一种曲线形农田作业区域边界建模方法技术

本发明专利技术公开了一种曲线形农田作业区域边界建模方法，采集曲线形农田作业区域边界的关键点，找出所有关键点中横坐标值最大的点和横坐标值最小的点，利用三次样条函数建立上边界模型和下边界模型。本发明专利技术可以将曲线形农田作业区域的边界以及农田作业区域内的障碍物顶点精准地记录并绘制出来，从而为农业植保机的作业人员提供准确的农田作业区域，为农业植保机的路径和航迹规划以及计算农田作业面积提供可靠的依据。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术公开了，采集曲线形农田作业区域边界的关键点，找出所有关键点中横坐标值最大的点和横坐标值最小的点，利用三次样条函数建立上边界模型和下边界模型。本专利技术可以将曲线形农田作业区域的边界以及农田作业区域内的障碍物顶点精准地记录并绘制出来，从而为农业植保机的作业人员提供准确的农田作业区域，为农业植保机的路径和航迹规划以及计算农田作业面积提供可靠的依据。【专利说明】
本专利技术涉及。
技术介绍
随着科技的不断发展，采用现代化机械来替换人工劳动已成为各行各业的流行趋势。我国作为一个传统的农业大国，耕地面积十分广阔，然而，目前国内农田作业方面还是采用传统的人工作业方式。其中农药喷洒采取的是人工喷洒的方式，这种方式不仅效率低，而且对作业人员的身心有极大的伤害，因此，急需先进的技术来改变这一现象。农业植保机应运而生，然而，现今所有的植保机都是靠人工进行操作，对农田的喷洒区域及边界完全靠操作员的眼睛进行判断，难免产生误判、漏喷及多喷的现象。因此，如果操作员能够获得准确的农田作业区域的边界，在无人直升机进行作业时，实时的将路径和航迹在显示器上显示出来，操作员便可根据航迹判断出飞机的位置，从而很大程度的解决误判、漏喷及多喷的问题，且大大提高了农业喷洒的安全性。而这一问题的关键便在于要准确的获取农田的边界信息。因此，急需一种好的农田作业区域边界的建模方法来解决这一实际问题。北京农业信息技术研究中心的专利技术专利“采集农田关键顶点测绘成图的方法”提供了一种采集农田关键顶点测绘成图的方法，通过采集四种交界顶点、两种轮廓顶点一级一种辅助顶点后，根据关键顶点间的拓扑关系实时自动校验并查看测绘结果。包括以下步骤=S1:获取GPS位置信息；S2:勾勒待测区域轮廓；S3:测绘农田关键分界顶点，并标注地块名称和注释;S4:实时校验、提示与分割农田；S5:上传测绘数据；S6:获取矢量地图。其中，在S2中，勾勒待测区域轮廓包括:顺序标定和无序标定，所述顺序标定，以轮廓顶点的编号为顺序，依次标定待测区域轮廓；所述无序标定，是指自动标定包含全部轮廓顶点的面积最大的多边形为区域轮廓。现有方法是以绘出农田的矢量地图为目的，而并非以画出农田作业区域边界为目的，因此，所绘出的农田轮廓包含两个部分:作业区域和非作业区域。在将此农田轮廓图用于农业植保机喷洒农药的路径和航迹规划等场合时，会出现非作业区域的多喷现象，浪费农药；在用于计算农田作业面积时，会出现作业面积的计算不准确现象；现有方法未对农田区域边界建立数学模型，从而无法为农田作业区域的路径和航迹规划提供可靠依据；没有将农田作业区域以内可能存在的障碍物顶点(如电线杆、树、信号发射塔等)标记出来，在将此农田轮廓图用于农业植保机喷洒农药的路径和航迹规划等场合时，可能导致农业植保机出现撞机或坠毁危险现象发生。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是，针对现有技术不足，提供，将曲线形农田作业区域的边界以及农田作业区域内的障碍物顶点精准地记录并绘制出来，从而为农业植保机的作业人员提供准确的农田作业区域，为农业植保机的路径和航迹规划以及计算农田作业面积提供可靠的依据。为解决上述技术问题，本专利技术所采用的技术方案是:，该方法为:I)从曲线形农田作业区域边界的某一个关键点D1开始，以顺时针方向采集曲线形农田作业区域边界的所有关键点，设共有m个关键点，分别为D1 (X1, Y1)，D2 (x2, y2)，D3 (x3, y3)，…，Dm (xm, ym);建立直角坐标系,将所述m个关键点(每隔一个采样周期(GPS本身的采样频率的倒数)就自动采集一个点，当回到初始位置，即关键点D1所在位置时结束采点)设置在直角坐标系的第一象限内；2)比较上述m个关键点的横坐标,找出横坐标值最大的关键点和最小的关键点；若有多个关键点的横坐标值均为最小值，且该多个关键点是第一个关键点D1与最后一个关键点Dm之间的关键点，则将次序最先的关键点作为横坐标值最小的关键点，若第一个关键点D1和最后一个关键点Dm的横坐标值都是最小值，则将最后一个关键点作为横坐标值最小的关键点；若有多个关键点的横坐标值均为最大值，且该多个关键点是第一个关键点D1与最后一个关键ADm之间的关键点，则将次序最后的关键点作为横坐标值最大的关键点，若第一个关键点D1和最后一个关键点Dm的横坐标值都是最大值，则将第一个关键点D1作为横坐标值最大的关键点；将横坐标值最小的关键点DJP最大的关键点Dj分别作为所有的关键点在直角坐标系中的左端和右端；3)以Di为起始点，Dj为终点；以顺时针方向，令Di=Btl, Dw=B1,…，Dj=Bn，将从Di到^的各点依次即为仏“。