CN112229415B - 路径规划方法、装置、电子设备和存储介质 - Google Patents

路径规划方法、装置、电子设备和存储介质 Download PDF

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Abstract

本发明实施例公开了一种路径规划方法、装置、电子设备和存储介质。所述方法包括：获取作业区域的边界数据信息和对作业区域进行作业的作业设备的作业幅宽；基于所述边界数据信息和所述作业幅宽，确定所述作业区域的作业方向；基于所述作业方向和所述作业幅宽，确定作业区域中的地头转弯区域的转弯方式和所述地头转弯区域的轨迹特征点；基于所述地头转弯区域的轨迹特征点，确定所述地头转弯区域的第一路径。以实现高效、精确的进行农业种植的效果。

Description

路径规划方法、装置、电子设备和存储介质
技术领域
本发明实施例涉及计算机技术，尤其涉及一种路径规划方法、装置、电子设备和存储介质。
背景技术
农业种植是我国的一个重要部分，其中，水稻种植一直是我国农业的重要部分，作为我国第一大粮食作物，其总产量和种植面积始终位于所有粮食作物的首位，在我国粮食生产中占据着无法撼动的重要地位。
目前农业种植的主要方式还是依赖于人工，例如，在水稻种植中，需要人工驾驶水稻插秧机进行工作，根据驾驶员的感官来判断插秧机的位置和速度。
上述方式，需要大量的时间和人力，劳动效率低下，且在使用插秧机进行工作时，需要驾驶人员长时间进行枯燥乏味的工作，完全依赖于驾驶人员的操作技能，有时驾驶人员很难对插秧机位置和速度进行准确判断，所以会导致工作轨迹弯曲过度、打滑和侧翻等问题。
发明内容
本发明实施例提供一种路径规划方法、装置、电子设备和存储介质，以实现高效、精确的进行农业种植的效果。
第一方面，本发明实施例提供了一种路径规划方法，该方法包括：
获取作业区域的边界数据信息和对作业区域进行作业的作业设备的作业幅宽；
基于所述边界数据信息和所述作业幅宽，确定所述作业区域的作业方向；
基于所述作业方向和所述作业幅宽，确定作业区域中的地头转弯区域的转弯方式和所述地头转弯区域的轨迹特征点；
基于所述地头转弯区域的轨迹特征点，确定所述地头转弯区域的第一路径。
第二方面，本发明实施例还提供了一种路径规划装置，该装置包括：
信息获取模块，用于获取作业区域的边界数据信息和对作业区域进行作业的作业设备的作业幅宽；
作业方向确定模块，用于基于所述边界数据信息和所述作业幅宽，确定所述作业区域的作业方向；
信息确定模块，用于基于所述作业方向和所述作业幅宽，确定作业区域中的地头转弯区域的转弯方式和所述地头转弯区域的轨迹特征点；
第一路径确定模块，用于基于所述地头转弯区域的轨迹特征点，确定所述地头转弯区域的第一路径。
第三方面，本发明实施例还提供了一种电子设备，该电子设备包括：
一个或多个处理器；
存储装置，用于存储一个或多个程序；
当所述一个或多个程序被所述一个或多个处理器执行，使得所述一个或多个处理器实现本发明实施例中任一所述的路径规划方法。
第四方面，本发明实施例还提供了一种包含计算机可执行指令的存储介质，所述计算机可执行指令在由计算机处理器执行时用于执行本发明实施例中任一所述的路径规划方法。
本发明实施例的技术方案，通过获取的作业区域的边界数据信息和对作业区域进行作业的作业设备的作业幅宽，确定作业区域的作业方向，基于作业方向和作业幅宽，确定作业区域中的地头转弯区域的转弯方式和地头转弯区域的轨迹特征点，基于地头转弯区域的轨迹特征点，确定地头转弯区域的第一路径，这样通过自动规划地头转弯区域的路径，可解决现有技术中，需要驾驶员进行操作来控制速度和位置，导致工作轨迹弯曲过度、打滑和侧翻等问题，实现了高效、精确的确定地头转弯区域的路径，不需人工驾驶，减轻劳动力，以精确的进行农业种植的效果。
附图说明
图1是本发明实施例一中的路径规划方法的流程图；
图2是本发明实施例一中的作业区域的示意图；
图3是本发明实施例二中的路径规划方法的流程图；
图4是本发明实施例二中的弓形转弯方式示意图；
图5是本发明实施例二中的半圆形转弯方式示意图；
图6是本发明实施例二中的梨形转弯方式示意图；
图7是本发明实施例二中的鱼尾形转弯方式示意图；
图8是本发明实施例三中的路径规划方法的流程图；
图9是本发明实施例三中的半圆形转弯方式的目标路径示意图；
图10是本发明实施例三中的梨形转弯方式的目标路径示意图；
图11是本发明实施例四中的路径规划装置的结构示意图；
图12是本发明实施例五中的一种电子设备的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。
实施例一
图1为本发明实施例一提供的路径规划方法的流程图，本实施例可适用于利用无人驾驶车对农作物或植物进行耕作的情况，该方法可以由路径规划装置来执行，该路径规划装置可以由软件和/或硬件来实现，该路径规划装置可以配置在电子计算设备上，具体包括如下步骤：
S110、获取作业区域的边界数据信息和对作业区域进行作业的作业设备的作业幅宽。
