[发明专利]一种农机覆盖路径规划方法

说明书

本发明公开了一种农机覆盖路径规划方法，包括如下步骤：S1：确定路径规划的初始参数；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；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；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。通过优化平行路径角度的方法，减少了农机转弯次数，提高农机的工作效率，由于是将田块旋转后，通过计算每条边界的倾斜角计算最优平行路径的角度的方法，避免通过角度递增的迭代方法，同时用平行于x轴的扫描线生成平行路径，简化计算工作量。

技术领域

本发明涉及农机作业控制技术领域，尤其涉及一种农机覆盖路径规划方法。

背景技术

近几年自动驾驶技术发展迅速，因为农机工作环境简单、运行方式比较单一的特点，非常适合当前阶段自动驾驶技术的应用。自动驾驶关键技术中，全局路径规划是保证车辆安全高效完成驾驶目标的基础。研究者已经设计了很多针对乘用车辆的路径规划方法，但是，针对农机的全局路径规划算法却少有研究。已有的方法没有考虑农机的工作特点，并不适用于自动驾驶的农机装备。考虑到农机的工作目标和工作方式，在这些算法中，用于扫地机器人的覆盖路径规划算法比较接近农机的工作方式。和农机的路径规划不同的是，因为扫地机器人可以实现原地任意角度转向，农机受制于转向机构的特点必须按照一定的转弯半径进行转向。

发明内容

本发明提供一种农机覆盖路径规划方法，针对自动驾驶农机，解决了上述提到的农机全局路径规划存在的问题，提出了一种根据输入点确定农机工作范围、确定绕行方式、规划平行路径和转弯路径的方法，提出了考虑其工作特点和覆盖路径规划算法的全局路径规划方法。

为了实现上述目的，本发明的技术方案是：一种农机覆盖路径规划方法，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；

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；

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。

进一步的，所述S3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；y_max是农机工作区域边界在y轴上的最大值；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：