ES2865025T3

ES2865025T3 - Sistema y método para determinar una trayectoria que debe seguir un vehículo de trabajo agrícola

Info

Publication number: ES2865025T3
Application number: ES17781383T
Authority: ES
Inventors: Ole Green; Gareth Thomas Charles Edwards
Original assignee: Agro Intelligence ApS
Current assignee: Agro Intelligence ApS
Priority date: 2016-09-29
Filing date: 2017-09-29
Publication date: 2021-10-14
Anticipated expiration: 2037-09-29
Also published as: HRP20210429T1; WO2018059646A1; PT3518647T; LT3518647T; HUE053864T2; EP3518647A1; SI3518647T1; US11185006B2; PL3518647T3; CA3038768A1; EP3518647B1; US20190239416A1; DK3518647T3

Abstract

Un sistema de soporte (100) para determinar una trayectoria que debe seguir un vehículo de trabajo agrícola, cuando se trabaja un campo, dicho sistema comprende: una unidad de mapeo configurada para recibir: i) coordenadas relativas a los límites de un campo a trabajar; y ii) coordenadas relativas a los límites de uno o más obstáculos a evitar por dicho vehículo de trabajo; en donde dichos uno o más obstáculos están ubicados dentro de dicho campo; una unidad de parámetros de capacidad configurada para recibir uno o más parámetros de capacidad relacionados con dicho vehículo de trabajo; una unidad de cálculo de trayectoria configurada para calcular una trayectoria optimizada a seguir por dicho vehículo de trabajo; en donde dicha trayectoria optimizada se está calculando sobre la base de dichas coordenadas recibidas por dicha unidad de mapeo; y uno o más de dichos uno o más parámetros de capacidad recibidos por dicha unidad de parámetros de capacidad; en donde dicha unidad de cálculo de trayectoria se está configurando para realizar las siguientes etapas: a) aproximación de las coordenadas relativas a los límites de dicho campo a trabajar a un polígono de límites; y en donde dicho sistema de soporte se está configurando para determinar la trayectoria a seguir, basada en esa aproximación; b) aproximación de las coordenadas relativas a los límites de cada uno de dichos uno o más obstáculos, a respectivos polígonos de obstáculos; y en donde dicho sistema de soporte se está configurando para determinar la trayectoria a seguir, basada en esa aproximación; c) definir una o más cabeceras ubicadas inmediatamente dentro de dicho polígono de límites; d) con respecto a cada polígono de obstáculos, definir una o más cabeceras que rodean dicho polígono de obstáculos; e) definir un área de trabajo que corresponda al área dentro de dicho polígono de límites con la exclusión del área correspondiente a cualquier cabecera y con la exclusión del área correspondiente a cualquier polígono de obstáculos; f) con respecto a la orientación de uno o más lados de las cabeceras, definir un conjunto de filas de trabajo paralelas ubicadas dentro de dicha área de trabajo; g) con respecto a uno o más conjuntos de filas de trabajo paralelas definidas en la etapa f), definir un conjunto de posibles rutas de conducción continuas mediante la conexión de entidades separadas, en donde dichas entidades separadas son cabeceras o partes de una cabecera y filas de trabajo o partes de una fila de trabajo; para definir posibles rutas de conducción continuas, en donde cada ruta de conducción cubre todas las cabeceras y todas las filas de trabajo; h) con respecto a cada una de las más posibles rutas de conducción continuas definidas en la etapa g), calcular un parámetro de coste asociado, siendo dicho parámetro de coste calculado representativo de la eficiencia siguiendo esa ruta de conducción continua específica; i) seleccionar como la trayectoria a seguir, exhibiendo esa ruta de conducción continua específica la mayor eficiencia.

Description

DESCRIPCIÓN

Sistema y método para determinar una trayectoria que debe seguir un vehículo de trabajo agrícola

Campo de la invención

La presente invención se refiere en general al campo de la optimización de trayectorias de trabajo de vehículos agrícolas para trabajar en un campo. Más específicamente, la presente invención se refiere en un primer aspecto a un sistema de soporte para determinar una trayectoria a seguir por un vehículo de trabajo agrícola cuando trabaja un campo. En un segundo aspecto, la presente invención se refiere a un método para optimizar una trayectoria a seguir por un vehículo de trabajo cuando trabaja un campo. En un tercer aspecto, la presente invención se refiere a un producto de programa informático que está adaptado para realizar el método según el segundo aspecto de la presente invención. En un cuarto aspecto, la presente invención se refiere a un vehículo de trabajo agrícola que comprende un sistema de soporte según el primer aspecto de la presente invención. En un quinto aspecto, la presente invención se refiere al uso de un sistema de soporte según el primer aspecto de la presente invención, o de un producto de programa informático según el tercer aspecto de la presente invención, o de un vehículo de trabajo agrícola según el cuarto aspecto de la presente invención.

Antecedentes de la invención

Dentro del campo específico de la agricultura relacionado con el cultivo de cosechas, se sabe desde hace miles de años que, para optimizar el rendimiento de los cultivos, el campo debe prepararse y mantenerse debidamente. Por consiguiente, el campo en el que se cultivan las cosechas debe estar preparado para la siembra, luego hay que sembrar semillas. Durante el crecimiento de las cosechas, el campo debe ser fertilizado y desmalezado y, finalmente, cuando las cosechas hayan madurado, se recogen las cosechas.

Todas estas operaciones de preparación y mantenimiento, incluyendo la recogida, en una agricultura moderna, normalmente se realizará utilizando un vehículo de trabajo agrícola motorizado, tal como un tractor que transporta o remolca un implemento, o el vehículo de trabajo agrícola puede ser autopropulsado, tal como se conoce de las máquinas cosechadoras.

Muchos campos utilizados para el cultivo de cosechas no están libres de obstáculos. Por consiguiente, muchos campos utilizados para el cultivo de cosechas incluirán una serie de obstáculos, tal como arroyos, estanques, grupos de árboles, pequeños montículos, mástiles de alta tensión, subestaciones eléctricas, turbinas eólicas, etc.

Cuando se trabaja en campos que comprenden una serie de obstáculos, estos obstáculos obviamente deben ser evitados por el vehículo de trabajo.

