CN117268401A - 一种动态围栏的园艺路径生成方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种动态围栏的园艺路径生成方法,涉及智能设备技术领域,所述方法具体包括步骤获取园艺设备的历史行进轨迹,通过历史行进轨迹得到历史覆盖区域,获取当前园艺区域的工作范围作为第一工作区域,得到所述工作范围的边界,根据园艺设备在边界的模拟运动获得第一覆盖区域,从当前园艺区域的工作范围中剔除第一覆盖区域的范围作为第二工作区域,基于第二工作区域生成第一覆盖路径,对第一覆盖路径根据覆盖重合宽度进行覆盖区域校正获得第二覆盖路径。本发明实现了一种路径规划方法,可以应对经常变化的园艺区域,比如杂草生长区域,作出灵活的路径规划,使得覆盖范围更为精准,节约了资源,显著提升设备作业效率。
Description
技术领域
本发明涉及智能设备技术领域,具体涉及一种动态围栏的园艺路径生成方法。
背景技术
在园艺领域中,智能设备已经广泛应用于各种操作中,如除草,收割,播种,喷洒农药。如何设计合适的路径并根据实际的工作范围变动路径成为高效农业的重要方向。一般的路径规划是基于由直线路径、弧线路径以及折线路径组成的弓字形路径,即农业设备根据规划的弓字形路径完成整个园艺的覆盖。
常见路径规划方式虽然可以规划出农业作业设备路径,但是固定规划算法设计出的路径单一,无法针对实际情况,比如变化的杂草区域和收割区域合理调整直线路径、弧线路径以及折线路径的数量,当作业环境复杂,容易存在大量的弧线路径以及折线路径,严重影响设备作业效果。
发明内容
本发明的目的在于提出一种动态围栏的园艺路径生成方法,以解决现有技术中所存在的一个或多个技术问题,至少提供一种有益的选择或创造条件。
为实现上述技术目的,本发明技术方案如下:
第一方面,本发明提供一种动态围栏的园艺路径生成方法,所述方法包括以下步骤:
步骤1,获取园艺设备的历史行进轨迹,通过历史行进轨迹得到历史覆盖区域;
步骤2,获取当前园艺区域的工作范围作为第一工作区域,得到所述工作范围的边界;
步骤3,根据园艺设备在边界的模拟运动获得第一覆盖区域,从当前园艺区域的工作范围中剔除第一覆盖区域的范围作为第二工作区域;
步骤4,基于第二工作区域生成第一覆盖路径,对第一覆盖路径根据覆盖重合宽度进行覆盖区域校正获得第二覆盖路径。
进一步地,步骤1中,获取园艺设备的历史行进轨迹,通过历史行进轨迹得到历史覆盖区域的子步骤为:
获取园艺设备的历史行进轨迹,通过历史行进轨迹得到历史覆盖区域;
所述历史行进轨迹包括园艺设备的位置,姿态。
优选地,所述园艺设备包括除草机,喷药无人机,播种机,收割机,扫地机器人,植保机器人、智能割草机等。
进一步地,步骤2中,获取当前园艺区域的工作范围作为第一工作区域,得到所述工作范围的边界的子步骤为:
通过遥感或者实地测量方法获得园艺区域的工作范围,工作范围为下次园艺设备工作需要覆盖的区域,记工作范围为第一工作区域。
优选地,使用卫星遥感或者通过无人机搭载遥感装置测量园艺区域的工作范围。
优选地,工作范围可以是需要收割的区域,需要除杂草的区域,需要灌溉或者喷洒农药/化肥的区域。
进一步地,从所述第一工作区域提取区域边界。
优选地,所述区域边界为所述第一工作区域的边界,所述区域边界包括除杂草的区域中杂草与正常草的虚拟边界,或者是建筑物的墙壁,障碍物的边缘等。
进一步地,步骤3中,根据园艺设备在边界的模拟运动获得第一覆盖区域,从当前园艺区域的工作范围中剔除第一覆盖区域的范围作为第二工作区域的子步骤为:
步骤3.1,使所述园艺设备沿所述区域边界进行模拟移动后,所述园艺设备在移动时覆盖的区域记为第一覆盖区域,获得所述园艺设备移动时构造所述第一覆盖区域时经过的路径为第一轨径。