示例性的，作业区域可以是需要进行作业的区域，例如，可以是需要进行种植农作物或植物的区域。参考图2所述的作业区域的示意图，图2中的作业区域分为直线作业区域和地头转弯区域。
其中，直线作业区域可以是进行直线作业的区域，即直线进行种植的区域。地头转弯区域可以是地头进行转弯的区域，具体的是两个直线之间进行转接的区域。
边界数据信息可以是作业区域的边界信息，例如，可以是作业区域的长度信息和宽度信息，以及各边界与X轴正向(水平方向从左向右的方向)逆时针夹角等。
需要说明的是，可以在作业设备上设置有摄像头或传感器等数据采集设备，可以利用数据采集设备来采集边界数据信息。作业幅宽可以是作业设备一次作业所覆盖的宽度。例如，以在作业区域内种植水稻为例，作业幅宽可以是插秧机进行作业时所覆盖的幅宽，即图2中直线作业区域中两个相邻直线之间的宽度。
S120、基于边界数据信息和作业幅宽，确定作业区域的作业方向。
示例性的，作业方向可以是作业设备在进入作业区域进行作业时的初始方向。
可选的，所述基于边界数据信息和作业幅宽，确定作业区域的作业方向，具体可以是，基于各边界的长度、各边界与X轴正向逆时针夹角，以及作业幅宽，基于如下公式：
Figure BDA0002758411690000051
其中，Li为第i条边的边长；θ作业方向与X轴正向逆时针夹角；W为作业幅宽；
Figure BDA0002758411690000052
第i条边与X轴正向逆时针夹角，Ni为第i条边上的转弯数；
将N最小时所对应的θ作为作业区域的作业方向。
因为对于给定的凸多边形田块区域(作业区域)，其直线作业区域的路径消耗部分几乎不变，总的消耗主要由地头转弯区域消耗部分决定。作业设备在地头区域内进行转向的过程中，需要经历减速、转向和再加速这一过程，那么它所占用的成本消耗远远要高于直线作业区域部分。在地头转弯区域的消耗成本的主要影响因素为转向方式和转向数目，在某一特定转向方式下，转向数目的增加也必然使转向消耗成本增加，因此，为了提高插秧机作业效率、降低作业成本消耗，减少转弯数目是唯一可取的方法。
这里将N最小时所对应的θ作为作业区域的作业方向好处在于，减少作业设备的能量消耗，减少了消耗成本。
S130、基于作业方向和作业幅宽，确定作业区域中的地头转弯区域的转弯方式和地头转弯区域的轨迹特征点。
示例性的，转弯方式可以是图2中在地头区域进行转弯的方式，即两个直线之间的转接方式，这里的转弯方式可以是有半圆形、弓形、梨形、鱼尾形等多种方式。
轨迹特征点可以是地头转弯区域的特征点。由于转弯方式为上述几种情况时，两个直线之间的转接为圆弧形状，即地头转弯区域为圆弧形，轨迹特征点可以是地头转弯区域内各圆弧对应的圆心点，以及圆弧的起点或终点。
根据作业方向和作业幅宽，可确定作业区域中的地头转弯区域的转弯方式和地头转弯区域的轨迹特征点。
这样可根据转弯区域的转弯方式和轨迹特征点，得到地头转弯区域的作业路径，以及直线作业区域中两条直线之间的转接方式。
S140、基于地头转弯区域的轨迹特征点，确定地头转弯区域的第一路径。
示例性的，第一路径可以是地头转弯区域的路径。
根据确定的地头转弯区域的轨迹特征点，将地头转弯区域的轨迹特征点进行连接，即可得到地头转弯区域的作业路径。
这样通过自动规划地头转弯区域的路径，可解决现有技术中，需要驾驶员进行操作来控制速度和位置，导致工作轨迹弯曲过度、打滑和侧翻等问题，实现了高效、精确的确定地头转弯区域的路径，不需人工驾驶，减轻劳动力，以精确的进行农业种植的效果。
本发明实施例的技术方案，通过获取的作业区域的边界数据信息和对作业区域进行作业的作业设备的作业幅宽，确定作业区域的作业方向，基于作业方向和作业幅宽，确定作业区域中的地头转弯区域的转弯方式和地头转弯区域的轨迹特征点，基于地头转弯区域的轨迹特征点，确定地头转弯区域的第一路径，这样通过自动规划地头转弯区域的路径，可解决现有技术中，需要驾驶员进行操作来控制速度和位置，导致工作轨迹弯曲过度、打滑和侧翻等问题，实现了高效、精确的确定地头转弯区域的路径，以精确的进行农业种植的效果。
实施例二
图3为本发明实施例二提供的路径规划方法的流程图，本发明实施例与上述实施例中各个可选方案可以结合。在本发明实施例中，可选的，所述基于作业方向和作业幅宽，确定作业区域中的地头转弯区域的转弯方式和地头转弯区域的轨迹特征点，包括：基于作业幅宽和对作业区域进行作业的作业设备的转弯半径，确定作业设备在地头转弯区域内的转弯方式和地头转弯区域的宽度；基于作业方向和作业幅宽，确定地头转弯区域和直线作业区域的交点；基于交点、作业方向和作业幅宽，确定地头转弯区域内的轨迹特征点。
如图3所示，本发明实施例的方法具体包括如下步骤：
S210、获取作业区域的边界数据信息和对作业区域进行作业的作业设备的作业幅宽。
S220、基于边界数据信息和作业幅宽，确定作业区域的作业方向。
S230、基于作业幅宽和对作业区域进行作业的作业设备的转弯半径，确定作业设备在地头转弯区域内的转弯方式和地头转弯区域的宽度。
示例性的，对作业区域进行作业的作业设备的转弯半径可以是由作业设备来决定的，当作业设备确定了后，其对应的转弯半径也随着确定。