La mayoría de los agricultores, cuando trabajan en un campo con una serie de obstáculos, simplemente siguen una ruta basada en hábitos. Es decir, cuando se trabaja un campo con una serie de obstáculos, la mayoría de los agricultores simplemente siguen la ruta que solían seguir cuando trabajan en ese campo específico, sin prestar especial atención a la cuestión de si existe una ruta más eficiente.

Además, dado que varios tipos de implementos de trabajo para trabajar en un campo normalmente tendrán diferentes anchos de trabajo eficientes u otros parámetros de trabajo, puede que no sea el caso de que una ruta de trabajo óptima con respecto a un implemento de trabajo sea óptima con respecto a otro implemento que involucre diferentes parámetros de trabajo.

Algunos implementos agrícolas aumentan de peso durante la operación, mientras que otros pierden peso durante su operación. Las cosechadoras pertenecen a la primera categoría. Las sembradoras y fertilizantes pertenecen a la segunda categoría.

Como peso del vehículo de trabajo, en función de la ruta recorrida, puede influir en la eficiencia inmediata del implemento, también una trayectoria de trabajo optimizada puede depender del peso en una posición determinada del campo. Por consiguiente, para optimizar la trayectoria de trabajo de un implemento de trabajo agrícola, puede ser necesario tener en cuenta, el peso del implemento de trabajo en una posición determinada de la trayectoria.

Cuando se trabaja la tierra agrícola de forma no optimizada en la que la trayectoria que se sigue no es una trayectoria óptima, puede producirse un consumo excesivo de tiempo en la operación de trabajo, un consumo excesivo de combustible, cubrir áreas excesivas del campo más de una vez y un desgaste excesivo del implemento o maquinaria de trabajo, o un desplazamiento excesivo a través de las cosechas.

Por consiguiente, existe una necesidad persistente de mejorar la eficiencia cuando se trabaja un campo agrícola utilizando un vehículo de trabajo. Los documentos US 2012/101725 A1, patente europea EP 1 522 823 A1, US 2005/197757 A1, US 2008/195270 A1, patente europea EP 2957 159 A1 y US 2016/146611 A1 describen sistemas conocidos para determinar las rutas que debe seguir un vehículo de trabajo agrícola, al trabajar en un campo.

Un objetivo de la presente invención es proporcionar sistemas, usos y métodos para mejorar la eficiencia cuando se trabaja un campo agrícola con un vehículo de trabajo. Específicamente, un objetivo de la presente invención es proporcionar sistemas, usos y métodos para determinar una trayectoria optimizada que debe seguir un vehículo de trabajo agrícola, cuando se trabaja un campo agrícola.

Breve descripción de la invención

Este objetivo se logra mediante la presente invención en su primer, segundo, tercero, cuarto y quinto aspecto, respectivamente.

Por consiguiente, en un primer aspecto, la presente invención se refiere a un sistema de soporte para la determinación de una trayectoria a seguir por un vehículo de trabajo agrícola, cuando se trabaja un campo, dicho sistema comprende: una unidad de mapeo configurada para recibir:

i) coordenadas relativas a los límites de un campo a trabajar; y

ii) coordenadas relativas a los límites de uno o más obstáculos a evitar por dicho vehículo de trabajo; en donde dichos uno o más obstáculos están ubicados dentro de dicho campo;

una unidad de parámetros de capacidad configurada para recibir uno o más parámetros de capacidad relacionados con dicho vehículo de trabajo;

una unidad de cálculo de trayectoria configurada para calcular una trayectoria optimizada a seguir por dicho vehículo de trabajo; en donde dicha trayectoria optimizada se está calculando sobre la base de dichas coordenadas recibidas por dicha unidad de mapeo; y uno o más de dichos uno o más parámetros de capacidad recibidos por dicha unidad de parámetros de capacidad.

En un segundo aspecto la presente invención se refiere a un método para determinar una trayectoria a seguir por un vehículo de trabajo agrícola, cuando se trabaja un campo, comprendiendo dicho método las etapas de:

a) proporcionar información relacionada con:

i) coordenadas relativas a los límites de un campo a trabajar; y

b) proporcionar información relacionada con:

uno o más parámetros de capacidad relacionados con dicho vehículo de trabajo;

c) realizar un cálculo de una trayectoria optimizada a seguir por dicho vehículo de trabajo; en donde dicha trayectoria optimizada se calcula sobre la base de dichas coordenadas proporcionadas en la etapa a) y b).

En un tercer aspecto, la presente invención se refiere a un producto de programa informático, que cuando se carga u opera en un ordenador, que está adaptado para realizar el método según el segundo aspecto.

En un cuarto aspecto, la presente invención se refiere a un vehículo de trabajo agrícola que comprende un sistema de soporte según el primer aspecto.

En un quinto aspecto, la presente invención se refiere al uso de un sistema de soporte según el primer aspecto de la presente invención o de un producto de programa informático según el tercer aspecto de la presente invención o de un vehículo de trabajo agrícola según el cuarto aspecto de la presente invención para optimizar una trayectoria a seguir por un vehículo de trabajo cuando trabaja un campo.

La presente invención en sus diversos aspectos proporciona la optimización de una ruta que debe seguir un vehículo de trabajo o un implemento de trabajo al trabajar en un campo. De este modo, se obtiene una alta eficiencia de trabajo. La eficiencia puede relacionarse con ahorrar tiempo, ahorrar combustible, ahorrar desgaste de la maquinaria empleada, minimizar la distancia total recorrida dos veces o más, minimizar el área total cubierta dos veces, etc. Breve descripción de las figuras

La figura 1 es una vista superior de un campo que comprende varios obstáculos ubicados dentro de su límite e ilustra los problemas asociados con el trabajo en dicho campo.

La figura 2 es una ilustración esquemática del modo de trabajo de un sistema de soporte según la presente invención. Las figuras 3 - 23d son ilustraciones relacionadas con el ejemplo 1 que ilustran cómo lograr matemáticamente crear posibles rutas de conducción continuas en un campo agrícola y cómo encontrar una ruta de conducción óptima entre esas posibles rutas de conducción continuas.

Las figuras 24 - 29 ilustran las etapas individuales asociadas con la realización de una realización del método según la presente invención.