优选地,所述第一轨径包括所述园艺设备在构造所述第一覆盖区域时经过的坐标信息。
优选地,所述第一轨径还可以包括所述园艺设备的姿态。
优选地,从所述区域边界提取端点,按顺序连接所有端点构成所述园艺设备的移动路径,控制所述园艺设备沿所述区域边界进行模拟移动。
进一步地,当上述端点的相连端点间的距离小于园艺设备的最小操纵半径时,控制园艺设备沿当前方向从上一个经过的端点移动最小操纵半径后转向下一个端点。
优选地,步骤3.1中还可以控制所述园艺设备沿所述区域边界进行实际移动获得第一覆盖区域。
步骤3.2,从所述第一工作区域中除去第一覆盖区域得到第二工作区域。
进一步地,步骤4中,基于第二工作区域生成第一覆盖路径,对第一覆盖路径根据覆盖重合宽度进行覆盖区域校正获得第二覆盖路径的子步骤为:
步骤4.1,基于第二工作区域进行路径规划生成第一覆盖路径,具体为:
获取第二工作区域的几何中心点,所述几何中心点到所述历史覆盖区域的边缘获得最长距离时的线段为Lh,Lh的方向为横向,与线段Lh垂直为纵向;
对第二工作区域进行横纵路径规划,即分别进行一次横向路径规划和一次纵向路径规划,比较横向路径规划和纵向路径规划的耗时,以耗时较小的路径规划作为第一覆盖路径;
步骤4.2,计算第一覆盖路径下园艺设备的覆盖范围为第二轨径,第二轨径由多个端点组成;
步骤4.3,遍历第二轨径中的各个端点,用连续的两个端点构建折线获得多个折线段记为折线集合Lset;
步骤4.4,记园艺设备的覆盖宽度R0,路径重叠宽度为L0;如果R0≥L0则跳转步骤4.4.1,否则跳转步骤4.4.2;
步骤4.4.1,遍历Lset,如果折线段Lseti与历史覆盖区域有重合且重合长度大于0.5×(R0/L0)×len(Lseti),则从区域边界中寻找距离折线段Lseti的中点最接近的2个端点p1和p2,调整所述位于区域边界的两个端点p1和p2的位置,调整方法如下:
以线段Lseti的中点为原点,垂直于线段Lseti做直线,所述2个端点构造线段为第二线段,使所述第二线段L2向所述原点与2个端点的方向移动距离(len(Lseti)+len(L2))/2,获得第三线段,所述第三线段的端点替换所述端点p1和p2;
步骤4.4.2,遍历Lset,如果折线段Lseti与历史覆盖区域有重合且重合长度大于0.5×(L0/R0)×len(Lseti),则从区域边界中寻找距离折线段Lseti的中点最接近的2个端点p1和p2,调整所述位于区域边界的两个端点p1和p2的位置,调整方法如下:
以线段Lseti的中点为原点,垂直于线段Lseti做直线,所述2个端点构造线段为第二线段,使所述第二线段L2向所述原点与2个端点的反方向移动距离(len(Lseti)+len(L2))/2,获得第三线段,所述第三线段的端点替换所述端点p1和p2;
i的取值范围是集合Lset的大小,Lseti为折线集合中第i个折线,len(Lseti)为获取折线段Lseti的长度,len(L2)为获取第二线段的长度;
步骤4.5,根据更新后的区域边界端点构造第三工作区域,根据所述第三工作区域重新进行横纵路径规划,比较横向路径规划和纵向路径规划的耗时,以耗时较小的路径规划作为园艺设备的工作路径。
优选地,步骤4.5中,利用路径规划算法如A*算法或Dijkstra算法进行路径规划得到园艺设备的工作路径。
优选地,园艺设备的覆盖宽度为园艺设备可以覆盖园艺区域的宽度,比如对于除草机/收割机是可以收割作物的宽度,喷药无人机是喷出的药液可以覆盖植物宽度。
优选地,路径重叠宽度指针对特定的园艺设备,其工作范围需要重叠的宽度,比如针对飞行喷药无人机,药液的覆盖范围需要重叠以提高效果。
