一种曲形农田边界的路径规划方法技术

本发明专利技术公开了一种曲形农田边界的路径规划方法，包括以下步骤：S1、利用无人机测绘得出农田地形图，采集曲形地块农田边界关键点，提取农田边界点信息，以农田边界点信息作为边界值，建立坐标系；S2、以农田边缘检测量作为观测值，设定形状拟合阈值，获取相近的农田形状，匹配得出相应形状对应的路径规划算法；S3、曲形边界农田，进行曲形边界的农田路径规划，非曲边农田进行规则农田地块路径规划；S4、对剩余未作业到的农田区域进行封圈的路径规划。本发明专利技术方法有效解决了农机路径规划无法适用复杂地形田块从而导致机器作业农田覆盖率低的问题，进一步提高农田作业覆盖率及无人作业的高效性。效性。效性。

【技术实现步骤摘要】
一种曲形农田边界的路径规划方法


[0001]本专利技术属于路径规划
，具体涉及一种曲形农田边界的路径规划方法。

技术介绍

[0002]随着自动导航技术的发展，农业机械智能化设备已应用到农业生产的方方面面，越来越多的智能农机装备将投入应用，以满足精准生产的需求。无人驾驶农机的推广应用，能有效的减少劳动力投入，节约人工成本，提高农机作业质量，因此，合理的农机路径规划算法显得尤为重要，合理的路径规划可以提高作业质量与效率，为后期田间管理等任务打下良好的基础。
[0003]现有的路径规划算法多基于传统地块设计，对于曲形农田边界的地块处理适用性不强，并且农田作业覆盖率较低，导致很多边角区域未能作业到，时间效率也未能达到较优，因此，有必要针对不同农田特征，规划设计出一种适应曲形农田边界的农机路径规划方法。

技术实现思路

[0004]本专利技术的主要目的在于克服现有技术的缺点与不足，提出一种曲形农田边界的路径规划方法，有效解决了农机路径规划无法适用复杂地形田块从而导致机器作业农田覆盖率低的问题，进一步提高农田作业覆盖率及无人作业本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种曲形农田边界的路径规划方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、利用无人机测绘得出农田地形图，采集农田地块边界关键点，提取农田边界点信息，以农田边界点信息作为边界值，建立坐标系；S2、以农田边缘检测量作为观测值，设定形状拟合阈值，获取相近的农田形状，匹配得出相应形状对应的路径规划算法；S3、根据机器参数、机器作业类型生成农田作业路径规划线，对于曲形边界地块，若单边为曲形边界，其余边为规则边，则采用路径曲线的曲率逐渐降低的方法进行路径规划，根据机器转弯特性作为变化值，从而限定路径规划路线每次曲率变化率，将曲线完全变为直线后，剩余农田区域采用规则农田地块路径规划；对于规则农田地块，采用规则农田地块路径规划；S4、对剩余未作业到的农田区域进行封圈的路径规划。2.根据权利要求1所述的一种曲形农田边界的路径规划方法，其特征在于，步骤S1具体为：获取农田边界一周的所有边界关键点经纬度信息，对经纬度信息进行坐标转换运算，求得对应关键点的横坐标x、纵坐标y，当前点的航向角θ以及该点在所在曲线的曲率δ。3.根据权利要求1所述的一种曲形农田边界的路径规划方法，其特征在于，步骤S2具体为：建立农田边界形状识别算法，分为：矩形、方形、直角梯形、其它梯形、其它四边形、多边形、单曲边、双曲边以及凹多边形；采用几何参数法对形状特征进行描述，对目标区域的特征进行提取作为算法参照依据，按照设定的形状相近阈值及相应图形处理算法，根据已输入农田边界点的位置信息，判断出近似形状类别。4.根据权利要求1所述的一种曲形农田边界的路径规划方法，其特征在于，步骤S3包括：S31、获取初始路径规划线；S32、获取合适的路径规划坐标点；S33、曲形边界的农田路径规划；S34、规则农田地块路径规划。5.根据权利要求4所述的一种曲形农田边界的路径规划方法，其特征在于，步骤S31具体为：以农田边界起点为原点，建立坐标系；对曲边边界坐标采样后，形成稀疏离散坐标点集合 ，通过对边界坐标点集进行平移，形成新的局部路径，此时任意一个路径点信息为，i=1,2
…
,s；其中，为目标路径点在目标坐标系中的横坐标；为目标路径点在目标坐标
系中的纵坐标；为目标路径点在目标坐标系中的目标航向角；为路径点在目标路径曲线上的曲率；对获得的局部路径进行插值化处理形成稠密且详细的路径，并将处理后的路径作为初始路径规划线，初始路径规划线的散点集为，，为点a
n
在目标坐标系中的横坐标；为点a
n
在目标坐标系中的纵坐标；为点a
n
在目标坐标系中的目标航向角；为点a
n
在目标路径曲线上的曲率，n为初始路径规划线散点的个数。6.根据权利要求4所述的一种曲形农田边界的路径规划方法，其特征在于，步骤S32具体为：获取农机的机器参数及相关转弯特性，确定初始路径规划线距离边界的距离及下条路径规划线需平移的距离；根据农机的最大转弯半径及农机末端挂载机具的幅宽，设置相应的转弯限制。7.根据权利要求5所述的一种曲形农田边界的路径规划方法，其特征在于，步骤S33中曲形边界的农田路径规划具体为：根据采集的农田边界点位置信息及机器参数，依次平移获取到初始路径规划线的散点集；对初始路径规划线，取农田地头边界点位置信息，通过边界拟合求得地头区域直线L
a
方程为：，其中为拟合地头区域所在直线的斜率，为拟合地头区域所在直线的截距；求初始路径规划线的所有散点的平均斜率，包括：由初始路径规划线散点的坐标，依次求得相邻两散点连线的斜率：其中，线的斜率为
…
，线的斜率为，为初始路径规划线散点集倒数第二个路径点，a
n
为初始路径线散点集最后一个路径点；根据初始路径规划线上相邻两散点连线的斜率，从而求出初始路径规划线的平均斜率
，进而得出平均斜率所在直线L
c
的直线方程为；获取对应点农机的平移距离，具体为：过初始路径规划线散点集第1个路径点a1，作地头边界拟合直线L
a
的平行线，求得方程为：；直线与L
c
的交点为M1，即点a1到M1的距离为此时农机应平移的距离d1，；重复操作，最后过初始路径规划线散点集第n个路径点a
n
，作地头边界拟合直线L
a
的平行线，求得方程为：；直线与L
c
的交点为M
n
，即点a
...

【专利技术属性】
技术研发人员：何杰，李媛媛，胡炼，侯康，汪沛，黄培奎，李明锦，资乐，
申请(专利权)人：华南农业大学，
类型：发明
国别省市：