La figura 30 es un diagrama de flujo que ilustra un procedimiento iterativo para su uso en una realización del método según la presente invención.

Descripción detallada de la invención

En un primer aspecto la presente invención se refiere a un sistema de soporte para la determinación de una trayectoria a seguir por un vehículo de trabajo agrícola, cuando se trabaja un campo, dicho sistema comprende:

una unidad de mapeo configurada para recibir:

i) coordenadas relativas a los límites de un campo a trabajar; y

El sistema de soporte está diseñado para ayudar a optimizar la búsqueda de una trayectoria a seguir al trabajar un campo agrícola con un vehículo o implemento en funcionamiento.

El sistema de soporte puede tener la forma de un equipo electrónico configurado para recibir entradas relacionadas con las coordenadas del campo y los obstáculos en el mismo. El sistema de soporte está configurado además para utilizar estas entradas introducidas para determinar una trayectoria optimizada a seguir.

El sistema de soporte generalmente utiliza un ordenador para realizar cálculos, tal como cálculos iterativos.

Las diversas unidades pueden estar conectadas entre sí de forma independiente, o al menos ser capaces de comunicarse entre sí. El sistema de soporte puede comprender entidades independientes o estar integrado.

En una realización del primer aspecto de la presente invención, dicha unidad de mapeo está configurada además para recibir:

iii) coordenadas relativas a las posibles puertas de entrada/salida del campo.

Esto asegura que la posición o posiciones de las puertas de entrada/salida se tengan en cuenta al calcular la trayectoria optimizada a seguir.

En una realización del primer aspecto de la presente invención, dicha trayectoria optimizada es una trayectoria optimizada en términos de tiempo operativo total para trabajar el campo; tiempo productivo total para trabajar el campo; consumo total de combustible para trabajar el campo; distancia total no laborable para trabajar el campo; distancia total recorrida dos veces o más; distancia total recorrida a través de cosechas; área total cubierta dos veces o más. Dependiendo de qué preocupación por la cual se optimice la trayectoria, son posibles varios parámetros de optimización diferentes. Arriba, se enumeran algunos de estos.

En una realización del primer aspecto de la presente invención, dichos uno o más parámetros de capacidad se seleccionan del grupo que comprende: ancho de trabajo efectivo del vehículo de trabajo o del implemento de trabajo, carga del vehículo de trabajo en función de la distancia recorrida, consumo de combustible en función de la distancia recorrida, radio de giro mínimo del vehículo o implemento o ambos.

Estos parámetros son parámetros que pueden ser relevantes para encontrar una trayectoria optimizada a seguir cuando se trabaja un campo.

En una realización del primer aspecto de la presente invención, comprendiendo además dicho sistema de soporte una unidad de visualización configurada para poder presentar en un mapa de dicho campo, la trayectoria optimizada a seguir por dicho vehículo de trabajo calculada por dicha unidad de cálculo de trayectoria.

Esto permitirá al conductor del vehículo de trabajo o implemento seguir fácilmente la trayectoria optimizada, una vez que esta ha sido proporcionada por la unidad de cálculo de trayectoria.

En una realización del primer aspecto de la presente invención, dicha unidad de mapeo está configurada para almacenar, con respecto a uno o más campos específicos, uno o más de: i) coordenadas relativas a los límites de dicho uno o más campos específicos; ii) coordenadas relativas a los límites de uno o más obstáculos que se encuentran dentro de dicho uno o más campos específicos; y iii) coordenadas relativas a las posibles puertas de entrada/salida de dicho uno o más campos específicos.

Esto permitirá minimizar la cantidad de entradas necesarias de vez en cuando.

En una realización del primer aspecto de la presente invención, dicha unidad de cálculo de trayectoria está configurada para calcular una trayectoria optimizada analítica o numéricamente.

Las estrategias de cálculo analítica o numérica son dos estrategias que son particularmente adecuadas con respecto a la presente invención.

En una realización del primer aspecto de la presente invención, dicha unidad de cálculo de trayectoria está configurada para encontrar un número de trayectorias candidatas, y en donde dicha unidad de cálculo de trayectoria está configurada para calcular, con respecto a cada trayectoria candidata, un parámetro de eficiencia, y en donde dicha unidad de cálculo de trayectoria está configurada para sugerir al usuario, esa trayectoria candidata específica, que exhibe el parámetro de eficiencia más alto.

Se prefiere particularmente un modo de funcionamiento de este tipo del sistema de soporte.

En una realización del primer aspecto de la presente invención, dicha unidad de cálculo de trayectoria está configurada para realizar las siguientes etapas:

a) aproximación de las coordenadas relativas a los límites de dicho campo a trabajar a un polígono de límites; y en donde dicho sistema de soporte se está configurando para determinar la trayectoria a seguir, basada en esa aproximación;

b) aproximación de las coordenadas relativas a los límites de cada uno de dichos uno o más obstáculos, a respectivos polígonos de obstáculos; y en donde dicho sistema de soporte se está configurando para determinar la trayectoria a seguir, basada en esa aproximación;

c) definir una o más cabeceras ubicadas inmediatamente dentro de dicho polígono de límites;

d) con respecto a cada polígono de obstáculos, definir una o más cabeceras que rodean dicho polígono de obstáculos;

e) definir un área de trabajo que corresponda al área dentro de dicho polígono de límites con la exclusión del área correspondiente a cualquier cabecera y con la exclusión del área correspondiente a cualquier polígono de obstáculos;

f) con respecto a la orientación de uno o más lados de las cabeceras, definir un conjunto de filas de trabajo paralelas ubicadas dentro de dicha área de trabajo;

g) con respecto a uno o más conjuntos de filas de trabajo paralelas definidas en la etapa f), definir un conjunto de posibles rutas de conducción continuas mediante la conexión de entidades separadas, en donde dichas entidades separadas son cabeceras o partes de una cabecera y filas de trabajo o partes de una fila de trabajo; para definir posibles rutas de conducción continuas, en donde cada ruta de conducción cubre todas las cabeceras y todas las filas de trabajo;

h) con respecto a cada una de las más posibles rutas de conducción continuas definidas en la etapa g), calcular un parámetro de coste asociado, siendo dicho parámetro de coste calculado representativo de la eficiencia siguiendo esa ruta de conducción continua específica;

i) seleccionar como la trayectoria a seguir, esa ruta de conducción continua específica que exhibe la mayor eficiencia.

