一种分区域农机协同作业路径规划方法.pdf

(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN115016490A(43)申请公布日2022.09.06(21)申请号202210713368.7(22)申请日2022.06.22(71)申请人扬州大学地址225009江苏省扬州市大学南路88号(72)发明人奚小波高文杰张瑞宏张剑峰苏伟张翼夫瞿济伟金亦富(74)专利代理机构南京苏科专利代理有限责任公司32102专利代理师沈良菊(51)Int.Cl.G05D1/02(2020.01)权利要求书2页说明书8页附图8页(54)发明名称一种分区域农机协同作业路径规划方法(57)摘要本发明公开了一种分区域农机协同作业路径规划方法，其包括以下步骤：建立分区域农田模型；输入农机的最小转弯半径，在分区域农田模型的基础上，建立农机协同作业路径规划模型；利用模拟退火算法求解农机协同作业路径规划模型；输出各台农机的作业路径；本发明能降低转弯路径总长度和时间，提高作业效率。CN115016490ACN115016490A权利要求书1/2页1.一种分区域农机协同作业路径规划方法，其特征在于：其包括以下步骤，建立分区域农田模型；输入农机的最小转弯半径，在分区域农田模型的基础上，建立农机协同作业路径规划模型；利用模拟退火算法求解农机协同作业路径规划模型；输出各台农机的作业路径。2.如权利要求1所述的分区域农机协同作业路径规划方法，其特征在于：建立分区域农田模型的具体步骤为，设置的区域数量等于农机数量；根据总作业行数量和农机数量确定每个区域的大小；在保证各台农机在各自区域内选择作业路径所受的约束最小的情况下，确定区域之间重叠的面积大小。3.如权利要求2所述的分区域农机协同作业路径规划方法，其特征在于：转弯路径的选择方法为，W＝2rmin，农机以U形的转弯方式进入相邻行作业；W＞2rmin，农机以弓形的转弯方式进入相邻行作业；W＜2rmin，当W＝2rmin/Z(Z＝1,2,3,…)时，农机以U形转弯路径进入间隔Z‑1行的作业行进行作业，或者农机以弓形转弯路径进入间隔不小于Z行数的作业行进行作业；当rmin/(Z+1)＜W＜2rmin/Z(Z＝1,2,3,…)时，农机以弓形转弯路径进入间隔Z行的作业行进行作业；其中，rmin为最小转弯半径，W为作业幅宽，Z为作业行数量。4.如权利要求1～3任一项所述的分区域农机协同作业路径规划方法，其特征在于：在分区域农田模型的基础上，建立的农机协同作业路径规划模型为，将农机多机转弯路径总长度和转弯总时间为优化目标；每个坐标点只能被一台农机遍历一次，所有农机遍历的坐标点数量之和等于构成农田的总坐标点数量。5.如权利要求4所述的分区域农机协同作业路径规划方法，其特征在于：农田被划分为3个或4个区域时，农机协同作业路径规划模型具体为，定义决策变量，dij＝d(i,j)；其中，xij为坐标点i和j之间是否有连线的决策变量，Zf为包含3个区域的农田中每个区域的农机行驶路径长度；Zr为包含4个区域的农田中每个区域的农机行驶路径长度；Nf为包含3个区域的农田中每个区域的农机遍历的坐标点数量；Nr为包含4个区域的农田中每个区域的农机遍历的坐标点数量；dij表示坐标点i与j之间的距离；2CN115016490A权利要求书2/2页建立目标函数，目标函数一，其中，Z为多机行驶总距离；m为农机的数量；Zp为第p台农机的行驶路径总长度；Zdp为第p台农机的作业路径总长度；Ztp为第p台农机的转弯路径总长度；Zts为多机转弯路径总长度；目标函数二，其中，Tp为第p台农机的行驶总时间；Twp为第p台农机的总作业时间；Ttp为第p台农机的转弯总时间；Tts为多机转弯总时间，m为农机的数量；其中，vt为农机转弯速度；βp为第p台农机遍历的作业行数量。6.如权利要求1～3任一项所述的分区域农机协同作业路径规划方法，其特征在于：所述农机协同作业路径规划模型还包括以下约束条件，其中，N’为一台农机作业路径包含的坐标点数量，y(q)为农机遍历的第q个坐标点，当q为奇数时，农机的下一遍历坐标点确定且唯一，即该作业行另一端的坐标点；当q为偶数时，农机的下一遍历坐标点从位于同一地头的坐标点集合中选取；θ为农田的两个地头的代号，取值为1和2，H(θ)为构成农田地头的坐标点集合，n为纵坐标点数量，V为构成农田的总坐标点集合，Q为一台农机的作业路径的坐标点集合。3CN115016490A说明书1/8页一种分区域农机协同作业路径规划方法技术领域[0001]本发明涉及智能农机作业控制技术领域，特别是一种分区域农机协同作业路径规划方法。背景技术[0002]目前，对于农机路径规划方法的研究主要集中于单机作业路径规划方法，通常以不规则边界形状的农田为作业场景，研究农机的最优作业方向，确定农机的转弯方式和田间作业方式，并基