[发明专利]一种农机覆盖路径规划方法

权利要求书

1.一种农机覆盖路径规划方法，其特征在于，所述规划方法包括如下步骤：

S1：确定路径规划的初始参数，所述初始参数包括原始田块边界点集P、农机每一行扫描的宽度w、和农机的最小转弯半径；

S2：将所述原始田块边界点集P向所述田块边界内部平移距离L，以确定农机工作区域的边界；

S3：建立x-y轴直角坐标系，计算所述农机工作区域的最小跨度，以确定原始田块的最优旋转角度；

其中，计算所述农机工作区域的最小跨度方法如下：

当农机工作区域的边界为凸多边形时，农机转弯的次数n为：

式中D是农机工作区域的边界在垂直于扫描线的方向上的跨度，所述扫描线是x-y轴直角坐标系中平行于x轴的直线；

y＝y_min,x∈[x_min,x_max] (2)

其中，y_min是农机工作区域边界在y轴上的最小值；x_min是农机工作区域边界在x轴上的最小值；x_max是农机工作区域边界在x轴上的最大值；D＝y_max-y_min；

所述原始田块每一次的旋转角度为：

式中，[x₁,y₁]是农机工作区域边界中与x轴平行的边的起点坐标；[x₂,y₂]是农机工作区域边界中与x轴平行的边的终点坐标，θ_t是旋转角度，于是多次旋转后，当跨度D最小时的旋转角度即为农机工作区域的最优旋转角度θ^*；

当农机工作区域是凹多边形时，首先计算基于农机工作区域边界点的凸包，然后计算田块的最优旋转角度θ^*；

S4：生成所述农机工作区域旋转最优旋转角度时的平行路径，以确定农机的直线路径；

其中，确定农机的直线路径的方法为：

S41：将原始田块以凸多边形的质心为旋转中心，顺时针旋转最优旋转角度θ^*，得到跨度最小的农机工作区域的边界P'；

S42：将所述扫描线逐次由y_min向y_max方向平移，每次平移w；每次平移后计算扫描线和农机工作区域的边界P'的交点的数量；其中，y_max是农机工作区域边界在y轴上的最大值；

S43：若交点的数量为2，则认为还在农机工作区域的边界内，记录两个交点的坐标，继续进行扫描；若交点的数量为1或者0，则判断超出农机工作区域的边界范围，停止扫描，完成平行路径的生成过程；

S5：生成农机的转弯路径，并将农机的转弯路径与直线路径连接，以构成农机工作完整的路径。

2.根据权利要求1所述的一种农机覆盖路径规划方法，其特征在于，所述转弯路径包括三种类型：π型、鱼尾型和半圆型；

当所述转弯路径为鱼尾型时，w2r；

当所述转弯路径为半圆型时，w＝2r；

当所述转弯路径为π型时，w2r。

3.根据权利要求1所述的一种农机覆盖路径规划方法，其特征在于，所述S5中生成农机的转弯路径的方式包括第一种转弯路径生成方式和第二种转弯路径生成方式：

若已知的是第一条线段，则结合转弯半径、转弯方向及转弯角度，生成和第一条线段相切的圆弧；此时采用的是第一种转弯路径生成方式；

若已知的是第一条线段和第二条线段，则结合转弯半径，生成和所述第一条线段、第二条线段都相切的圆弧，此时采用的是第二种转弯路径生成方式。