可选的，基于作业幅宽和对作业区域进行作业的作业设备的转弯半径，确定作业设备在地头转弯区域内的转弯方式，具体可以分为如下几种情况：
(1)当转弯半径小于1/2作业幅宽时，确定作业设备在地头转弯区域内的转弯方式为弓形转弯方式；如图4所述的弓形转弯方式示意图。
(2)当转弯半径等于1/2作业幅宽时，确定作业设备在地头转弯区域内的转弯方式为半圆形转弯方式；如图5所述的半圆形转弯方式示意图。
(3)当转弯半径大于1/2作业幅宽时，确定作业设备在地头转弯区域内的转弯方式为梨形转弯方式；如图6所述的梨形转弯方式示意图。
(4)当转弯半径小于1/2作业幅宽，且所述作业设备为倒车模式时，确定作业设备在地头转弯区域内的转弯方式为鱼尾形转弯方式。如图7所述的鱼尾形转弯方式示意图。
地头转弯区域的宽度，可以是地头转弯区域的最小宽度。
在一个实施例中，在作业区域边界有时存在沟坎、水渠或陡坡等情况，这样就严重限制作业设备在地头的转弯，为使作业设备完整转弯，从而必须在工作区域的边界处分割出足够的地头转弯区域，用来使作业设备调头转弯。而地头转弯区域的宽度是由最小转弯半径(即选择转弯形式)、作业幅宽、作业方向和携带农具长度等决定的。对于不同的转弯形式，都存在一个转弯极点(指转弯中距直线作业区域边界距离最远点)，可由此来确定地头地头转弯区域的最小宽度。对于不同转弯形式，其地头地头转弯区域的最小宽度d如下几种情况：
(1)当转弯方式为半圆形转弯方式或弓形转弯方式时，基于公式：
Figure BDA0002758411690000081
确定作业区域中的地头转弯区域的宽度；
(2)当转弯方式为梨形转弯方式时，基于公式：
Figure BDA0002758411690000091
确定作业区域中的地头转弯区域的宽度；
(3)当转弯方式为鱼尾形转弯方式时，基于公式：
Figure BDA0002758411690000092
确定作业区域中的地头转弯区域的宽度；
其中，δd为预留的安全距离；d为地头转弯区域的宽度；R为作业设备的转弯半径；W为作业幅宽。
S240、基于作业方向和作业幅宽，确定地头转弯区域和直线作业区域的交点。
示例性的，地头转弯区域和直线作业区域会有交点，可根据作业方向和作业幅宽，基于预设计算规则，得到地头转弯区域和直线作业区域的交点。
可选的，基于作业方向和作业幅宽，确定地头转弯区域和直线作业区域的交点，具体可以是，基于作业方向、预设起始点坐标和作业幅宽，确定经过预设起始点的直线作业区域内的平行直线簇方程：
Figure BDA0002758411690000093
其中，预设起始点的坐标为(xs,ys)；θ作业方向与X轴正向逆时针夹角；n为平行直线的数量；(x,y)为直线作业区域中与预设起始点的共同组成的直线的另一点坐标；
基于作业方向、预设起始点和地头转弯区域的宽度，确定地头转弯区域内的边界方程组：
Figure BDA0002758411690000094
其中，预设起始点的坐标为(xs,ys)，L为作业方向所对应的边界的长度，d为地头转弯区域的宽度；θ作业方向与X轴正向逆时针夹角；(x,y)为地头转弯区域的任一边界点坐标；
基于直线作业区域内的平行直线簇方程和地头转弯区域内的边界方程组，确定直线作业区域和所述地头转弯区域的交点。
示例性的，预设起始点可以是预先设置一个点，例如，可以是作业设备进行作业时的起始点，例如，可以是图2中的A点。
根据该预设起始点，可确定经过该预设起始点的平行直线簇方程，以及地头转弯区域的边界方程组，将平行直线簇方程和边界方程组进行联立，即可得到直线作业区域和地头转弯区域相交的所有交点的坐标。
S250、基于交点、作业方向和作业幅宽，确定地头转弯区域内的轨迹特征点。
示例性的，基于确定的交点、作业方向和作业幅宽，可确定地头转弯区域内的轨迹特征点。
可选的，所述基于交点、作业方向和作业幅宽，确定地头转弯区域内的轨迹特征点，具体可以是：基于交点、作业方向和作业幅宽，确定地头转弯区域内的各圆弧所对应的圆心点；基于各圆弧所述对应的圆心点坐标和交点，确定各圆弧的起点或终点。
示例性的，在确定地头转弯区域内的轨迹特征点时，地头转弯区域内的轨迹特征点还与转弯方式有关，不同的转弯方式，其轨迹特征点的具体确定方式不同，具体如下几种情况：
(1)当转弯方式为弓形转弯方式时，基于如下公式确定地头转弯区域内的各圆弧所对应的圆心点，以及各圆弧的起点或终点。
如图4所示，已知P1点的坐标为(x1,y1)，作业设备的转弯半径为R，作业幅宽为W，则P2点的坐标(x2,y2)：
Figure BDA0002758411690000111
Figure BDA0002758411690000112
圆心O1点的坐标(xO1,yO1)：
Figure BDA0002758411690000113
Figure BDA0002758411690000114
圆心O2点的坐标(xO2,yO2)：
Figure BDA0002758411690000115
Figure BDA0002758411690000116
则P3点的坐标(x3,y3)：