De este modo es posible de una manera inteligente y bien organizada permitir que la unidad de cálculo de trayectoria encuentre una trayectoria optimizada a seguir.

En una realización del primer aspecto de la presente invención, dicha unidad de cálculo de trayectoria está configurada para crear una posible ruta continua eligiendo primero una puerta de entrada/salida particular.

Como la(s) puerta(s) de entrada/salida son restricciones fijas, ha resultado beneficioso operar el sistema de esta manera.

En una realización del primer aspecto de la presente invención, dicha cabecera que rodea dicho polígono de obstáculos con respecto a uno o más de dichos polígonos de obstáculos, incluye un área de desplazamiento de seguridad que rodea dicho polígono de obstáculos.

La inclusión de un área de desplazamiento de seguridad alrededor de dicho polígono de obstáculos mejorará la seguridad al operar el vehículo de trabajo o el implemento, ya que de esta manera se reducirán los riesgos de colisión. En una realización del primer aspecto de la presente invención, cada una de dichas filas de trabajo y/o cada una de dichas cabeceras tienen independientemente una anchura correspondiente a la anchura de trabajo efectiva del vehículo de trabajo o implemento de trabajo.

Es beneficioso crear rutas de trabajo que tengan anchos que correspondan al ancho de trabajo efectivo del vehículo de trabajo o implemento de trabajo.

En una realización del primer aspecto de la presente invención dicho sistema de soporte está configurado para definir una serie de posibles rutas de conducción continuas, comprendiendo, cada una, una secuencia de segmentos de línea recta y segmentos de línea arqueados.

De este modo, será posible que el conductor del vehículo de trabajo o implemento siga una ruta continua.

En una realización del primer aspecto de la presente invención dicho sistema de soporte se está configurando para encontrar dicha trayectoria optimizada mediante un método heurístico, como un método heurístico codicioso, un solucionador de búsqueda tabú, un solucionador de colonias de hormigas, un algoritmo genético.

Dicho método heurístico reducirá la cantidad de procesamiento de datos necesario para la unidad de cálculo de trayectoria.

En una realización del primer aspecto de la presente invención, dicho sistema de soporte se está configurando para crear un número N de posibles rutas de conducción continuas con un parámetro de coste asignado asociado, y en donde dicho número N es un número entero en el intervalo de 1.000 a 700.000 o más, p. ej. 2.000 - 600.000, como 5.000 - 500.000, p. ej., 10.000 - 400.000, como 50.000 - 300.000 o 100.000 - 200.000 posibles rutas de conducción continuas con un parámetro de coste asignado asociado.

Este número de opciones para elegir mejorará la confiabilidad de la trayectoria encontrada por el sistema.

a) proporcionar información relacionada con:

i) coordenadas relativas a los límites de un campo a trabajar; y

b) proporcionar información relacionada con:

En una realización del segundo aspecto de la presente invención, dicha etapa a) además implica proporcionar iii) coordenadas relativas a las posibles puertas de entrada/salida del campo.

En una realización del segundo aspecto de la presente invención, dicha trayectoria optimizada es una trayectoria optimizada en términos de tiempo operativo total para trabajar el campo; tiempo productivo total para trabajar el campo; consumo total de combustible para trabajar el campo; distancia total no laborable para trabajar el campo; distancia total recorrida dos veces o más; distancia total recorrida a través de cosechas; área total cubierta dos veces o más. Dependiendo de qué preocupación por la cual se optimice la trayectoria, son posibles varios parámetros de optimización diferentes. Arriba, se enumeran algunos de estos.

En una realización del segundo aspecto de la presente invención, dichos uno o más parámetros de capacidad se seleccionan del grupo que comprende: ancho de trabajo efectivo del vehículo de trabajo o del implemento de trabajo, carga del vehículo de trabajo en función de la distancia recorrida, consumo de combustible en función de la distancia recorrida, radio de giro mínimo del vehículo o implemento o ambos.

En una realización del segundo aspecto de la presente invención dicha trayectoria optimizada a seguir por dicho vehículo de trabajo se presenta en una presentación gráfica tal como se muestra en un mapa electrónico de dicho campo a trabajar.

En una realización del segundo aspecto de la presente invención, dicho método implica el cálculo de dicha trayectoria optimizada analítica o numéricamente.

En una realización del segundo aspecto de la presente invención, dicho método implica encontrar una serie de trayectorias candidatas; cálculo con respecto a cada trayectoria candidata, un parámetro de eficiencia; y sugiriendo a un usuario, esa trayectoria candidata específica, que exhibe el parámetro de eficiencia más alto.

Se prefiere particularmente tal modo de funcionamiento del método.

En una realización del segundo aspecto de la presente invención, dicho método implica realizar las siguientes etapas: a) aproximación de las coordenadas relativas a los límites de dicho campo a trabajar a un polígono de límites; b) aproximación de las coordenadas relativas a los límites de cada uno de dichos uno o más obstáculos, a respectivos polígonos de obstáculos;

g) con respecto a uno o más conjuntos de filas de trabajo paralelas definidas en la etapa f), definir un conjunto de posibles rutas de conducción continuas mediante la conexión de entidades separadas, en donde dichas entidades separadas son cabeceras o partes de una cabecera y filas de trabajo o partes de una fila de trabajo; para definir posibles rutas de conducción continuas en donde cada ruta de conducción cubra todas las cabeceras y todas las filas de trabajo;

De este modo, es posible de una manera inteligente y bien organizada calcular y encontrar una trayectoria optimizada a seguir.

En una realización del segundo aspecto de la presente invención, dicho método implica la creación de un posible ruta continua eligiendo primero una puerta de entrada/salida particular.

Como la(s) puerta(s) de entrada/salida son restricciones fijas, ha resultado beneficioso operar el método de esta manera.

En una realización del segundo aspecto de la presente invención, dicha cabecera que rodea dicho polígono de obstáculos, con respecto a uno o más de dichos polígonos de obstáculos, incluye un área de desplazamiento de seguridad que rodea dicho polígono de obstáculos.

