[发明专利]一种软控制器连续小线段轨迹预处理方法

权利要求书

1.一种连续小线段直线拟合与圆弧拟合方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1、导入连续小线段数据点列p₀(x₀,y₀),p₁(x₁,y₁),…,p_n(x_n,y_n)，确定参数Erδ，Erd，ErR；Erδ为判断程序进入直线拟合还是圆弧拟合的阈值，ErR为圆弧拟合最大积分误差ΔR的允许误差，Erd为直线的拟合精度；

步骤2、设步骤1中连续小线段中的当前拟合线段p_j(x_j,y_j),p_j+1(x_j+1,y_j+1),…,p_m(x_m,y_m)的前三个点坐标P_j(x_j,y_j)、P_j+1(x_j+1,y_j+1)、P_j+2(x_j+2,y_j+2)，计算向量和的夹角δ，以判断点P_j、P_j+1、P_j+2是否在一条直线上；

步骤3、若δ≥Erδ，则点P_j、P_j+1、P_j+2三点不共线，由此进入步骤4圆弧小线段拟合过程拟合后续点；若δ＜Erδ，则点P_j、P_j+1、P_j+2位于同一条直线，由此进入步骤6直线小线段拟合过程拟合后续点；

步骤4、所述连续小线段圆弧拟合过程为：

步骤4.1、按带约束条件的最小二乘法计算P_j、P_j+1、P_j+2三点所在圆弧拟合圆的参数圆心(a,b)和半径r；

步骤4.2、由步骤4.1所得圆心(a,b)和半径r，及拟合点列P_j,P_j+1,…,P_m的坐标，计算最大积分误差ΔR：

步骤4.3、若ΔR≤ErR，则继续拟合下一点，使m＝m+1，回到步骤4.1计算圆弧参数；若ΔR＞ErR，输出上一点拟合的圆弧的参数，并将点P_m-1作为下一段圆弧拟合的起点；

步骤4.4、直到拟合完最后一点，结束拟合；

步骤5、若步骤4中计算的误差超过拟合精度，即ΔR≥ErR，则判断已经拟合的点数m-j是否小于4，若m-j≤4，则前面四个点不拟合成圆弧，进入步骤6的直线小线段拟合过程；若m-j＞4，则将为拟合的圆弧段，点P_m-1作为后续拟合的初始点，从点P_m-1开始下一拟合；

步骤6、所述直线小线段拟合过程为：

步骤6.1、设初始参数值θ_max＝+∞,θ_min＝-∞，[θ_min,θ_max]为拟合直线段与x轴的夹角区间范围；

步骤6.2、对小线段初始点的后续任意点P_m＝(x_m,y_m)，计算点P_j与点P_m连成的直线段P_jP_m与x轴的夹角θ：

步骤6.3、若步骤6.2中计算的θ是否满足θ∈[θ_min,θ_max]，则继续步骤6.4计算参数为[θ_min,θ_max]的修正系数；

若θ不在允许范围内，即θ＜θ_min或θ＞θ_max，则将前一直线段P_jP_m-1作为拟合直线段输出；将直线段P_jP_m-1作为拟合直线段后，若后续还有小线段未拟合，即m＜n，则点P_m-1为下一拟合直线段初始点，回到步骤6.1开始拟合后续的小线段；若后续无剩余小线段，即m＝n，则结束拟合；

步骤6.4、由下面公式计算参数

步骤6.5、修正参数θ_max,θ_min，

步骤6.6、回到步骤6.2，继续拟合下一点；

步骤7、直到所有点拟合完成，结束拟合。