用于自动驾驶农机作业路径规划的收边规划方法技术

本发明专利技术公开了一种用于自动驾驶农机作业路径规划的收边规划方法，包括初始化农田模型，获取农田边界数据、农田入口位置、农田出口位置；根据农田模型中的农田边界数据，对农田模型进行分类；根据农田模型中的农田边界数据以及农田类型，确定农机在田间作业的主轴方向，对农田边界进行分割，将农田分割为作业区和待转区；在作业区内进行全覆盖作业路径规划，返回作业区内全覆盖作业路径的开始位置和结束位置；根据步骤3中的分割结果匹配收边模式，在待转区内进行收边路径规划设计；本发明专利技术用于自动驾驶农机的收边作业，减少了地头、地角不易耕到的地块。

A method of edge closing planning for the path planning of automatic driving agricultural machinery

【技术实现步骤摘要】
用于自动驾驶农机作业路径规划的收边规划方法
本专利技术涉及一种收边规划方法，具体涉及一种用于自动驾驶农机作业路径规划的收边规划方法。
技术介绍
我国地域辽阔，农田的存在形式多种多样，既有集中、规则的大田，也有分布零散的小田。农机在田间作业时，根据作业需求，需要在地头进行转弯或掉头，而农机在农具处于下降即农具入土的情况下进行转弯或掉头，将增加转弯半径，增加发动机的负荷，且容易造成农具的损坏。因此，农机在实际作业转弯中，被要求提升起农具，这种情况又会造成地头漏耕。农机转弯时因为转弯半径的存在，地头会有一部分农田“耕不到”。因此，自动驾驶农机在田间作业时，需要根据田块形状以及耕作任务，进行合理的路径规划，在保证田间作业高覆盖率的同时，减少农机空驶行程，从而使能源和土地的利用率最大化。农机在进行作业路径规划时，若只平行于一条长边设计作业行，会导致位于农田边界附近的地头漏耕，此时需要进行耕地头，即收边作业。收边作业即农机在进入农田进行作业前或者农机将农田中的长边耕完后，把地头、地边连接起来，沿着农田边界转圈翻耕，在转角处抬起农具转弯。现有的自动驾本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.用于自动驾驶农机作业路径规划的收边规划方法，其特征在于：具体步骤如下：/n步骤1、初始化农田模型，获取农田边界数据、农田入口位置、农田出口位置；/n步骤2、根据农田模型中的农田边界数据，对农田模型进行分类；/n步骤3、根据农田模型中的农田边界数据以及农田类型，确定农机在田间作业的主轴方向，对农田边界进行分割，将农田分割为作业区和待转区；/n步骤4、在作业区内进行全覆盖作业路径规划，返回作业区内全覆盖作业路径的开始位置和结束位置；/n步骤5、根据步骤3中的分割结果匹配收边模式，在待转区内进行收边路径规划设计。/n

【技术特征摘要】
1.用于自动驾驶农机作业路径规划的收边规划方法，其特征在于：具体步骤如下：
步骤1、初始化农田模型，获取农田边界数据、农田入口位置、农田出口位置；
步骤2、根据农田模型中的农田边界数据，对农田模型进行分类；
步骤3、根据农田模型中的农田边界数据以及农田类型，确定农机在田间作业的主轴方向，对农田边界进行分割，将农田分割为作业区和待转区；
步骤4、在作业区内进行全覆盖作业路径规划，返回作业区内全覆盖作业路径的开始位置和结束位置；
步骤5、根据步骤3中的分割结果匹配收边模式，在待转区内进行收边路径规划设计。


2.根据权利要求1所述的用于自动驾驶农机作业路径规划的收边规划方法，其特征在于：步骤1中所述的农田模型包括农田边界数据、入口位置、出口位置；农田边界可以用多边形来描述，实际农田中的拐点位置对应于多边形上的点。


3.根据权利要求1所述的用于自动驾驶农机作业路径规划的收边规划方法，其特征在于：步骤2中所述农田分类，即根据农田边界的形状，对农田进行评估，采用的评估标准包含农田矩形度，按照此标准，将农田分为标准农田和非标准农田。


4.根据权利要求1所述的用于自动驾驶农机作业路径规划的收边规划方法，其特征在于：步骤2中农田模型中的农田边界轮廓为凸多边形。


5.根据权利要求1所述的用于自动驾驶农机作业路径规划的收边规划方法，其特征在于：步骤3中所述的主轴方向即为农机在作业区行驶的主要方向，根据步骤1输入的农田模型，可用启发式搜索的方法获取作业区行驶的最优主轴方向，方向的所在的范围为[0,∏]，通过启发式搜索方法，计算全范围内的代价，最终计算结果的分辨率应小于5°，代价函数的计算方法为：



若作业区路径规划的起点为SP，直线lv垂直于待选主轴方向且过SP,lv于农田边界至
少存在两个交点，最左的交点为ZP，最右的交点为YP,两点距离为FW，cost_t为地头转弯消
耗，cost_t<0,从YP出发，每隔一个行距,此行距由用户指定，在lv上插入一个点，每
过一个点都生成一条与待选主轴平行的作业行，作业行的长度为LLi,cost_w即作业价值，
一般为正值；
启发式搜索方法搜索过程如下：
（一）、分别计算0°，30°，60°，120°，150°6个方向的成本；
（二）、选择3个最优的方向放入待选队列，其他的删除；
（三）、搜索方向角度步长减半；
（四）、在三个最佳方向的两侧分别添加两个新的搜索方向，并计算新增方向的成本；
（五）、重复步第2步和第3步，直到分辨率≤5°；
（六）、从三个最佳方向中选择一个最佳的方向作为主轴方向。


6.根据权利要求1所述的用于自动驾驶农机作业路径规划的收边规划方法，其特征在
于：步骤3中所述的对农田边界进行分割，即根据步骤2的分割结果，将农田边界分割为作业
区和待转区，包括A、B两种分割方案，在方案A中，将农田分割为、两个待转区，一个作业区；在方案B中，将农田分割为一个待转
区，一个作业区。


7.根据权利要求1所述的用于自动驾驶农机作业路径规划的收边规划方法，其特征在于：步骤4中所述全覆盖作业路径规划采用全局路径规划算法，即采用线扫描的方式在作业区内进行全覆盖路径规划；先收边后执行作业区作业时，收边路径规划的起点为农田入口位置，收边...

【专利技术属性】
技术研发人员：李莹玉，王鹏，王文武，陈进富，张鹏锐，
申请(专利权)人：洛阳智能农业装备研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：河南;41