La inclusión de un área de desplazamiento de seguridad alrededor de dicho polígono de obstáculos mejorará la seguridad al operar el vehículo de trabajo o el implemento, ya que de esta manera se reducirán los riesgos de colisión.

En una realización del segundo aspecto de la presente invención, cada una de dichas filas de trabajo y/o cada una de dichas cabeceras tienen independientemente una anchura correspondiente a la anchura de trabajo efectiva del vehículo de trabajo o implemento de trabajo.

En una realización del segundo aspecto de la presente invención, dicho método implica definir una serie de posibles rutas de conducción continuas, comprendiendo, cada una, una secuencia de segmentos de línea recta y segmentos de línea arqueados.

En una realización del segundo aspecto de la presente invención dicho método implica encontrar dicha trayectoria optimizada mediante un método heurístico, como un método heurístico codicioso, un solucionador de búsqueda tabú, un solucionador de colonias de hormigas, un algoritmo genético.

Dicho método heurístico reducirá la cantidad de procesamiento de datos necesario involucrado en el método.

En una realización del segundo aspecto de la presente invención, dicho método implica la creación de un número N de posibles rutas de conducción continuas con un parámetro de coste asignado asociado, y en donde dicho número N es un número entero en el intervalo de 1.000 - 700.000, posibles rutas de conducción continuas con un parámetro de coste asignado asociado, como 5.000 - 500.000, p. ej., 10.000 - 400.000, como 50.000 - 300.000 o 100.000 -200.000 posibles rutas de conducción continuas con un parámetro de coste asignado asociado.

Este número de opciones para elegir mejorará la confiabilidad de la trayectoria encontrada en el método.

En una realización del segundo aspecto de la presente invención, dicho método se realiza utilizando un sistema de soporte según el primer aspecto de la presente invención.

En un tercer aspecto, la presente invención se refiere a un producto de programa informático, que cuando se carga u opera en un ordenador, estando adaptado para realizar el método según el segundo aspecto de la presente invención. En la presente descripción y en las reivindicaciones adjuntas se entenderá que un producto de programa informático puede presentarse en forma de una pieza de software que se puede almacenar o almacenar en una pieza de hardware. Por la presente, el producto de programa informático puede estar incorporado en uno o más medios de almacenamiento legibles por ordenador como un código de programa legible por ordenador incorporado en el mismo. Por consiguiente, el producto de programa informático puede presentarse como un medio de almacenamiento legible por ordenador que tiene incorporado un producto de programa informático.

El código del programa informático está configurado para realizar las operaciones del método según el primer aspecto de la presente invención y puede escribirse en cualquier combinación de uno o más lenguajes de programación. En un cuarto aspecto, la presente invención se refiere a un vehículo de trabajo agrícola que comprende un sistema de soporte según el primer aspecto de la presente invención.

En un quinto aspecto, la presente invención se refiere al uso de un sistema de soporte según el primer aspecto de la presente invención, o de un producto de programa informático según el tercer aspecto de la presente invención, de un vehículo de trabajo agrícola según el cuarto aspecto de la presente invención, para optimizar una trayectoria a seguir por dicho vehículo de trabajo cuando trabaja un campo.

En la presente descripción y en las reivindicaciones adjuntas se respetarán las siguientes definiciones:

Campo a trabajar: Se entenderá que un campo a trabajar comprende un área limitada de un campo cuyo contenido o superficie necesita ser sometido a una actividad agrícola.

Obstáculo: Se entenderá por obstáculo una entidad física que se encuentra dentro o que tiene una extensión que se extiende hacia un campo a trabajar y cuya presencia impide trabajar el campo en la ubicación de ese obstáculo. Polígono de límites: Se entenderá por polígono de límites un polígono que tiene un tamaño y una forma que se aproxima al límite de un campo a trabajar.

Polígono de obstáculos: Se entenderá por polígono de obstáculos un polígono que tenga un tamaño y una forma que se aproximen al límite de un obstáculo.

Cabecera: Se entenderá por cabecera el área ubicada inmediatamente dentro del límite de un campo a trabajar, o dentro de un polígono de límites; o que rodea un obstáculo muy próximo al mismo.

Territorio: Se entenderá que territorio es un área ubicada dentro del límite de un campo o dentro de un polígono de límites, excluyendo cualquier área correspondiente a cabeceras.

Área de desplazamiento de seguridad: Un área de desplazamiento de seguridad es un área que rodea un obstáculo, o un polígono de obstáculos, haciendo que el tamaño efectivo de un obstáculo sea mayor que el obstáculo, o el polígono de obstáculos en sí. Un área de desplazamiento de seguridad sirve para crear una distancia de seguridad desde un obstáculo hasta un vehículo o implemento en funcionamiento para evitar una colisión con ese obstáculo.

Área de trabajo: Se entenderá por área de trabajo el área comprendida dentro del límite de un campo a trabajar, o una aproximación del mismo, y excluyendo cualquier cabecera; y excluyendo cualquier obstáculo, o la aproximación de cualquier obstáculo, incluyendo un área de desplazamiento de seguridad de uno o más obstáculos.

Fila de trabajo: Se entenderá por fila de trabajo una fila ubicada dentro de un área de trabajo y que preferiblemente tenga una anchura correspondiente a la anchura de trabajo efectiva del vehículo o implemento de trabajo del suelo.

Parámetro de coste: Por parámetro de coste se entenderá un parámetro que expresa una eficiencia relativa en el seguimiento de una ruta específica.

Trayectoria optimizada: Se entenderá por trayectoria optimizada aquella trayectoria que, en comparación con otras trayectorias bajo investigación, es más eficiente en términos de un parámetro de coste. Las necesidades de una trayectoria optimizada pueden ser o no una trayectoria optimizada globalmente. En algunos casos, una trayectoria optimizada simplemente expresa una sugerencia inteligente y calificada para una mejor ruta a seguir cuando se trabaja un campo.

