[发明专利]一种回状的全覆盖轨迹规划方法

权利要求书

1.一种回状的全覆盖轨迹规划方法，其特征在于，包括如下步骤：

第一步是利用GPS采集作业区域的顶点，确定池塘作业区域的平面坐标系；

第二步是通过几何运算，确定作业区域的中心位置的集合；

第三步由工作区域中心位置距离确定一次完整作业的圈数并调整轨迹间距；

第四步是计算回状遍历的目标点，生成作业轨迹；

第五步根据轨迹间距确定均匀投饵的最优抛幅；

所述第一步的具体过程包括如下内容：

步骤1.1，利用RTK-GPS测定池塘的5个顶点经纬度坐标；

步骤1.2，利用高斯投影公式将5个顶点的经纬度坐标转换为高斯坐标，通过坐标转换将高斯坐标转换为笛卡尔坐标；

步骤1.3，将5个顶点按顺时针方向记作A(x_a,y_a)、B(x_b,y_b)、C(x_c,y_c)、D(x_d,y_d)和E(x_e,y_e)；

所述第二步的具体过程为：

步骤2.1，计算出5个顶点A、B、C、D、E依次构成的线段AB、BC、CD、DE和EA的中点坐标，分别记作P₁(x_p1,y_p1)和P₂(x_p2,y_p2)，其中，

步骤2.2，计算出AB、BC、CD、DE和EA的斜率，分别记为k_ab和k_bc，其中，

步骤2.3，计算出过点P₁垂直于直线AB的直线方程：计算出过点P₂垂直于直线BC的直线方程：

步骤2.4，确定工作区域的中心位置为M点，计为M(x_m,y_m)，其中x_m和y_m可以通联立方程组得到：

所述第三步的具体过程如下：

步骤3.1，计算出工作区域中心位置距离最外围的距离d：

步骤3.2，投饵机取最大抛幅时，由于饵料在水面上呈扇状分布，要提高两个相邻轨迹间的投喂密度的一致性，相邻轨迹减的饵料投喂必须要存在重叠区域，将轨迹间距离初始化为有效抛幅l：其中，l_max为投饵机最大抛幅；

步骤3.3，确定一次完整作业的圈数q：其中，max[]函数是取不大于的最大整数，l为投饵机最大抛幅作业时的有效抛幅；

步骤3.4，由于距离d大概率不是l的整数倍，所以行驶q圈后会存在覆盖不到的区域，应当遍历q+1圈，进一步调整轨迹间间距为：

所述第四步的具体过程如下：

步骤4.1，记直线AB的法向量为

步骤4.2，第一次平移是相对于边界，只需要平移半个抛幅，即平移而后每次平移

步骤4.3，计算边界AB第一次平移的向量为：

其中，l_max为投饵机的最大抛幅；

步骤4.4，直线AB平移得到A’B’,方程为：

步骤4.5，同理，重复以上三步可以得到其它四条直线第一次平移后的方程，分别为：

其中，(x₂,y₂)为直线BC的法向量(x₃,y₃)为直线CD的法向量(x₄,y₄)为直线DE的法向量(x₅,y₅)为直线EA的法向量

步骤4.6，平移完成后，五条直线的5个交点就是第二圈要遍历的目标点，记为T₁，T₂，T₃，T₄和T₅；

步骤4.7，同理，重复以上五步可以确定第n圈所要遍历的目标点，其中，n≤q，记为T_1n，T_2n，T_3n，T_4n和T_5n；

步骤4.8，生成水产养殖船的作业目标点的集合为：{T₁,T₂...T_(5q-1),T_5q}，生成水产养殖船的作业轨迹为：T₁→T₂…→T_(5q-1)→T_5q；

所述第五步中，当间距一定时，根据抛幅与饵料的分布密度均方差的趋势示意图来调整抛幅使得饵料的分布密度均方差最小。