x3＝xO1+R*cos(θ)
y3＝yO1+R*sin(θ)
则P4点的坐标(x4,y4)：
x4＝xO2+R*cos(θ)
y4＝yO2+R*sin(θ)
(2)当转弯方式为半圆形转弯方式时，基于如下公式确定地头转弯区域内的各圆弧所对应的圆心点，以及各圆弧的起点或终点。
如图5所示，已知P1点的坐标为(x1,y1)，作业设备的转弯半径为R，作业幅宽为W，则P2点的坐标(x2,y2)：
Figure BDA0002758411690000121
Figure BDA0002758411690000122
圆心O点的坐标(xO,yO)：
Figure BDA0002758411690000123
Figure BDA0002758411690000124
(3)当转弯方式为梨形转弯方式时，基于如下公式确定地头转弯区域内的各圆弧所对应的圆心点，以及各圆弧的起点或终点。
如图6所示，已知P1点的坐标为(x1,y1)，作业设备的转弯半径为R，作业幅宽为W，则P2点的坐标(x2,y2)：
Figure BDA0002758411690000125
Figure BDA0002758411690000126
则P点的坐标(xP,yP)：
Figure BDA0002758411690000127
Figure BDA0002758411690000128
则O1P长度为：
Figure BDA0002758411690000129
则O1O2长度为：
|O1O2|＝2R则O2P长度为：
Figure BDA0002758411690000131
圆心O1点的坐标(xO1,yO1)：
Figure BDA0002758411690000132
Figure BDA0002758411690000133
圆心O2点的坐标(xO2,yO2)：
Figure BDA0002758411690000134
Figure BDA0002758411690000135
则O3点的坐标(xO3,yO3)：
Figure BDA0002758411690000136
Figure BDA0002758411690000137
则P3点的坐标(x3,y3)：
Figure BDA0002758411690000138
Figure BDA0002758411690000139
则P4点的坐标(x4,y4)：
Figure BDA00027584116900001310
Figure BDA0002758411690000141
(4)当转弯方式为鱼尾形转弯方式时，基于如下公式确定地头转弯区域内的各圆弧所对应的圆心点，以及各圆弧的起点或终点。
如图7所示，已知P1点的坐标为(x1,y1)，作业设备的转弯半径为R，作业幅宽为W，则P2点的坐标(x2,y2)：
Figure BDA0002758411690000142
Figure BDA0002758411690000143
则P点的坐标(xP,yP)：
Figure BDA0002758411690000144
Figure BDA0002758411690000145
圆心O1点的坐标(xO1,yO1)：
Figure BDA0002758411690000146
Figure BDA0002758411690000147
则O2点的坐标(xO2,yO2)：
Figure BDA0002758411690000148
Figure BDA0002758411690000149
则P3点的坐标(x3,y3)：
x3＝xO2+R*cos(θ)
y3＝yO2+R*sin(θ)
则P4点的坐标(x4,y4)：
x4＝xO2+R*cos(θ)
y4＝yO2+R*sin(θ)
上述四种情况中的P1点和P2点为直线作业区域和地头转弯区域的交点坐标。
这样可精确、自动确定地头转弯区域的各轨迹特征点，以便后续基于地头转弯区域内的各轨迹特征点形成地头转弯区域内的作业路径。不需人工驾驶，减轻劳动力，以使作业设备可自动根据确定的地头转弯区域内的作业路径进行转弯。
S260、基于地头转弯区域的轨迹特征点，确定地头转弯区域的第一路径。
本发明实施例的技术方案，通过基于作业幅宽和对作业区域进行作业的作业设备的转弯半径，以及作业方向，来确定作业设备在地头转弯区域内的转弯方式和地头转弯区域的宽度，以及地头转弯区域和直线作业区域的交点，以及地头转弯区域内的轨迹特征点，以便后续基于地头转弯区域内的各轨迹特征点形成地头转弯区域内的作业路径。不需人工驾驶，减轻劳动力，以使作业设备可自动根据确定的地头转弯区域内的作业路径进行转弯。
实施例三
图8为本发明实施例三提供的路径规划方法的流程图，本发明实施例与上述实施例中各个可选方案可以结合。在本发明实施例中，可选的，在所述基于地头转弯区域的轨迹特征点，确定地头转弯区域的第一路径之后，所述方法还包括：基于地头转弯区域和直线作业区域的交点，确定直线作业区域的第二路径；基于第一路径和所述第二路径，确定目标路径。
如图8所示，本发明实施例的方法具体包括如下步骤：
S310、获取作业区域的边界数据信息和对作业区域进行作业的作业设备的作业幅宽。