Refiriéndonos ahora a las figuras con el propósito de ilustrar la presente invención, La figura 1 muestra una vista en planta desde arriba de un campo 500 que será trabajado por un vehículo o implemento de trabajo agrícola. El campo comprende dos posibles entradas/salidas A y B ubicadas en el límite 2 del campo. Dentro del campo hay una serie de obstáculos. Estos obstáculos deben evitarse al trabajar el campo. Los obstáculos que están presentes en el campo 500 que se muestra en la figura 1 incluyen un estanque C, un grupo de árboles D y un mástil de alta tensión E. Cada uno de los obstáculos está rodeado por un margen de seguridad F. El margen de seguridad sirve para no acercarse demasiado a los obstáculos cuando se trabaja en el campo y, por lo tanto, está destinado a evitar cualquier situación peligrosa relacionada con el impacto entre el vehículo en funcionamiento y los obstáculos.

También ilustrado en la figura 1 es un vehículo de trabajo G en forma de tractor que arrastra un arado.

Se reconoce fácilmente que el campo 500 con sus obstáculos C, D y E y sus entradas/salidas A y B ilustradas en la figura 1 permite un número casi indefinido de trayectorias posibles para trabajar todo el campo, y que el cerebro humano no está en sí mismo sin ninguna ayuda tecnológica capaz de decir inmediatamente qué ruta de trabajo o trayectoria de trabajo será más eficiente.

La figura 2 es un diagrama que ilustra el modo de trabajo de una realización del sistema de soporte para determinar una trayectoria a seguir por un vehículo de trabajo agrícola según el primer aspecto de la presente invención.

La figura 2 muestra el sistema de soporte 100 para determinar una trayectoria a seguir por un vehículo de trabajo agrícola. El sistema de soporte comprende una unidad de mapeo MU configurada para recibir información h en forma de coordenadas relativas a los límites de un campo a trabajar; e información I2 en forma de coordenadas relativas a los límites de uno o más obstáculos dentro de dicho campo y que debe evitar dicho vehículo de trabajo; e información I3 en forma de coordenadas relativas a las posibles entrada(s)/salida(s) de un campo específico a trabajar.

El sistema de soporte comprende además una unidad de parámetro de capacidad CU configurada para recibir información I4 relativo a uno o más parámetros de capacidad relacionados con dicho vehículo de trabajo.

El uno o más parámetros de capacidad pueden relacionarse con el ancho de trabajo efectivo del vehículo de trabajo o el implemento de trabajo, carga del vehículo de trabajo en función de la distancia recorrida, consumo de combustible en función de la distancia recorrida, radio de giro del vehículo de trabajo, etc.

Basado en la información I1, I2 e I3 proporcionada a dicha unidad de mapeo MU y en base a la información I4 proporcionado a dicha unidad de parámetro de capacidad CU, una unidad de cálculo de trayectoria TCU calcula una trayectoria optimizada a seguir por dicho vehículo de trabajo. La trayectoria de trabajo optimizada calculada se muestra en la pantalla M, que también describe el campo en sí.

El cálculo puede ser un cálculo analítico o un cálculo numérico.

Ejemplos

El siguiente ejemplo ilustra la realización de varios aspectos de la presente invención.

Ejemplo 1

El siguiente ejemplo describe en detalle una forma de realizar las operaciones matemáticas necesarias en el proceso de pasar de un límite de campo a la creación de posibles trayectorias candidatas individuales y la etapa de asignar un parámetro de eficiencia a cada una de esas trayectorias candidatas para que la trayectoria candidata más eficiente puede elegirse como la trayectoria óptima cuando se trabaja en ese campo con un vehículo o implemento de trabajo agrícola.

El presente ejemplo se basa en el principio que implica las siguientes etapas:

a) aproximación de las coordenadas relativas a los límites de dicho campo a trabajar a un polígono de límites; b) aproximación de las coordenadas relativas a los límites de cada uno de dichos uno o más obstáculos, a respectivos polígonos de obstáculos;

Otros principios pueden funcionar igualmente bien con la presente invención en sus diversos aspectos.

En el cálculo del presente ejemplo se necesitan las siguientes entradas.

• Límite de campo definido

• Límite de obstáculo definido

• Puertas de campo definidas

• Ancho de trabajo del vehículo

• Radio de giro del vehículo

• Número especificado de cabeceras

Etapas de procesamiento

Definición de campo

El campo se describe mediante el límite del campo, que es un polígono que consta de n puntos. En la figura 3, el polígono P consiste en 6 puntos (P1,...,P6). Los puntos de P están ordenados de manera que estén en la orientación de las agujas del reloj. P = ([10, 43], [48, 86], [89, 58], [83, 18], [42, 34], [21, 16]). Véase la figura 3.

Dentro del límite hay una serie de obstáculos. Los obstáculos los obstáculos están descritos por un límite. Este puede ser el borde físico del obstáculo o también puede incluir un "desplazamiento de seguridad" para garantizar que los vehículos en funcionamiento permanezcan a una distancia segura. En la figura 4 los obstáculos se describen como polígonos (O1, O2) con puntos (O11,..., O13) y (O21,..., O23). Los puntos de los obstáculos están ordenados en sentido antihorario. O1 = ([23, 34], [21,39], [17, 34]) y O2 = ([60, 58], [53, 54], [61,53]). Véase la figura 4.

Se definen varias puertas para el campo. Estos son puntos de entrada/salida del campo y están ubicados en el límite del campo. En este ejemplo hay una puerta G1 = [83, 18].

El ancho de trabajo es el ancho de trabajo efectivo de la máquina agrícola o implemento. El radio de giro es el radio mínimo que puede girar el vehículo. Para un vehículo estándar de dos ejes con dirección de un eje, se puede calcular dividiendo la distancia entre los ejes delantero y trasero del vehículo por la tangente del ángulo máximo del eje de dirección.

Creando las cabeceras

Las cabeceras son áreas que abarcan el límite del campo y rodean el obstáculo. El vehículo utiliza estas áreas para maniobrar más fácilmente en el campo. El número de cabeceras necesarias para operar con seguridad en un campo es el número entero mayor que 2 * radio de giro dividido en ancho de trabajo. Las cabeceras tienen un límite exterior y un límite interior. Para las primeras áreas de cabeceras, el límite exterior es el límite del campo o el obstáculo y el límite interno se traza de manera que el área entre el límite externo y el límite interno tenga un ancho igual al ancho de trabajo. Para las cabeceras posteriores, el límite exterior es el límite interior de la cabecera anterior.