步骤4.4的效果是调整新的区域边界,比如杂草的区域发生了变化但原来的区域内仍可能存在杂草,因此进一步对园艺设备的工作范围做微调,使可能存在残余杂草的区域也能被喷洒到农药,提高除杂草效率。
在另一个实施例中,收割机能根据新的工作区域发现边缘的未被收割的作物,提高收成。
优选地,其中,本发明中所有未定义的变量,若未有明确定义,均可为人工设置的阈值。
第二方面,本发明提供一种动态围栏的园艺路径生成系统,所述系统包括:
区域采集模块:用于采集园艺区域的工作范围;
数据处理模块:用于根据园艺区域的工作范围和历史行进轨迹,结合园艺设备的参数,进行路径规划;
园艺设备控制模块:用于根据规划的路径控制园艺设备。
第三方面,本发明提供一种计算机可读存储介质,其上存储有计算机程序,该程序被处理器执行时实现本发明第一方面提供的所述一种动态围栏的园艺路径生成方法方法的步骤。
第四方面,本发明提供一种电子设备,包括:存储器,其上存储有计算机程序;处理器,用于执行所述存储器中的所述计算机程序,以实现本发明提供的所述一种动态围栏的园艺路径生成方法方法的步骤。
与现有技术相比,本发明具有以下有益的技术效果:
本发明公开的路径规划方法,可以应对经常变化的园艺区域,比如杂草生长区域,作出灵活的路径规划,使得覆盖范围更为精准,节约了资源,显著提升设备作业效率。
附图说明
为了使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案,下面通过对结合附图所示出的实施方式进行详细说明,本发明的上述以及其他特征将更加明显,本发明附图中相同的参考标号表示相同或相似的元素,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图,在附图中:
图1为本发明提供的一种动态围栏的园艺路径生成方法的流程图;
图2为本发明一个实施例的一种动态围栏的园艺路径生成系统结构示意框图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清晰,以下结合附图及实施例,对本发明进行进一步详尽说明。此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明,并不用于限定本发明。
同样应理解,以下实施例只用于对本发明进行进一步说明,不能理解为对本发明保护范围的限制,本领域的技术人员根据本发明上述内容做出的一些非本质的改进和调整均属于本发明的保护范围。下述示例具体的工艺参数等也仅是合适范围内的一个示例,即本领域技术人员可以通过本文的说明做合适的范围内选择,而并非要限定于下文示例的具体数值。
以下示例性地说明本发明提供的一种动态围栏的园艺路径生成方法。
如图1所示为一种动态围栏的园艺路径生成方法的流程图,下面结合图1来阐述根据本发明的实施方式的一种动态围栏的园艺路径生成方法,所述方法包括以下步骤:
步骤1,获取园艺设备的历史行进轨迹,通过历史行进轨迹得到历史覆盖区域;
步骤2,获取当前园艺区域的工作范围作为第一工作区域,得到所述工作范围的边界;
步骤3,根据园艺设备在边界的模拟运动获得第一覆盖区域,从当前园艺区域的工作范围中剔除第一覆盖区域的范围作为第二工作区域;
步骤4,基于第二工作区域生成第一覆盖路径,对第一覆盖路径根据覆盖重合宽度进行覆盖区域校正获得第二覆盖路径。
进一步地,步骤1中,获取园艺设备的历史行进轨迹,通过历史行进轨迹得到历史覆盖区域的子步骤为:
获取园艺设备的历史行进轨迹,通过历史行进轨迹得到历史覆盖区域;
所述历史行进轨迹包括园艺设备的位置,姿态。
优选地,所述园艺设备包括除草机,喷药无人机,播种机,收割机,扫地机器人,植保机器人、智能割草机等。
进一步地,步骤2中,获取当前园艺区域的工作范围作为第一工作区域,得到所述工作范围的边界的子步骤为:
通过遥感或者实地测量方法获得园艺区域的工作范围,工作范围为下次园艺设备工作需要覆盖的区域,记工作范围为第一工作区域。
优选地,使用卫星遥感或者通过无人机搭载遥感装置测量园艺区域的工作范围。
优选地,工作范围可以是需要收割的区域,需要除杂草的区域,需要灌溉或者喷洒农药/化肥的区域。
进一步地,从所述第一工作区域提取区域边界。
优选地,所述区域边界为所述第一工作区域的边界,所述区域边界包括除杂草的区域中杂草与正常草的虚拟边界,或者是建筑物的墙壁,障碍物的边缘等。
进一步地,步骤3中,根据园艺设备在边界的模拟运动获得第一覆盖区域,从当前园艺区域的工作范围中剔除第一覆盖区域的范围作为第二工作区域的子步骤为:
步骤3.1,使所述园艺设备沿所述区域边界进行模拟移动后,所述园艺设备在移动时覆盖的区域记为第一覆盖区域,获得所述园艺设备移动时构造所述第一覆盖区域时经过的路径为第一轨径。
优选地,所述第一轨径包括所述园艺设备在构造所述第一覆盖区域时经过的坐标信息。
优选地,所述第一轨径还可以包括所述园艺设备的姿态。
优选地,从所述区域边界提取端点,按顺序连接所有端点构成所述园艺设备的移动路径,控制所述园艺设备沿所述区域边界进行模拟移动。
进一步地,当上述端点的相连端点间的距离小于园艺设备的最小操纵半径时,控制园艺设备沿当前方向从上一个经过的端点移动最小操纵半径后转向下一个端点。
优选地,步骤3.1中还可以控制所述园艺设备沿所述区域边界进行实际移动获得第一覆盖区域。
步骤3.2,从所述第一工作区域中除去第一覆盖区域得到第二工作区域。
进一步地,步骤4中,基于第二工作区域生成第一覆盖路径,对第一覆盖路径根据覆盖重合宽度进行覆盖区域校正获得第二覆盖路径的子步骤为:
步骤4.1,基于第二工作区域进行路径规划生成第一覆盖路径,具体为:
获取第二工作区域的几何中心点,所述几何中心点到所述历史覆盖区域的边缘获得最长距离时的线段为Lh,Lh的方向为横向,与线段Lh垂直为纵向;
对第二工作区域进行横纵路径规划,即分别进行一次横向路径规划和一次纵向路径规划,比较横向路径规划和纵向路径规划的耗时,以耗时较小的路径规划作为第一覆盖路径;
步骤4.2,计算第一覆盖路径下园艺设备的覆盖范围为第二轨径,第二轨径由多个端点组成;
步骤4.3,遍历第二轨径中的各个端点,用连续的两个端点构建折线获得多个折线段记为折线集合Lset;
步骤4.4,记园艺设备的覆盖宽度R0,路径重叠宽度为L0;如果R0≥L0则跳转步骤4.4.1,否则跳转步骤4.4.2;
步骤4.4.1,遍历Lset,如果折线段Lseti与历史覆盖区域有重合且重合长度大于0.5×(R0/L0)×len(Lseti),则从区域边界中寻找距离折线段Lseti的中点最接近的2个端点p1和p2,调整所述位于区域边界的两个端点p1和p2的位置,调整方法如下:
以线段Lseti的中点为原点,垂直于线段Lseti做直线,所述2个端点构造线段为第二线段,使所述第二线段L2向所述原点与2个端点的方向移动距离(len(Lseti)+len(L2))/2,获得第三线段,所述第三线段的端点替换所述端点p1和p2;
步骤4.4.2,遍历Lset,如果折线段Lseti与历史覆盖区域有重合且重合长度大于0.5×(L0/R0)×len(Lseti),则从区域边界中寻找距离折线段Lseti的中点最接近的2个端点p1和p2,调整所述位于区域边界的两个端点p1和p2的位置,调整方法如下:
以线段Lseti的中点为原点,垂直于线段Lseti做直线,所述2个端点构造线段为第二线段,使所述第二线段L2向所述原点与2个端点的反方向移动距离(len(Lseti)+len(L2))/2,获得第三线段,所述第三线段的端点替换所述端点p1和p2;