S320、基于边界数据信息和作业幅宽，确定作业区域的作业方向。
S330、基于作业幅宽和对作业区域进行作业的作业设备的转弯半径，确定作业设备在地头转弯区域内的转弯方式和地头转弯区域的宽度。
S340、基于作业方向和作业幅宽，确定地头转弯区域和直线作业区域的交点。
S350、基于交点、作业方向和作业幅宽，确定地头转弯区域内的轨迹特征点。
S360、基于地头转弯区域的轨迹特征点，确定地头转弯区域的第一路径。
S370、基于地头转弯区域和直线作业区域的交点，确定直线作业区域的第二路径；基于第一路径和第二路径，确定目标路径。
示例性的，第二路径可以是直线作业区域的作业路径。
目标路径可以是最终进行工作的完整路径，即图2中的直线作业区域的路径和地头转弯区域的路径。
根据确定的地头转弯区域和直线作业区域的交点，将一条直线上的两个交点进行连接，即可形成该条直线作业路径，进而得到图2中的直线作业区域的路径。
将直线作业区域的第二路径和地头转弯区域的第二作业进行连接，即可组成目标路径。
需要说明的是，这里的目标路径可以是规划出的最优的作业路径，该目标路径可给无人驾驶车提供既可减少耗能，且还最大化提升土地利用率。
这样可得到规划的作业区域的作业路径，以便后续作业设备可根据规划的目标路径进行作业，实现了不需人工驾驶，减轻劳动力，精确的、高效的对作业区域进行种植的效果。
可选的，基于第一路径和第二路径，确定目标路径，具体可以是，基于第一路径和所述第二路径，确定第一种植区域的路径；根据第一种植区域的路径，确定目标路径。
示例性的，第一种植区域的路径可以是由直线作业区域的路径和地头转弯区域的路径组成的路径。
需要说明的是，第一种植区域可以是除地头转弯区域(地头转弯区域)外进行种植的区域。在第一种植区域内，地头转弯区域还未进行耕作，此时的地头转弯区域的作用仅是作为直线作业区域内的两条相邻直接之间进行转接。
将地头转弯区域也进行耕作的路径，与第一种植区域进行结合，即可形成目标路径。
在一实施例中，在作业设备作业过程中，在正常作业时，地头地头转弯区域不进行耕作，该区域主要用于不同直线路径之间的切换和过度，但是这样会导致土地利用率低。同时如果最后一行不够一个作业幅宽时，不耕作会造成土地浪费，耕作路线不合理则会造成重播，增加燃油成本，因此，为提高土地利用率，降低成本，有必要从全局出发，对作业区域进行全局最优路径规划。
通常情况下，在直线作业区域内作业时，一般会从第一行进行开始耕作，如果最后一行不够一个作业幅宽时，到导致无法调头，最后一行无法作业。因此，如果第一行预留，从第二行开始作业，倒数第二行耕作结束后绕地头地头转弯区域、第一行、最后一行进行螺旋式作业，则会提高作业效率，减少土地资源的浪费(如图2中箭头所示的作业顺序)。如图9和图10所示，图中粗实线B为作业区域的边界，细实线C为直线作业区域的路径，以及两个相邻直线转接的路径，曲线D为收边路径(即地头转弯区域进行耕作的路径)，其中，图9为半圆形转弯方式的目标路径示意图，图10为梨形转弯方式的目标路径示意图。
本发明实施例的技术方案，通过基于地头转弯区域和直线作业区域的交点，确定直线作业区域的第二路径；基于第一路径和所述第二路径，确定目标路径，这样可得到规划的作业区域的目标路径，以便后续作业设备可根据规划的目标路径进行作业，实现了不需人工驾驶，减轻劳动力，精确的、高效的对作业区域进行种植的效果。
实施例四
图11为本发明实施例四提供的路径规划装置的结构示意图，如图11所示，该装置包括：信息获取模块31、作业方向确定模块32、信息确定模块33和第一路径确定模块34。
其中，信息获取模块31，用于获取作业区域的边界数据信息和对作业区域进行作业的作业设备的作业幅宽；
作业方向确定模块32，用于基于所述边界数据信息和所述作业幅宽，确定所述作业区域的作业方向；
信息确定模块33，用于基于所述作业方向和所述作业幅宽，确定作业区域中的地头转弯区域的转弯方式和所述地头转弯区域的轨迹特征点；
第一路径确定模块34，用于基于所述地头转弯区域的轨迹特征点，确定所述地头转弯区域的第一路径。
可选的，所述边界数据信息包括：各边界的长度，以及各边界与X轴正向逆时针夹角。
在上述实施例的技术方案的基础上，作业方向确定模块32具体用于：
基于各边界的长度、各边界与X轴正向逆时针夹角，以及所述作业幅宽，基于如下公式：
Figure BDA0002758411690000191
其中，Li为第i条边的边长；θ作业方向与X轴正向逆时针夹角；W为作业幅宽；
Figure BDA0002758411690000192
第i条边与X轴正向逆时针夹角，Ni为第i条边上的转弯数；
将N最小时所对应的θ作为所述作业区域的作业方向。
可选的，所述作业区域还包括直线作业区域。
在上述实施例的技术方案的基础上，信息确定模块33包括：
信息确定单元，用于基于所述作业幅宽和对所述作业区域进行作业的作业设备的转弯半径，确定所述作业设备在所述地头转弯区域内的转弯方式和所述地头转弯区域的宽度；
交点确定单元，用于基于所述作业方向和所述作业幅宽，确定所述地头转弯区域和所述直线作业区域的交点；
