[发明专利]一种水产养殖投饵施药船池塘全覆盖作业轨迹规划与高效自主返航续航方法

权利要求书

1.一种水产养殖投饵施药船池塘全覆盖作业轨迹规划与高效自主返航续航方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：

A、采集池塘顶点和障碍物经纬度坐标，将经纬度坐标转换为平面坐标；

B、将遍历覆盖范围和碰撞检测分开，以船体尺寸、安全距离、作业幅宽确定基本栅格大小，以作业幅宽确定作业栅格大小，建立池塘栅格地图，根据各区域所需投饵施药密度，使用优化遍历范围的全覆盖折返遍历方法，生成投饵施药船全覆盖变量作业轨迹；

C、投饵施药船按设定轨迹作业过程中，实时检测水产养殖投饵施药船饵料(药液)、电池电量剩余量，先判断是否已完成全部作业任务，若已完成则需要自动规划最优返航路线，自主返回池塘码头，作业结束；若未完成全部作业，再判断剩余饵料(药液)和电池电量是否不足而需要返回池塘码头进行补给，若充足则正常作业；若不足则需要记录返航点，自动规划最优返航路线，自主返回码头，进行相应补给；

D、作业船补给完成后自动规划最优续航路线及作业轨迹，继续进行投饵施药作业，跳转到步骤C。

2.根据权利要求书1所述的一种水产养殖投饵施药船池塘全覆盖作业轨迹规划与高效自主返航续航方法，其特征在于，所述步骤B中，以船体尺寸、安全距离、作业幅宽确定基本栅格大小，以作业幅宽确定作业栅格大小，其方法包括以下步骤：

步骤S21：先以船长、船宽的较大值d₁作为基本栅格边长；

步骤S22：计算作业幅宽w和d₁比值，并取向下取整后的值为a，判断如果a为奇数，作业栅格和基本栅格边长比值b＝a；如果a为偶数，作业栅格和基本栅格边长比值b＝a-1；接着结合安全距离调整基本栅格边长为d＝w/b。

3.根据权利要求书1所述的一种水产养殖投饵施药船池塘全覆盖作业轨迹规划与高效自主返航续航方法，其特征在于，所述步骤B中，使用优化遍历范围的全覆盖折返遍历方法，其方法包括以下步骤：

步骤S31：从起点出发，确定遍历方向，以平行于栅格地图长边的方向开始遍历，并离边界c个单位栅格距离开始遍历，c＝(b-1)/2；

步骤S32：统计覆盖区域，覆盖区域为垂直于遍历方向，把作业船左边、右边各c个栅格和自身所在的栅格加入已遍历列表HLIST；

步骤S33：检测当前作业船作业方向前方障碍物和边界情况，若沿当前遍历方向前方c个栅格中有一个栅格为障碍物、边界或者已遍历栅格，则根据算法规则执行转向策略。遍历算法的转向优先规则为上、左、右、下，搜索下一栅格的具体方法为，依次查询当前点上下左右的栅格且去除障碍物、边界和已遍历过的点，取第一个符合条件的栅格作为作业船的下一个航点；

步骤S34：若步骤S33中找不到一个点符合转向条件，则表示遍历算法陷入死区。此时需要使用改进A*算法搜索最近未覆盖的可行点，得到死区点到最近可行点的轨迹，然后作业船沿轨迹到达目标可行点，此过程作业船不进行作业。

4.根据权利要求书3所述的水产养殖投饵施药船池塘全覆盖作业轨迹规划与高效自主返航续航方法，其特征在于，所述步骤S34中，使用改进A*算法包括以下步骤：

步骤S41：首先将传统A*算法搜索到的点存入LIST列表中；

步骤S42：取第一个节点为起点，将起点与下一个节点相连，若连线不经过障碍物，则此节点作为备选节点，继续判断下一个是否符合备选节点，直到遇到不符合的节点；

步骤S43：将最近的备选节点设为起点的下一个节点，删除中间节点，更新LIST列表；

步骤S44：将起点向后移动一个节点，重复步骤S42、S43和S44，直至所有节点完成此优化计算。