【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及面向多模式作业路径规划领域，具体涉及一种基于数字孪生的油茶林多模式作业路径规划方法。
技术介绍
1、随着智慧农业的不断发展，油茶林生产活动也正朝着更加自动化、智能化的方向发展。越来越多的油茶作业机器具备自主导航能力，不仅能提升作业效率、降低劳动强度，还能够节约生产成本。但在油茶林生产活动中需要执行多种作业任务，不同的作业任务既需要适合的作业机器来完成目标作业任务，同时也需要规划不同的作业路径实现自主导航。
2、近年来，随着研究的不断深入，数字孪生在多个领域得到了快速发展，为油茶林多模式路径规划发展提供了了新的机遇。数字孪生通过在数字空间建立物理实体的数字模型，运用物理实体信息和数字空间信息的孪生数据，借助实时交互、虚实映射、智能分析等手段，模拟物理实体在物理空间中的行为，用于监控、控制和预测物理实体的工作状态和工作过程，为物理实体增加新的能力。数字孪生在工业领域得到广泛地应用，但在农业领域应用范围较小，因此如何将数字孪生结合油茶林规划多模式作业路径，实现作业机器自主导航完成目标作业任务已经成为本领域亟待解决的技术问题。
技术实现思路
1、为了解决上述
技术介绍
中的技术问题，本专利技术所提出一种基于数字孪生的油茶林多模式作业路径规划方法。
2、本专利技术采用以下技术方案来用以解决上述
技术介绍
中的问题。
3、一种基于数字孪生的油茶林多模式作业路径规划方法，其特征在于，包括以下具体步骤：
4、步骤1，从油茶林多模式路径规划物理空
5、步骤2，建立数字孪生油茶林多模式路径规划系统。根据步骤1）所获取的数据，在油茶林多模式路径规划数字空间中，构建包括油茶林多模式孪生几何模型构建模块、作业任务路径划规划模式划分模块、多作业任务油茶林环境地图处理模块、多模式作业路径规划模块、作业机器控制模块及作业机器导航作业仿真模块；
6、步骤3，构建油茶林环境和作业机器孪生几何模型。根据步骤2）构建的油茶林多模式孪生几何模型构建模块，建立描述油茶林环境和作业机器的三维空间尺寸、形状和结构的数字三维几何模型模型；
7、步骤4，构建油茶林2.5d栅格地图并划分作业区域。根据步骤2）所构建的多作业任务油茶林环境地图处理模块，对步骤3）构建的油茶林环境数字三维几何模型进行栅格化处理，转化成包含油茶树分布排列的位置信息和地面高程值信息的2.5d栅格地图。在油茶林2.5d栅格地图上将坡度过高栅格单元标记为障碍物单元，并根据当前作业任务的作业要求，在2.5d栅格地图上划分当前作业任务的可作业区域和不可作业区；
8、步骤5，作业任务路径规划模式归类。根据步骤2）构建的作业任务路径规规划模式划分模块，确定当前作业任务的作业路径规划模式类别，其实现过程如下：
9、将松土、除草、喷药作业路径规划模式归类为全覆盖遍历路径规划模式；将开沟、施肥、采摘、剪枝作业路径规划模式归类为混合路径规划模式；将油茶果运输、作业机器定点返航作业路径规划模式归类为点到点路径规划模式；
10、步骤6，多模式路径规划。根据步骤2）所构建的多模式路径规划模块，规划当前作业任务路径规划模式下的作业路径，其实现内容如下：
11、根据步骤4）在油茶林2.5d栅格地图上所划分的当前作业任务的作业区域和步骤5）所确定当前作业任务路径规划模式，若在混合路径规划模式下，则首先遍历特定子作业区域得到区域作业路径，然后还要规划出从当前子作业区域到下一子作业区域之间的衔接路径，从而得到遍历路径和衔接路径组合的混合作业路径；若在全覆盖遍历路径规划模式下，则在作业区域进行规划往复式全覆盖路径，得到全覆盖作业路径；若在点到点路径规划模式下，则规划出从当前作业机器位置到目标作业区域的最短路径，得到点到点路径规划模式下的作业路径；
12、步骤7，作业机器控制。根据步骤2）所构建的作业机器控制模块，制定作业机器控制策略，控制行驶电机和作业电机的转速；
13、步骤8，路径规划结果仿真优化。根据步骤2）构建的作业机器导航作业仿真模块，在油茶林多模式路径规划数字空间实现当前作业任务的路径规划结果仿真模拟并不断迭代优化，其具体实现过程如下：
14、首先通过步骤1）采集的作业机器实时状态信息数据，驱动步骤3）中建立的作业机器数字三维几何模型。然后确定当前作业任务，根据步骤4）在油茶林2.5d栅格地图划分当前作业任务的作业区域和步骤5）确定当前当前作业任务的路径规划模式。接着按照步骤6）规划的作业路径和步骤7）所制定的作业机器控制策略，在油茶林多模式路径规划数字空间中，进行数字孪生油茶林多模式路径规划的仿真与模拟。最后将结合作业任务要求对路径规划结果进行分析，若作业路径覆盖率和重复率不符合作业要求，则重复步骤6）～步骤7），不断迭代优化，直至满足作业要求；
15、步骤9，根据油茶林作业任务需要，按照最终确定的作业路径和作业机器控制策略，在油茶林多模式路径规划物理空间内作业机器自主导航作业，实现多模式作业路径规划。
16、有益效果：
17、本专利技术公开的一种基于数字孪生的油茶林多模式作业路径方法，能够基于同一油茶林下不同作业任务、不同作业机器，制定适合作业任务的路径；能够减小路径的重复率，提高路径的覆盖率；同时能够制定最佳作业路径并仿真验证全过程，实现作业机器自主导航作业，显著提高作业机器在油茶林执行作业任务的作业效率。
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1.一种基于数字孪生的油茶林多模式作业路径规划方法，其特征在于，包括以下具体步骤：
2.根据权利要求1所述的一种基于数字孪生的油茶林多模式作业路径规划方法，其特征在于，所述步骤5）作业任务路径规划模式归类，其实现过程如下：
3.根据权利要求1所述的一种基于数字孪生的油茶林多模式作业路径规划方法，其特征在于，所述步骤6）多模式路径规划，其实现内容如下：
4.根据权利要求1所述的一种基于数字孪生的油茶林多模式作业路径规划方法，其特征在于，所述步骤8）路径规划结果仿真优化，其具体实现过程如下：
【技术特征摘要】
1.一种基于数字孪生的油茶林多模式作业路径规划方法，其特征在于，包括以下具体步骤：
2.根据权利要求1所述的一种基于数字孪生的油茶林多模式作业路径规划方法，其特征在于，所述步骤5）作业任务路径规划模式归类，其实现过程如下：
3.根据权利要求...
【专利技术属性】
技术研发人员：许静，李伟雄，陈平录，刘木华，
申请(专利权)人：江西农业大学，
类型：发明
国别省市：
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