轨迹特征点确定单元，用于基于所述交点、所述作业方向和所述作业幅宽，确定所述地头转弯区域内的轨迹特征点。
在上述实施例的技术方案的基础上，信息确定单元包括：
转弯方式确定子单元，用于当所述转弯半径于1/2所述作业幅宽时，确定作业设备在所述地头转弯区域内的转弯方式为弓形转弯方式；当所述转弯半径等于1/2所述作业幅宽时，确定作业设备在所述地头转弯区域内的转弯方式为半圆形转弯方式；当所述转弯半径大于1/2所述作业幅宽时，确定作业设备在所述地头转弯区域内的转弯方式为梨形转弯方式；当所述转弯半径小于1/2所述作业幅宽，且所述作业设备为倒车模式时，确定作业设备在所述地头转弯区域内的转弯方式为鱼尾转弯方式。
在上述实施例的技术方案的基础上，信息确定单元还包括：
宽度确定子单元，用于当所述转弯方式为半圆形转弯方式或弓形转弯方式时，基于公式：
Figure BDA0002758411690000201
确定所述作业区域中的地头转弯区域的宽度；当所述转弯方式为梨形转弯方式时，基于公式：
Figure BDA0002758411690000202
确定所述作业区域中的地头转弯区域的宽度；当所述转弯方式为鱼尾形转弯方式时，基于公式：
Figure BDA0002758411690000203
确定所述作业区域中的地头转弯区域的宽度；其中，δd为预留的安全距离；d为地头转弯区域的宽度；R为作业设备的转弯半径；W为作业幅宽。
在上述实施例的技术方案的基础上，交点确定单元包括：
平行直线簇方程确定子单元，用于基于所述作业方向、预设起始点坐标和所述作业幅宽，确定经过预设起始点的直线作业区域内的平行直线簇方程：
Figure BDA0002758411690000204
其中，预设起始点的坐标为(xs,ys)；θ作业方向与X轴正向逆时针夹角；n为平行直线的数量；(x,y)为直线作业区域中与预设起始点的共同组成的直线的另一点坐标；
边界方程组子单元，用于基于所述作业方向、预设起始点和所述地头转弯区域的宽度，确定所述地头转弯区域内的边界方程组：
Figure BDA0002758411690000211
其中，预设起始点的坐标为(xs,ys)，L为所述作业方向所对应的边界的长度，d为所述地头转弯区域的宽度；θ作业方向与X轴正向逆时针夹角；(x,y)为地头转弯区域的任一边界点坐标；
交点确定子单元，用于基于所述直线作业区域内的平行直线簇方程和所述地头转弯区域内的边界方程组，确定所述直线作业区域和所述地头转弯区域的交点。
可选的，所述地头转弯区域为圆弧形，所述轨迹特征点包括：所述地头转弯区域内各圆弧对应的圆心点，以及圆弧的起点或终点。
在上述实施例的技术方案的基础上，轨迹特征点确定单元包括：
圆心点确定子单元，用于基于所述交点、所述作业方向和所述作业幅宽，确定所述地头转弯区域内的各圆弧所对应的圆心点；
起点或终点确定子单元，用于基于所述各圆弧所述对应的圆心点坐标和所述交点，确定各圆弧的起点或终点。
在上述实施例的技术方案的基础上，该装置还包括：
第二路径确定模块，用于基于所述地头转弯区域和所述直线作业区域的交点，确定所述直线作业区域的第二路径；
目标路径确定模块，用于基于所述第一路径和所述第二路径，确定目标路径。
在上述实施例的技术方案的基础上，目标路径确定模块具体用于：
基于所述第一路径和所述第二路径，确定第一种植区域的路径；根据第一种植区域的路径，确定目标路径。
本发明实施例所提供的路径规划装置可执行本发明任意实施例所提供的路径规划方法，具备执行方法相应的功能模块和有益效果。
实施例五
图12为本发明实施例五提供的一种电子设备的结构示意图，如图12所示，该电子设备包括处理器70、存储器71、输入装置72和输出装置73；电子设备中处理器70的数量可以是一个或多个，图12中以一个处理器70为例；电子设备中的处理器70、存储器71、输入装置72和输出装置73可以通过总线或其他方式连接，图12中以通过总线连接为例。
存储器71作为一种计算机可读存储介质，可用于存储软件程序、计算机可执行程序以及模块，如本发明实施例中的路径规划方法对应的程序指令/模块(例如，信息获取模块31、作业方向确定模块32、信息确定模块33和第一路径确定模块34)。处理器70通过运行存储在存储器71中的软件程序、指令以及模块，从而执行电子设备的各种功能应用以及数据处理，即实现上述的路径规划方法。
存储器71可主要包括存储程序区和存储数据区，其中，存储程序区可存储操作系统、至少一个功能所需的应用程序；存储数据区可存储根据终端的使用所创建的数据等。此外，存储器71可以包括高速随机存取存储器，还可以包括非易失性存储器，例如至少一个磁盘存储器件、闪存器件、或其他非易失性固态存储器件。在一些实例中，存储器71可进一步包括相对于处理器70远程设置的存储器，这些远程存储器可以通过网络连接至电子设备。上述网络的实例包括但不限于互联网、企业内部网、局域网、移动通信网及其组合。
输入装置72可用于接收输入的数字或字符信息，以及产生与电子设备的用户设置以及功能控制有关的键信号输入。输出装置73可包括显示屏等显示设备。
