀度;三是通过船载投饵机喂料，通过汽油机或者柴油机驱动船，再通过安装 在船上的投饵机将饵料投向池塘，由于船行进的路线全凭人工随意确定，随机性强，很难保 证投饵的均匀度。 随着农业电气化、自动化技术的发展，出现了一些自动投饵设备，如申请号为 02229989.0的专利"遥控自动投饵船"能根据人为遥控在池塘中投料，但完全靠人工经验确 定投喂量，航行路线随机性强，工作效果差；申请号为201310155373.1的专利"水产养殖机 器人"能根据实时航程、航速、料量参数实时控制投料速率，做到了出料均匀，但没有对投饵 过程进行建模和定量分析，无法保证饵料落在水面上的实际分布均匀度；申请号为 201410138938.X的专利"一种基于GPS导航的智能投料施药系统及装置"，能接收人机交互 子系统输入的任务和指令，并控制喂料子系统执行喂料动作，实现饲料精准投喂和药物均 匀泼洒，也没有给出定量分析，难以保证饵料分布均匀度；申请号为201410243137.X的专利 "一种风力驱动自动投饵系统及均匀投饵方法"，利用投饵机抛料器建模、饲料颗粒斜抛运 动建模、饵料在水面上的累积密度分布建模、自动投饵系统均匀投饵的最优运行参数求解 等步骤自动确定自动投饵装置喂料器单位时间内落料量、抛盘转速、投饵机抛料扇角、风力 驱动船行驶速度、路径规划中两个相邻投饵行程的宽度等自动投饵系统最优运行参数，利 用北斗卫星导航系统，通过北斗导航装置实现路径跟踪，完成自动均匀投饵作业，但没有给 出路径规划的具体原理与方法。
技术实现思路
本专利技术的目的在于针对现有技术存在的问题，提出了一种用于河蟹养殖全池自动 均匀投饵喂料和其他水产养殖中需要沿池或全池自动均匀投饲的轨迹规划方法，提供均匀 投饲参考路径轨迹，实现水产养殖精确均匀投饲作业。 本专利技术是通过以下技术方案实现的：一种水产养殖池塘全覆盖自动均匀投饲轨迹 规划方法，包括以下步骤： 步骤S001，建立池塘区域坐标系:设取池塘区域可以为非规则的四边形，四边形池 塘的四个顶点分别为Pl、P2、P3和P4,四个顶点坐标分别为、（气，圪）、（I V.VP,)和 ?心4，3?卜分别求取四条边PiP2、P2P3、P 3P4以及Ρ4Ρι的斜率、对应的四条边的倾斜角、池塘的 四个顶角； 步骤S002，确定自动投饲工作区域:投饵系统在作业水域行驶路径可分解分为直 线和转弯行驶两个基本运动，设置转弯时船体与岸边界的安全距离，进行全覆盖遍历方式 投饵； 步骤S003，判断自动投饲工作区域形状是否规则，若是，采用内螺旋遍历方式池塘 全覆盖自动投饲轨迹规划方法，跳到步骤S005;若否，采用梳状往复遍历方式池塘全覆盖自 动投饲轨迹规划方法，跳到步骤S004;步骤S004，梳状往复遍历方式池塘全覆盖自动投饲轨迹规划:确定梳状往复遍历 方式自动投饲轨迹规划特征点，生成梳状往复遍历方式池塘全覆盖自动投饲轨迹；步骤S005，内螺旋遍历方式池塘全覆盖自动投饲轨迹规划：确定内螺旋遍历方式 池塘全覆盖自动投饲轨迹规划特征点，生成内螺旋遍历方式池塘全覆盖自动投饲轨迹。进一步，所述步骤S004的具体过程为：步骤S0041，确定梳状往复遍历方式自动投饲轨迹规划特征点：假设沿着长边PiPs 方向进行梳状往复遍历方式投饵，只要作出与PiP2平行的一系列直线，求出平行直线与作业 区域边界的交点，可以把PiP 2沿着X轴平移就可以得出这些直线与作业区域边界的交点，把 这些交点作为直线路径的起止点即投饵作业的路径轨迹特征点，为了确定PW2向内推平行 线的一系列直线沿着X轴平移的方向与距离，引入向内的向量由于ipf=胃- = (^ -气，祝-A)，向量_绕?1顺时针旋转0，得到向量羽％则向量((A -外)，七 因此，当A' - A > 0时，PiP2沿着X轴右移，反之左移，分别求解出该平行直线与边P' iP' 4的交 点坐标(.?