Para calcular las áreas de cabecera, el límite del campo y el límite de cada obstáculo se expresan como un conjunto que consta de 3 conjuntos {P, V, A}, donde P es el conjunto de puntos de las esquinas del límite, V es el conjunto de vértices que une las esquinas del límite y A es el conjunto de vectores en el vértice de cada punto de frontera.

V i= Pi+ 1 - P i : i = l .. . p - 1

Vp = P1 ~ Pp

A¿ ■ — Vi_x _ _ A¿ • V¿

- COS ~~1-4,1 IV', r

Esto se ilustra en la figura 5.

La restricción en Ai asegura que el vector Ai siempre apunta a la derecha del vector Vi. Véase la figura 5.

En la figura 6, los conjuntos P, V y A están etiquetados para el límite del campo. En el ejemplo del límite de campo V = ([38, 43], [41, -28], [- 6, -40], [- 41, 16], [- 21, -18], [- 11,27]) y A = ([1,16, -0,20], [0,16, -1,32], [-1,08, -0,47], [-0,80, 1,39], [-0,2, 1,15], [0,40, 1,66]).

Para crear el límite interior, las esquinas del límite exterior se proyectan a lo largo del vector vértice, de modo que mantengan una distancia perpendicular igual de los dos vectores que crean la esquina. Por lo tanto, por una distancia A se puede crear un nuevo límite como un nuevo conjunto de puntos P’.

A continuación, se pueden crear V’ y A’ utilizando las ecuaciones anteriores.

Hay 3 casos que deben ser monitoreados al crear el nuevo límite. Los 3 casos son una intercepción de esquina propia, una intercepción de borde propio y una intercepción de 2 polígono.

Caso 1:

La intercepción de la esquina propia ocurre cuando dos vectores de vértice adyacentes se cruzan, Resultando en que V tiene una longitud cero y Pi = Pi^{+ 1}. Por tanto, para cada P hay un valor, a, donde sucede esto.

P[ = P i+ CCi* At = Pi+1 CCi * Ai+1 = P[+1 : i = 1 ...p - 1

P[ = p1 av * Ax = Pp av * Ap = Pp'

an = mín{a¿): a¿ > 0, i = 1 ...p

Si se produce una intercepción en una esquina propia P’¡ es eliminado de P’, y V y A se recalculan.

Para el ejemplo del límite del campo, a = [38,34, 36,76, 40,9, 36,89, 160,54, 14,89]. Por lo tanto, an = 14,89. Dado que O1 y O2 son ambos triángulos con los puntos dispuestos en una orientación en sentido antihorario, es imposible que se produzca una intercepción de esquina propia.

Caso 2:

La intercepción del borde propio se produce cuando un vector de vértice interseca un vértice entre dos puntos.

P[ = P¡ b * V¡ : i , j = 1,... p; i j , 0 < b < 1

Por lo tanto, para cada par de puntos Pi y Pj hay un valor, pj, donde esto ocurre.

Si se produce una interacción de auto-borde, entonces P se divide en dos subconjuntos, 1P y 2P y V y A ’ se recalculan.

P[ = Pi + Pnm*Al : i = l ...p

TP' - { ^ 1.......P'm, P'n.......P 'p], 2P' = {P'm+1, - - P'n} » n > m

Para el campo de ejemplo pij se describe en la Tabla 1 a continuación.

Tabla 1

Por lo tanto, pnm = 14,50, n = 1, m = 6. Nuevamente, dado que O1 y O2 son ambos triángulos y, por lo tanto, solo tienen 3 puntos, es imposible que ocurra una intercepción de borde propio.

Caso 3:

La intercepción de 2 polígonos ocurre cuando dos conjuntos de polígonos, como un límite de campo y una intersección de límite de obstáculo. Nota: si se crean dos polígonos debido al caso 2, estos dos polígonos es imposible que estos dos polígonos puedan interceptarse.

Dónde N, es el número de conjuntos activos que describen polígonos.

Si se produce una intercepción de 2 polígonos, los dos polígonos se fusionan para formar un nuevo polígono, eliminando los dos polígonos originales.

? p< _

r i aPi k lYnm * “ ¿O t = 1 - y p , g = 1, — N

Para el ejemplo con el campo con el límite del campo siendo ‘P, y los obstáculos O1 y O2 siendo 2P y 3P respectivamente entonces ghY¡¡ se describe en la Tabla 2

Tabla 2

Por lo tanto, klYnm = 0,93, k = 1,1 = 2, n = 6, m = 3.

Para crear el límite interior de las cabeceras para un límite de campo, con o sin objetos de campo, se utiliza un algoritmo iterativo. El algoritmo limita la distancia acumulada movida para que no sea mayor que la clasificación después del ancho de trabajo.

W = ancho de trabajo

Mientras (W > 0)

Calcular an, f ij, y 9hYi, donde corresponda

Á = mín{an, frnm, klYnm, W}

Calcular P’, V’, A’ usando Á

W = W -Á

Terminar mientras

Por ejemplo, si se utiliza un ancho de trabajo de 3, la iteración del bucle es,

Á = mín{an, frnm, klYnm, W) = m/n{14,89, 14,50, 0,93, 3} = 0,93

Esto significa que la primera interceptación que se produce es la intercepción de 2 polígonos entre el límite del campo y el primer obstáculo. El límite del campo y el primer obstáculo se fusionan y el proceso continúa. Véase la figura 7. En la siguiente iteración del ciclo, P es ahora ([24,38, 33,07], [21,27, 40,84], [15,06, 33,07], [11,08, 42,82], [48,15, 84,76], [87,99, 57,56], [82,25, 19,30], [41,82, 35,07 ], [21,38, 17,55], [15,06, 33,07]) y O2 es ahora ([60,66, 59,45], [50,10, 53,42], [62,17, 51,91]).

Las nuevas intercepciones son las siguientes

a = [-, -, 4,53, 37,25, 20,58, 66,52, 34,19, 5,83, 915,86]. Por lo tanto, an = 4,53

3hYü

A = mín{an, f inm, kYnm, W} = mín{4,53, 4,29, 5,16, 2,07} = 2,07

Dado que W ahora es más pequeño que los otros parámetros, no es necesario realizar una tercera iteración, como W = 0 en la siguiente iteración. Por lo tanto, los polígonos resultantes son {[27,43, 31], [21,87, 44,89], [15,64, 37,1], [13,48, 42,41], [48,49, 82,03], [85,75, 56,58], [80,59, 22,16], [41,41, 37,45], [22,21,20,99], [18,13, 31], [62,12, 62,67], [43,70, 52,14], [64,76, 49,51]}, Véase la figura 8.