实施例六
本发明实施例六还提供一种包含计算机可执行指令的存储介质，所述计算机可执行指令在由计算机处理器执行时用于执行一种路径规划方法。
当然,本发明实施例所提供的一种包含计算机可执行指令的存储介质,其计算机可执行指令不限于如上所述的方法操作,还可以执行本发明任意实施例所提供的路径规划方法中的相关操作。
通过以上关于实施方式的描述，所属领域的技术人员可以清楚地了解到，本发明可借助软件及必需的通用硬件来实现，当然也可以通过硬件实现，但很多情况下前者是更佳的实施方式。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在计算机可读存储介质中，如计算机的软盘、只读存储器(Read-Only Memory,ROM)、随机存取存储器(RandomAccess Memory,RAM)、闪存(FLASH)、硬盘或光盘等，包括若干指令用以使得一台计算机电子设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述的方法。
值得注意的是，上述路径规划装置的实施例中，所包括的各个单元和模块只是按照功能逻辑进行划分的，但并不局限于上述的划分，只要能够实现相应的功能即可；另外，各功能单元的具体名称也只是为了便于相互区分，并不用于限制本发明的保护范围。
注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。

Claims (9)

1.一种路径规划方法，其特征在于，包括：
获取作业区域的边界数据信息和对作业区域进行作业的作业设备的作业幅宽；
基于所述边界数据信息和所述作业幅宽，确定所述作业区域的作业方向；
基于所述作业方向和所述作业幅宽，确定作业区域中的地头转弯区域的转弯方式和所述地头转弯区域的轨迹特征点；
基于所述地头转弯区域的轨迹特征点，确定所述地头转弯区域的第一路径；
所述作业区域还包括直线作业区域，所述直线作业区域为所述作业区域内除所述地头转弯区域外的区域；
所述基于所述作业方向和所述作业幅宽，确定作业区域中的地头转弯区域的转弯方式和所述地头转弯区域的轨迹特征点，包括：
基于所述作业幅宽和对所述作业区域进行作业的作业设备的转弯半径，确定所述作业设备在所述地头转弯区域内的转弯方式和所述地头转弯区域的宽度；
基于所述作业方向和所述作业幅宽，确定所述地头转弯区域和所述直线作业区域的交点；
基于所述交点、所述作业方向和所述作业幅宽，确定所述地头转弯区域内的轨迹特征点；
所述基于所述作业幅宽和对所述作业区域进行作业的作业设备的转弯半径，确定所述作业设备在所述地头转弯区域内的转弯方式，包括：
当所述转弯半径小于1/2所述作业幅宽时，确定作业设备在所述地头转弯区域内的转弯方式为弓形转弯方式；
当所述转弯半径等于1/2所述作业幅宽时，确定作业设备在所述地头转弯区域内的转弯方式为半圆形转弯方式；
当所述转弯半径大于1/2所述作业幅宽时，确定作业设备在所述地头转弯区域内的转弯方式为梨形转弯方式；
当所述转弯半径小于1/2所述作业幅宽，且所述作业设备为倒车模式时，确定作业设备在所述地头转弯区域内的转弯方式为鱼尾转弯方式；
所述基于所述作业幅宽和对所述作业区域进行作业的作业设备的转弯半径，确定所述地头转弯区域的宽度，包括：
当所述转弯方式为半圆形转弯方式或弓形转弯方式时，基于公式：
Figure FDA0004157136820000021
确定所述作业区域中的地头转弯区域的宽度；
当所述转弯方式为梨形转弯方式时，基于公式：
Figure FDA0004157136820000022
确定所述作业区域中的地头转弯区域的宽度；
当所述转弯方式为鱼尾形转弯方式时，基于公式：
Figure FDA0004157136820000023
确定所述作业区域中的地头转弯区域的宽度；
其中，δd为预留的安全距离；d为地头转弯区域的宽度；R为作业设备的转弯半径；W为作业幅宽。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述边界数据信息包括：各边界的长度，以及各边界与X轴正向逆时针夹角；
所述基于所述边界数据信息和所述作业幅宽，确定所述作业区域的作业方向，包括：
基于各边界的长度、各边界与X轴正向逆时针夹角，以及所述作业幅宽，基于如下公式：
Figure FDA0004157136820000031
其中，Li为第i条边的边长；θ为作业方向与X轴正向逆时针夹角；W为作业幅宽；
Figure FDA0004157136820000032
为第i条边与X轴正向逆时针夹角，Ni为第i条边上的转弯数；
将N最小时所对应的θ作为所述作业区域的作业方向。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基于所述作业方向和所述作业幅宽，确定所述地头转弯区域和所述直线作业区域的交点，包括：
基于所述作业方向、预设起始点坐标和所述作业幅宽，确定经过预设起始点的直线作业区域内的平行直线簇方程：
Figure FDA0004157136820000033
