[发明专利]一种有效提高农机作业效率的路径规划方法

权利要求书

1.一种有效提高农机作业效率的路径规划方法，其特征在于，通过以下步骤来实现：

a).生成作业区域平面图，农机沿农田边界运行一周，农机的车载GPS装置周期性地采集定位坐标，绘制出作业区域的平面图；

b).建立直角坐标系O-XY，设农机作业区域的边数为n1，其各顶点依次为A₁、A₂、...、A_n1，农机作业区域所形成的平面图形记为A₁A₂...A_n1；以正北方向为纵轴正向、正东方向为横轴正向、农机作业区域完全位于第一象限内的约束条件，建立直角坐标系O-XY；

c).规则作业面积求取，当农机作业区域为矩形时，农机的作业方向规划为与矩形作业区域的短边方向一致，设农机沿短边方向作业时与两长边的交点依次为(x₁,y₁)、(x₂,y₂)、...、(x_n2,y_n2)，则通过公式(1)求取农机的实际作业面积S_矩：

其中，d为农机机具幅宽；

d).坐标变换，当农机作业区域不是矩形时，则对直角坐标系O-XY进行变换，设农机的作业方向为则以变换后坐标系的横轴正向与方向一致、纵轴进行相应的旋转、农机作业区域仍旧位于变换后坐标系的第一象限内为约束条件，将坐标系O-XY变换为直角坐标系O′-X′Y′；坐标变换后，农机作业区域的平面图形记为A′₁A′₂...A′_n1；

e).求子作业区域个数，坐标变换后，首先求取农机作业区域A′₁A′₂...A′_n1纵坐标的最大值y′_max和最小值y′_min，然后求取满足不等式(2)的正整数m：

d为农机机具幅宽；

求取正整数m后，则表明农机按照方向作业时会产生m个子作业区域和m+1条分割线；

f).求起点、终点坐标，每个子作业区域由农机的1条耕地轨迹产生，根据作业区域A′₁A′₂...A′_n1的边界，可求取第i条耕地轨迹对应的起点坐标为：终点坐标为：x′_imin、x′_imax为直线与作业区域A′₁A′₂...A′_n1边界的两个交点；

g).不规则作业面积求取，由于农机在工作过程中是来回往复覆盖作业，因此将相邻两条作业轨迹作为一个周期进行规划，设农机作业的周期数为T，则在一个周期内，农机作业点坐标可用下式(3)表示：

其中，t＝1,2,...,T；当子作业区域个数m为奇数时，周期T＝(m+1)/2，此时最后的作业点为U_4T-2；当子作业区域个数m为偶数时，周期T＝m/2，此时最后的作业点为U_4T；

在农机作业区域为不规则形状时，农机实际作业面积通过公式(4)进行求取：

其中，当子作业区域个数m为奇数时p＝(m+1)/2，q＝(m-1)/2；当m为偶数时，p＝q＝m/2；

h).作业角度求取，令作业方向的初始值为0，每次角度增量为α，每次角度增加后均通过步骤d)至g)求取相应的作业面积，设分别为S′₀、S′₁、S′₂、...、S′_n；

当农机作业区域为矩形时，则选取作业区域的长边或短边方向为作业方向；当农机作业区域为不规则形状时，则选取S′₀、S′₁、S′₂、...、S′_n中最小作业面积对应方向为作业方向。