i的取值范围是集合Lset的大小,Lseti为折线集合中第i个折线,len(Lseti)为获取折线段Lseti的长度,len(L2)为获取第二线段的长度;
步骤4.5,根据更新后的区域边界端点构造第三工作区域,根据所述第三工作区域重新进行横纵路径规划,比较横向路径规划和纵向路径规划的耗时,以耗时较小的路径规划作为园艺设备的工作路径。
优选地,步骤4.5中,利用路径规划算法如A*算法或Dijkstra算法进行路径规划得到园艺设备的工作路径。
优选地,园艺设备的覆盖宽度为园艺设备可以覆盖园艺区域的宽度,比如对于除草机/收割机是可以收割作物的宽度,喷药无人机是喷出的药液可以覆盖植物宽度。
优选地,路径重叠宽度指针对特定的园艺设备,其工作范围需要重叠的宽度,比如针对飞行喷药无人机,药液的覆盖范围需要重叠以提高效果。
步骤4.4的效果是调整新的区域边界,比如杂草的区域发生了变化但原来的区域内仍可能存在杂草,因此进一步对园艺设备的工作范围做微调,使可能存在残余杂草的区域也能被喷洒到农药,提高除杂草效率。
优选地,其中,本发明中所有未定义的变量,若未有明确定义,均可为人工设置的阈值。
如图2所示是本发明一个实施例的一种动态围栏的园艺路径生成系统结构示意框图。
本发明提供一种动态围栏的园艺路径生成系统,所述系统包括:
区域采集模块:用于采集园艺区域的工作范围;
数据处理模块:用于根据园艺区域的工作范围和历史行进轨迹,结合园艺设备的参数,进行路径规划;
园艺设备控制模块:用于根据规划的路径控制园艺设备。
所述基于一种动态围栏的园艺路径生成系统可以运行于桌上型计算机、笔记本电脑、掌上电脑及云端服务器等计算设备中。所述一种动态围栏的园艺路径生成系统,可运行的系统可包括,但不仅限于,处理器、存储器。本领域技术人员可以理解,所述例子仅仅是一种动态围栏的园艺路径生成系统的示例,并不构成对一种动态围栏的园艺路径生成系统的限定,可以包括比例子更多或更少的部件,或者组合某些部件,或者不同的部件,例如所述一种动态围栏的园艺路径生成系统还可以包括输入输出设备、网络接入设备、总线等。
所称处理器可以是中央处理单元(Central Processing Unit,CPU),还可以是其他通用处理器、数字信号处理器(Digital Signal Processor,DSP)、专用集成电路(Application Specific Integrated Circuit,ASIC)、现场可编程门阵列(Field-Programmable Gate Array,FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等,所述处理器是所述一种动态围栏的园艺路径生成系统运行系统的控制中心,利用各种接口和线路连接整个一种动态围栏的园艺路径生成系统可运行系统的各个部分。
所述存储器可用于存储所述计算机程序和/或模块,所述处理器通过运行或执行存储在所述存储器内的计算机程序和/或模块,以及调用存储在存储器内的数据,实现所述一种动态围栏的园艺路径生成系统的各种功能。所述存储器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(比如声音播放功能、图像播放功能等)等;存储数据区可存储根据手机的使用所创建的数据(比如音频数据、电话本等)。此外,存储器可以包括随机存取存储器(RAM,Random Access Memory),还可以包括非易失性存储器,例如硬盘、内存、插接式硬盘,智能存储卡(Smart Media Card,SMC),安全数字(Secure Digital,SD)卡,闪存卡(Flash Card)、至少一个磁盘存储器件、闪存器件、或其他易失性固态存储器件。