其中，预设起始点的坐标为(xs,ys)；θ为作业方向与X轴正向逆时针夹角；n为平行直线的数量；(x,y)为直线作业区域中与预设起始点共同组成的直线的另一点坐标；
基于所述作业方向、预设起始点和所述地头转弯区域的宽度，确定所述地头转弯区域内的边界方程组：
Figure FDA0004157136820000034
其中，预设起始点的坐标为(xs,ys)，L为所述作业方向所对应的边界的长度，d为所述地头转弯区域的宽度；θ为作业方向与X轴正向逆时针夹角；(x,y)为地头转弯区域的任一边界点坐标；
基于所述直线作业区域内的平行直线簇方程和所述地头转弯区域内的边界方程组，确定所述直线作业区域和所述地头转弯区域的交点。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述地头转弯区域为圆弧形，所述轨迹特征点包括：所述地头转弯区域内各圆弧对应的圆心点，以及圆弧的起点或终点；
所述基于所述交点、所述作业方向和所述作业幅宽，确定所述地头转弯区域内的轨迹特征点，包括：
基于所述交点、所述作业方向和所述作业幅宽，确定所述地头转弯区域内的各圆弧所对应的圆心点；
基于所述各圆弧所述对应的圆心点坐标和所述交点，确定各圆弧的起点或终点。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述基于所述地头转弯区域的轨迹特征点，确定所述地头转弯区域的第一路径之后，所述方法还包括：
基于所述地头转弯区域和所述直线作业区域的交点，确定所述直线作业区域的第二路径；
基于所述第一路径和所述第二路径，确定目标路径。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述基于所述第一路径和所述第二路径，确定目标路径，包括：
基于所述第一路径和所述第二路径，确定第一种植区域的路径；
根据第一种植区域的路径，确定目标路径。
7.一种路径规划装置，其特征在于，包括：
信息获取模块，用于获取作业区域的边界数据信息和对作业区域进行作业的作业设备的作业幅宽；
作业方向确定模块，用于基于所述边界数据信息和所述作业幅宽，确定所述作业区域的作业方向；
信息确定模块，用于基于所述作业方向和所述作业幅宽，确定作业区域中的地头转弯区域的转弯方式和所述地头转弯区域的轨迹特征点；
第一路径确定模块，用于基于所述地头转弯区域的轨迹特征点，确定所述地头转弯区域的第一路径；
所述作业区域还包括直线作业区域，所述直线作业区域为所述作业区域内除所述地头转弯区域外的区域；
信息确定模块，还用于所述基于所述作业方向和所述作业幅宽，确定作业区域中的地头转弯区域的转弯方式和所述地头转弯区域的轨迹特征点，包括：
基于所述作业幅宽和对所述作业区域进行作业的作业设备的转弯半径，确定所述作业设备在所述地头转弯区域内的转弯方式和所述地头转弯区域的宽度；
基于所述作业方向和所述作业幅宽，确定所述地头转弯区域和所述直线作业区域的交点；
基于所述交点、所述作业方向和所述作业幅宽，确定所述地头转弯区域内的轨迹特征点；
所述基于所述作业幅宽和对所述作业区域进行作业的作业设备的转弯半径，确定所述作业设备在所述地头转弯区域内的转弯方式，包括：
当所述转弯半径小于1/2所述作业幅宽时，确定作业设备在所述地头转弯区域内的转弯方式为弓形转弯方式；
当所述转弯半径等于1/2所述作业幅宽时，确定作业设备在所述地头转弯区域内的转弯方式为半圆形转弯方式；
当所述转弯半径大于1/2所述作业幅宽时，确定作业设备在所述地头转弯区域内的转弯方式为梨形转弯方式；
当所述转弯半径小于1/2所述作业幅宽，且所述作业设备为倒车模式时，确定作业设备在所述地头转弯区域内的转弯方式为鱼尾转弯方式；
所述基于所述作业幅宽和对所述作业区域进行作业的作业设备的转弯半径，确定所述地头转弯区域的宽度，包括：
当所述转弯方式为半圆形转弯方式或弓形转弯方式时，基于公式：
Figure FDA0004157136820000061
确定所述作业区域中的地头转弯区域的宽度；
当所述转弯方式为梨形转弯方式时，基于公式：
Figure FDA0004157136820000062
确定所述作业区域中的地头转弯区域的宽度；
当所述转弯方式为鱼尾形转弯方式时，基于公式：
Figure FDA0004157136820000063
确定所述作业区域中的地头转弯区域的宽度；
其中，δd为预留的安全距离；d为地头转弯区域的宽度；R为作业设备的转弯半径；W为作业幅宽。
8.一种电子设备，其特征在于，所述电子设备包括：
一个或多个处理器；
存储装置，用于存储一个或多个程序；
当所述一个或多个程序被所述一个或多个处理器执行，使得所述一个或多个处理器实现如权利要求1-6中任一所述的路径规划方法。
9.一种包含计算机可执行指令的存储介质，其特征在于，所述计算机可执行指令在由计算机处理器执行时用于执行如权利要求1-6中任一所述的路径规划方法。
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