⑷，)V,⑷)、与边P' # 3的交点坐标(&P, (?),.%>>))以及与边P' 3P' 4的交点坐 标(.YP;P; (句)，作为梳状往复遍历方式自动投饲轨迹规划特征点； 步骤S0042，生成梳状往复遍历方式池塘全覆盖自动投饲轨迹:梳状往复遍历方式 自动投饲的轨迹采用如下格式描述：{序号、目标点坐标、航行区间内的航速、喂料器单位时 间内落料量、抛盘转速、投饵扇角}，其中，航行区间内的航速、喂料器单位时间内落料量、抛 盘转速、投饵扇角等参数由系统解算给出，因此，只要确定目标点的个数以及遍历顺序，就 可以确定梳状往复遍历的轨迹。 进一步，所述步骤S0042中，采用几何推理法按照平行直线扫描特征点的次序来按 序依次遍历，用结构体Fpoint[]来表示设定的投饲轨迹点，所述结构体包括变量:轨迹点序 号intNum、目标点坐标double pos、航行区间内的航速double Vb、投t耳机单位时间内下料 量double mps、抛盘转速double No、投t耳扇角double夕:。_ 进一步，所述步骤S0042的具体实现过程包括： 步骤S101，开始； 步骤S102,对η赋初始值，n = l; 步骤S103，n对2取余运算结果是否等于1?若是，跳到步骤S105;若否，跳到步骤 S104； 步骤S104,遍历顺序是从点到点，将坐标 (_*PiP3 (Λ)，:.>'喷(》))赋给 Fp 〇 i n t [加 到步骤SI 06; 步骤S 1 0 5，遍历顺序是从点（rPiP4⑷，:ΓΡΑ⑷）到点（λ·ΡΛ (?)5 ⑷）.，将坐标 (??少))赋给Fpoint · pos，将坐标(ιΡ,Ρ< (.ΓΡ:ρ介 步骤S106，n = n+1，处理下一个轨迹点； 步骤S107,判断是否n^nmin+l，若是，跳到步骤S103;若否，跳到步骤S108;步骤S108,判断是否边P' # 4的长度小于边P' # 3的长度，即是否，若 是，跳到步骤S112;若否，跳到步骤S109; 步骤S109，n对2本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种水产养殖池塘全覆盖自动均匀投饲轨迹规划方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤S001，建立池塘区域坐标系：设取池塘区域可以为非规则的四边形，四边形池塘的四个顶点分别为P1、P2、P3和P4，四个顶点坐标分别为和分别求取四条边P1P2、P2P3、P3P4以及P4P1的斜率、对应的四条边的倾斜角、池塘的四个顶角；步骤S002，确定自动投饲工作区域：投饵系统在作业水域行驶路径可分解分为直线和转弯行驶两个基本运动，设置转弯时船体与岸边界的安全距离，进行全覆盖遍历方式投饵；步骤S003，判断自动投饲工作区域形状是否规则，若是，采用内螺旋遍历方式池塘全覆盖自动投饲轨迹规划方法，跳到步骤S005；若否，采用梳状往复遍历方式池塘全覆盖自动投饲轨迹规划方法，跳到步骤S004；步骤S004，梳状往复遍历方式池塘全覆盖自动投饲轨迹规划：确定梳状往复遍历方式自动投饲轨迹规划特征点，生成梳状往复遍历方式池塘全覆盖自动投饲轨迹；步骤S005，内螺旋遍历方式池塘全覆盖自动投饲轨迹规划：确定内螺旋遍历方式池塘全覆盖自动投饲轨迹规划特征点，生成内螺旋遍历方式池塘全覆盖自动投饲轨迹。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：孙月平，赵德安，张军，洪剑青，戴继生，李发忠，
申请(专利权)人：江苏大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32
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