尽管本发明的描述已经相当详尽且特别对几个所述实施例进行了描述,但其并非旨在局限于任何这些细节或实施例或任何特殊实施例,从而有效地涵盖本发明的预定范围。此外,上文以发明人可预见的实施例对本发明进行描述,其目的是为了提供有用的描述,而那些目前尚未预见的对本发明的非实质性改动仍可代表本发明的等效改动。
在本说明书的描述中,参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示意性实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中,对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且,描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例,本领域的普通技术人员可以理解:在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型。
Claims (9)
1.一种动态围栏的园艺路径生成方法,其特征在于,所述方法包括以下步骤:
步骤1,获取园艺设备的历史行进轨迹,通过历史行进轨迹得到历史覆盖区域;
步骤2,获取当前园艺区域的工作范围作为第一工作区域,得到所述工作范围的边界;
步骤3,根据园艺设备在边界的模拟运动获得第一覆盖区域,从当前园艺区域的工作范围中剔除第一覆盖区域的范围作为第二工作区域;
步骤4,基于第二工作区域生成第一覆盖路径,对第一覆盖路径根据覆盖重合宽度进行覆盖区域校正获得第二覆盖路径。
2.根据权利要求1所述的一种动态围栏的园艺路径生成方法,其特征在于,步骤1中,获取园艺设备的历史行进轨迹,通过历史行进轨迹得到历史覆盖区域的子步骤为:
获取园艺设备的历史行进轨迹,通过历史行进轨迹得到历史覆盖区域;
所述历史行进轨迹包括园艺设备的位置,姿态;
所述园艺设备包括除草机,喷药无人机,播种机,收割机,扫地机器人,植保机器人或者智能割草机。
3.根据权利要求2所述的一种动态围栏的园艺路径生成方法,其特征在于,步骤2中,获取当前园艺区域的工作范围作为第一工作区域,得到所述工作范围的边界的子步骤为:
通过遥感或者实地测量方法获得园艺区域的工作范围,工作范围为下次园艺设备工作需要覆盖的区域,记工作范围为第一工作区域;
从所述第一工作区域提取区域边界;
园艺区域的工作范围通过卫星遥感或者通过无人机搭载遥感装置测量;
工作范围是需要收割的区域,需要除杂草的区域,需要灌溉或者喷洒农药/化肥的区域;
所述区域边界为所述第一工作区域的边界,所述区域边界包括除杂草的区域中杂草与正常草的虚拟边界,或者是建筑物的墙壁,障碍物的边缘。
4.根据权利要求3所述的一种动态围栏的园艺路径生成方法,其特征在于,步骤3中,根据园艺设备在边界的模拟运动获得第一覆盖区域,从当前园艺区域的工作范围中剔除第一覆盖区域的范围作为第二工作区域的子步骤为:
步骤3.1,使所述园艺设备沿所述区域边界进行模拟移动后,所述园艺设备在移动时覆盖的区域记为第一覆盖区域,获得所述园艺设备移动时构造所述第一覆盖区域时经过的路径为第一轨径;
从所述区域边界提取端点,按顺序连接所有端点构成所述园艺设备的移动路径,控制所述园艺设备沿所述区域边界进行模拟移动;
当上述端点的相连端点间的距离小于园艺设备的最小操纵半径时,控制园艺设备沿当前方向从上一个经过的端点移动最小操纵半径后转向下一个端点;
步骤3.2,从所述第一工作区域中除去第一覆盖区域得到第二工作区域。
5.根据权利要求4所述的一种动态围栏的园艺路径生成方法,其特征在于,步骤4中,基于第二工作区域生成第一覆盖路径,对第一覆盖路径根据覆盖重合宽度进行覆盖区域校正获得第二覆盖路径的子步骤为:
步骤4.1,基于第二工作区域进行路径规划生成第一覆盖路径,具体为:
获取第二工作区域的几何中心点,所述几何中心点到所述历史覆盖区域的边缘获得最长距离时的线段为Lh,Lh的方向为横向,与线段Lh垂直为纵向;
对第二工作区域进行横纵路径规划,即分别进行一次横向路径规划和一次纵向路径规划,比较横向路径规划和纵向路径规划的耗时,以耗时较小的路径规划作为第一覆盖路径;
步骤4.2,计算第一覆盖路径下园艺设备的覆盖范围为第二轨径,第二轨径由多个端点组成;
步骤4.3,遍历第二轨径中的各个端点,用连续的两个端点构建折线获得多个折线段记为折线集合Lset;
步骤4.4,记园艺设备的覆盖宽度R0,路径重叠宽度为L0;如果R0≥L0则跳转步骤4.4.1,否则跳转步骤4.4.2;
步骤4.4.1,遍历Lset,如果折线段Lseti与历史覆盖区域有重合且重合长度大于0.5×(R0/L0)×len(Lseti),则从区域边界中寻找距离折线段Lseti的中点最接近的2个端点p1和p2,调整所述位于区域边界的两个端点p1和p2的位置,调整方法如下:
以线段Lseti的中点为原点,垂直于线段Lseti做直线,所述2个端点构造线段为第二线段,使所述第二线段L2向所述原点与2个端点的方向移动距离(len(Lseti)+len(L2))/2,获得第三线段,所述第三线段的端点替换所述端点p1和p2;
步骤4.4.2,遍历Lset,如果折线段Lseti与历史覆盖区域有重合且重合长度大于0.5×(L0/R0)×len(Lseti),则从区域边界中寻找距离折线段Lseti的中点最接近的2个端点p1和p2,调整所述位于区域边界的两个端点p1和p2的位置,调整方法如下:
以线段Lseti的中点为原点,垂直于线段Lseti做直线,所述2个端点构造线段为第二线段,使所述第二线段L2向所述原点与2个端点的反方向移动距离(len(Lseti)+len(L2))/2,获得第三线段,所述第三线段的端点替换所述端点p1和p2;
i的取值范围是集合Lset的大小,Lseti为折线集合中第i个折线,len(Lseti)为获取折线段Lseti的长度,len(L2)为获取第二线段的长度;
步骤4.5,根据更新后的区域边界端点构造第三工作区域,根据所述第三工作区域重新进行横纵路径规划,比较横向路径规划和纵向路径规划的耗时,以耗时较小的路径规划作为园艺设备的工作路径;
园艺设备的覆盖宽度为园艺设备可以覆盖园艺区域的宽度,对于除草机/收割机是可以收割作物的宽度,喷药无人机是喷出的药液可以覆盖植物宽度;
路径重叠宽度指针对特定的园艺设备,其工作范围需要重叠的宽度,比如针对飞行喷药无人机,药液的覆盖范围需要重叠以提高效果。
6.根据权利要求5所述的一种动态围栏的园艺路径生成方法,其特征在于,步骤4.5还可以为利用路径规划算法如A*算法或Dijkstra算法进行路径规划得到园艺设备的工作路径。
7.一种动态围栏的园艺路径生成系统,其特征在于,所述系统运行权利要求 1~6 任一项权利要求中所述一种动态围栏的园艺路径生成方法的步骤;
所述系统包括:
区域采集模块:用于采集园艺区域的工作范围;
数据处理模块:用于根据园艺区域的工作范围和历史行进轨迹,结合园艺设备的参数,进行路径规划;
园艺设备控制模块:用于根据规划的路径控制园艺设备。
8.一种计算机可读存储介质,其上存储有计算机程序,其特征在于,该程序被处理器执行时实现权利要求1~6中任一项所述一种动态围栏的园艺路径生成方法的步骤。
9.一种电子设备,其特征在于,包括:存储器,其上存储有计算机程序;处理器,用于执行所述存储器中的所述计算机程序,以实现权利要求1~6中任一项所述一种动态围栏的园艺路径生成方法的步骤。
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