一种复杂边界农田的路径规划方法及农田机器操作系统.pdf

(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN114839976A(43)申请公布日2022.08.02(21)申请号202210414883.5(22)申请日2022.04.15(71)申请人华南农业大学地址510530广东省广州市天河区五山路483号申请人岭南现代农业科学与技术广东省实验室茂名分中心(72)发明人杨文武龚从权罗熙霖钟勇崔恩楠陆键欣刘青海(74)专利代理机构广州润禾知识产权代理事务所(普通合伙)44446专利代理师林伟斌周业飞(51)Int.Cl.G05D1/02(2020.01)权利要求书3页说明书6页附图2页(54)发明名称一种复杂边界农田的路径规划方法及农田机器操作系统(57)摘要本发明公开了一种复杂边界农田的路径规划方法及农田机器操作系统，用于给农业机器规划工作路径，包括以下步骤：S1：对当前的农田环境重建，得到初始农田地图，再对初始农田地图进行栅格化处理，得到路径规划地图；S2：在路径规划地图上生成平行作业路径；S3：在平行作业路径上生成边界环绕作业路径；S4：农业机器在当前的农田进行预定路径的作业。本技术方案的路径规划方法，对复杂边界的农田适应性强，可以有效给复杂边界的农田进行路径规划，并可以在复杂边界的农田规划中提高覆盖率和适应性，从而更符合农艺要求。CN114839976ACN114839976A权利要求书1/3页1.一种复杂边界农田的路径规划方法，用于给农业机器规划工作路径，其特征在于，所述路径规划方法包括以下步骤：S1：对当前的农田环境重建，得到初始农田地图，再对初始农田地图进行栅格化处理，得到路径规划地图；S2：在路径规划地图上生成平行作业路径；S3：在平行作业路径上生成边界环绕作业路径；S4：农业机器在当前的农田进行预定路径的作业。2.根据权利要求1所述的一种复杂边界农田的路径规划方法，其特征在于，步骤S1中，对当前的农田环境重建的具体步骤为：S11：对当前的农田环境进行扫描，得到农田边界的点坐标信息；S12：再对农田边界进行环绕扫描一圈，得到按顺序排列后的点云坐标集合；所述点云坐标集合包括农田边界的点坐标信息和顺序信息；S13：将点云坐标集合投影到坐标系中，得到初始农田地图，即完成了当前农田环境的重建。3.根据权利要求2所述的一种复杂边界农田的路径规划方法，其特征在于，步骤S1中，对初始农田地图进行栅格化处理的具体步骤为：S14：根据公式：计算初始农田地图中每个栅格的尺寸；S15：计算边界空余栅格的尺寸；其中，边界空余栅格是指农业机器在农田地图上所占据的栅格，设定农业机器在农田地图上的转弯方式为原地转弯，且农业机器在农田地图上占据的栅格数量为两个或少于两个，则边界空余栅格的尺寸＝栅格尺寸×2；S16：假设每个栅格的中心坐标为栅格的直角坐标，以使每个栅格的编号N与其直角坐标一一对应；则农田地图上任意一点(x,y)与栅格编号N的映射关系满足以下关系公式：其中，Xl表示边界空余栅格的尺寸，Gsize表示栅格尺寸，INT表示取整操作；S17：根据公式①，计算农田地图上某一栅格的中心坐标(Xg,Yg)，其中，根据公式①可得农田地图上某一栅格的中心坐标(Xg,Yg)与栅格编号N之间的映射关系为：Xg＝(N％M)*其中，符号％表示取余数操作；S18：根据公式②③，对初始农田地图进行遍历解析(从坐标系地图的原点开始，对每个坐标依次进行栅格解析和编号)，使每个栅格均填充概率值；S19：判断每个栅格所填充的概率值是否大于栅格创建的初始值，若大于，则说明栅格已被占用，标记占用标识符为1；若小于或等于栅格创建的初始值，则说明栅格未被占用，标记占用标识符为0；其中，当栅格所填充的概率值大于栅格创建的初始值，表示该栅格位于农田地图的边界，为边界栅格，所述边界栅格为非完整栅格；当栅格所填充的概率值小于或等于栅格创建的初始值，表示该栅格位于农田地图的边界以内，为空闲栅格，所述空闲栅格为完整的栅格。2CN114839976A权利要求书2/3页4.根据权利要求3所述的一种复杂边界农田的路径规划方法，其特征在于，步骤S2中，在路径规划地图上生成平行作业路径的具体步骤为：在路径规划地图上确定好作业方向，然后按照确定好的作业方向，开始向上或向下进行平行作业路径的生成。5.根据权利要求4所述的一种复杂边界农田的路径规划方法，其特征在于，步骤S2中，在向上或向下进行平行作业路径生成时，还包括以下操作步骤：在生成作业路径的同时，检测当前平行作业路径正前方栅格的占用标识符，若占用标识符为1，表示当前平行作业路径正前方的栅格为边界栅格，需要作出转弯处理；若占用标识符为0，表示当前平行作业路径正前方的栅格为空闲栅格，则继续往前生成作业路径。6.根据权利要求5所述的一种复杂边界农田的路径规划方法，其特征在于，步骤S2中，