，…)』』“^。；建立以下上边界函数模型St(x):【权利要求】1.，其特征在于，该方法为: 1)从曲线形农田作业区域边界的某一个关键AD1开始，以顺时针方向采集曲线形农田作业区域边界的所有关键点，设共有m个关键点，分别为D1 (X1, Y1)，D2 (x2, y2)，D3 (x3, y3)，…，Dm(Xm，ym);建立直角坐标系，将所述m个关键点设置在直角坐标系的第一象限内； 2)比较上述m个关键点的横坐标，找出横坐标值最大的关键点和最小的关键点；若有多个关键点的横坐标值均为最小值，且该多个关键点是第一个关键点D1与最后一个关键点Dm之间的关键点，则将次序最先的关键点作为横坐标值最小的关键点，若第一个关键点D1和最后一个关键点Dm的横坐标值都是最小值，则将最后一个关键点作为横坐标值最小的关键点；若有多个关键点的横坐标值均为最大值，且该多个关键点是第一个关键点D1与最后一个关键点Dm之间的关键点，则将次序最后的关键点作为横坐标值最大的关键点，若第一个关键点D1和最后一个关键点Dm的横坐标值都是最大值，则将第一个关键点D1作为横坐标值最大的关键点；将横坐标值最小的关键点DJP最大的关键点Dj分别作为所有的关键点在直角坐标系中的左端和右端； 3)以Di为起始点，Dj为终点；以顺时针方向，令Di=Btl,Dw=B1,…，Dj=Bn，将从Di到Dj的各点依次即为40^，7(|)，1(，8110^711);建立以下上边界函数模型St(x): 2.根据权利要求1所述的曲线形农田作业区域边界建模方法，其特征在于，当所述曲线形农田作业区域内存在障碍物时，采集曲线形农田作业区域内障碍物顶点的坐标Z (x0, %)，建立以下障碍物警戒线函数方程: 一级障碍物警戒线的函数方程为(X-Xtl)2+(y-ytl)2=a2 ； 二级障碍物警戒线的函数方程为(X-Xtl)2+(y-ytl)2=b2 ； 三级障碍物警戒线的函数方程为(X-Xtl)2+(y-ytl)2=C2 ； 其中，0〈a〈b〈c〈50。3.根据权利要求1或2所述的曲线形农田作业区域边界建模方法，其特征在于，通过追赶法求解系数Mt、Mt+1的步骤为: 1)令 β ^b1, Y1=Cl1 ;其中， 【文档编号】G06T11/00GK103714563SQ201410002907【公开日】2014年4月9日 申请日期:2014年1月3日 优先权日:2014年1月3日 【专利技术者】谭冠政, 刘振焘, 胡建中, 阮启果, 黄宇, 张本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种曲线形农田作业区域边界建模方法，其特征在于，该方法为：1）从曲线形农田作业区域边界的某一个关键点D1开始，以顺时针方向采集曲线形农田作业区域边界的所有关键点，设共有m个关键点，分别为D1(x1,y1),D2(x2,y2),D3(x3,y3),…,Dm(xm,ym)；建立直角坐标系，将所述m个关键点设置在直角坐标系的第一象限内；2）比较上述m个关键点的横坐标，找出横坐标值最大的关键点和最小的关键点；若有多个关键点的横坐标值均为最小值，且该多个关键点是第一个关键点D1与最后一个关键点Dm之间的关键点，则将次序最先的关键点作为横坐标值最小的关键点，若第一个关键点D1和最后一个关键点Dm的横坐标值都是最小值，则将最后一个关键点作为横坐标值最小的关键点；若有多个关键点的横坐标值均为最大值，且该多个关键点是第一个关键点D1与最后一个关键点Dm之间的关键点，则将次序最后的关键点作为横坐标值最大的关键点，若第一个关键点D1和最后一个关键点Dm的横坐标值都是最大值，则将第一个关键点D1作为横坐标值最大的关键点；将横坐标值最小的关键点Di和最大的关键点Dj分别作为所有的关键点在直角坐标系中的左端和右端；3）以Di为起始点，Dj为终点；以顺时针方向，令Di=B0,Di+1=B1,…,Dj=Bn，将从Di到Dj的各点依次即为B0(x0,y0),K,Bn(xn,yn)；建立以下上边界函数模型St(x)： S t ( x ) = M t ( x t + 1 - x ) 3 6 h t + M t + 1 ( x - x t ) 3 6 h t + ( y t - M t h t 2 6 ) x t + 1 - x h t + ( y t + 1 - M t + 1 h t 2 6 ) x - x t h t ; 其中，x∈[xt,xt+1,],t=0,1,...,n‑1；xt、xt+1分别为B0、Bn之间的点Bt、Bt+1的横坐标，且Bt+1为Bt顺时针...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：谭冠政，刘振焘，胡建中，阮启果，黄宇，张丹，罗倩慧，
申请(专利权)人：中南大学，
类型：发明
国别省市：湖南;43