多谷物联合收割机与运粮车协同作业路径规划方法、系统.pdf

(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN115657669A(43)申请公布日2023.01.31(21)申请号202211259377.X(22)申请日2022.10.14(71)申请人江苏大学地址212013江苏省镇江市京口区学府路301号(72)发明人崔冰波吉峰魏新华朱永云孙宇(74)专利代理机构南京智造力知识产权代理有限公司32382专利代理师张明明(51)Int.Cl.G05D1/02(2020.01)权利要求书3页说明书7页附图5页(54)发明名称多谷物联合收割机与运粮车协同作业路径规划方法、系统(57)摘要本发明公开了一种多谷物联合收割机与运粮车协同作业路径规划方法、系统，首先对田块作业路径进行预规划，定义谷物联合收割机的跨行转弯与卸粮策略并建立谷物联合收割机跨行作业与运粮车运粮作业的路径代价矩阵，根据代价矩阵计算个体中每台谷物联合收割机的适应度值及种群中每个个体的适应度值，直至完成最大迭代次数，生成每台谷物联合收割机和运粮车的最短作业路径序号；基于最短作业路径序号和预规划信息，确定作业行的田头、田尾、田头入口以及卸粮点的坐标，结合谷物联合收割机最佳转弯方式，生成谷物联合收割机和运粮车的导航参考点信息，实现多谷物联合收割机与运粮车协同作业。本发明提高了作业效率，减少对田块的压实影响。CN115657669ACN115657669A权利要求书1/3页1.多谷物联合收割机与运粮车协同作业路径规划方法，其特征在于：对田块作业路径进行预规划，定义谷物联合收割机的跨行转弯与卸粮策略；基于所述策略建立谷物联合收割机跨行作业与运粮车运粮作业的路径代价矩阵，根据所述代价矩阵计算个体中每台谷物联合收割机的适应度值，进而求得种群中每个个体的适应度值，直至完成最大迭代次数，生成每台谷物联合收割机和运粮车的最短作业路径序号；基于所述最短作业路径序号和预规划信息，确定作业行的田头、田尾、田头入口以及卸粮点的坐标，结合谷物联合收割机最佳转弯方式，生成谷物联合收割机和运粮车的导航参考点信息，实现多谷物联合收割机与运粮车协同作业。2.根据权利要求1所述的多谷物联合收割机与运粮车协同作业路径规划方法，其特征在于，所述预规划信息包括跨行转弯区、运粮区、田头序号、田尾序号和田头入口序号，所述跨行转弯区＝W*ω1，运粮区＝W*ω2，田头序号为2i‑1，田尾序号为2i，田头入口序号为0，其中W为田块宽度，ω1为跨行转弯区宽度，ω2为运粮区宽度。3.根据权利要求1所述的多谷物联合收割机与运粮车协同作业路径规划方法，其特征在于，所述策略包括：当谷物联合收割机只需要进行跨行转弯时，谷物联合收割机直接经过跨行转弯区驶入下一作业行；当谷物联合收割机跨行转弯并需要卸粮作业时，运粮车提前由田头入口经运粮区行驶至卸粮点，等待谷物联合收割机进行卸粮作业，谷物联合收割机经跨行转弯区驶入运粮区卸粮点进行卸粮，卸粮完成后，谷物联合收割机倒车至跨行转弯区进行跨行转弯作业，运粮车由运粮区行驶至田头入口。4.根据权利要求1所述的多谷物联合收割机与运粮车协同作业路径规划方法，其特征在于，所述代价矩阵为：其中：i为田块预规划中作业行的田头序号、田尾序号和田头入口序号中的任意一个，j为田块预规划中作业行的田头序号、田尾序号和田头入口序号中的任意一个；k为作业区分标志。5.根据权利要求4所述的多谷物联合收割机与运粮车协同作业路径规划方法，其特征在于：①i＝0、j为奇数、k＝0时，代价矩阵中的元素ci，j，k表示谷物联合收割机由田头入口行驶至起始作业行田头的最短路径代价，其值②i≠0、j≠0、k＝0，且i≠j、i和j同为奇数或偶数时，ci，j，k表示谷物联合收割机在田头2CN115657669A权利要求书2/3页或田尾直接跨行转弯的最短路径代价，其值③i≠0、j≠0、k＝1，且i≠j、i和j同为奇数时，ci，j，k表示谷物联合收割机在田头先进行卸粮再进行跨行转弯的最短路径代价，其值④i≠0、j＝0、k＝0时，ci，j，k表示谷物联合收割机收割作业完成行驶至田头入口的最短路径代价，其值⑤|i‑j|＝1、(i+j+1)为4的正整数倍、k＝0时，ci，j，k表示谷物联合收割机进行收割作业的路径代价，其值ci，j，k＝l；⑥i＝0、j为奇数、k＝1时，ci，j，k表示运粮车由田头入口行驶至田头卸粮点的最短路径代价，其值ci，j，k＝(j/2‑0.5)·ω；⑦i为奇数、j＝0、k＝1时，ci，j，k表示运粮车由田头卸粮点行驶至田头入口的最短路径代价，其值ci，j，k＝(i/2‑0.5)·w；⑧其余情况的i、j、k对应的ci，j，k无意义，其值ci，j，k＝M，M为无穷大数；其中：Xmin为T型和Ω型转弯方式中的较小转弯路径长度，πmin为π型转弯方式的最短转弯路径长度，rmin为