Si se requieren varias pasadas de cabecera, los polígonos resultantes se utilizan como los límites exteriores del siguiente conjunto de cabeceras. Este método se conocerá como movePolygonSet y necesitará un conjunto de polígonos y una distancia para generar un nuevo conjunto de polígonos, tal que.

m ovePolygonSet({ 1P , NP], W') => { 1P' , Mp 'j

Cabe señalar que en caso de que algún obstáculo no esté definido desde el principio por un límite que sea un polígono, ese obstáculo se aproxima a un polígono de obstáculos y la cabecera alrededor de ese obstáculo se define en relación con ese polígono de obstáculos.

Filas de trabajo

Después de que se hayan calculado todos los cabos, el área que queda dentro del límite del campo y fuera de los obstáculos restantes se considera el área de trabajo. Véase la figura 9.

Por ejemplo, uno de los obstáculos se integró con la cabecera mientras que el otro permaneció separado. El límite exterior del área de trabajo es P = {[27,43, 31], [21,87, 44,89], [15,64, 37,1], [13,48, 42,41], [48,49, 82,03], [85,75, 56,58], [80,59, 22,16], [41,41, 37,45], [22,21, 20,99], [18,13, 31]} y el hueco creado por el obstáculo restante es H1 = {[62,12, 62,67], [43,70, 52,14], [64,76, 49,51]}

Las filas de trabajo se trazan como rectángulos paralelos a lo largo del área de trabajo, que tengan un ancho igual al ancho de trabajo del vehículo. Las filas de trabajo son paralelas a la dirección de conducción del campo. En teoría, esto podría ser en cualquier dirección, lo que daría un conjunto infinito de direcciones posibles. Sin embargo, para simplificar el cálculo, se utiliza un conjunto limitado de direcciones paralelas a todos los bordes del área de trabajo restante (tanto desde el interior como desde el exterior).

Por ejemplo, el conjunto de posibles direcciones de conducción D = {[- 0,38, 0,93], [-0,62, -0,78], [-0,37, 0,93], [0,66, 0,75], [0,83, -0,56], [-0,15, -0,99], [-0,93, 0,36], [-0,76, -0,65], [-0,38, 0,93], [1,0], [-0,87, -0,5], [0,99, -0,12], [-0,2, 0,98]}.

Las filas de trabajo se calculan entre dos líneas paralelas, L1 y R1. Estos son los lados de límite izquierdo y derecho, r J i i i .

respectivamente, de la fila de trabajo. L1 se define como una línea recta entre los puntos ^ y ^ y R1 se define como una línea recta entre y f i2. El primer lado izquierdo L1 comienza en el punto más a la izquierda del límite, con respecto a la dirección de conducción, y se extiende desde el punto más alejado, L\ al punto más avanzado L\2, con respecto a la dirección de conducción, del límite. El primer lado derecho R1 es la transposición de L1 una distancia igual al ancho de trabajo a la derecha, con respecto a la dirección de conducción.

a1 = mín[DD o Pj}.

a2 = máx{DD ° Pj}.

(3 = mín{DD1 ° Pj}.

L\ = a x DD /3* DDJ

L\ = a 2 * DD (3 * DDJ

R¡ = a t * DD {(3 W) * DDÁ

R\ = a 2 * DD ((3 + W) * DD-

^{l ll1} ^_ a x * DD ( ( t — 1) * W ¡3} * DD-

El área máxima de cada fila de trabajo, MWR, luego se define como un polígono tal que MWR1 = l¿i> El área cubierta por cada fila, RCA, es entonces la intersección entre el área máxima de cada fila de trabajo, MWR, y el complemento de los huecos en el área de trabajo, H, y el límite exterior del área de trabajo, P. Si P no es convexo y no hay huecos en el área de trabajo, entonces la intersección resultará en un solo polígono. Sin embargo, si no se cumplen estas condiciones, puede darse el caso de que la intersección produzca más de más polígono.

(P/H) n MWR = RCA

Para cada intersección resultante, la fila de trabajo, WR, luego se traza como tal;

y2 = máx{DD o ( lRCAf - ¿Y)}.

lW R * = L\ Y i * DD

lWR% = L\ y 2 * DD

En el ejemplo, para la primera dirección de conducción, DD = Di = [-0,38, 0,93], por lo tanto, en = -9,35, gí2 = 58,15, y @ = 28,26. Los cuatro puntos de MWR1 como sigue, y se muestra en la figura 10.

L\ = -9 ,35 * [-0 ,38 ,0 ,93 ] 28,26 * [0,93,0,38] = [29,72,1,81]

L\ = 58,15 * [-0 ,38 ,0 ,93 ] 28 ,26 * [0,93,0,38] = [4,65,64,49]

R \ = -9 ,35 * [-0 ,38 ,0 ,93 ] (28,26 3) * [0,93,0,38] = [32,5,2,93]

R¡ = 58,15 * [-0 ,38 ,0 ,93 ] (28 ,26 4- 3) * [0,93,0,38] = [7,43,65,5]

Por lo tanto, MWR1 = {[29,72, 1,81], [4,65, 64,49], [7,43, 65,5], [32,5, 2,93]}. La intersección da como resultado dos polígonos, véase la figura 11, 1RCA1 = {[17,77, 39,76], [15,64, 37,1], [13,48, 42,41], [15,71,44,93]}, 1RCA2 = {[24,49, 22,95], [22,21,20,98], [18,13, 31], [21,27, 31]}.

Finalmente, las dos filas de trabajo son, 1WR1 = {[15,61, 37,09], [12,92, 43,81], [15,7, 44,93], [18,39, 38,2]} y 1WR2 = {[22,07, 20,93], [18,06, 30,97], [20,84, 32,09], [24,86, 22,05]}, véase la figura 12.

La figura 13 muestra todas las filas de trabajo generadas a lo largo del campo con respecto a una posible orientación de las filas de trabajo.

Creación de posibles rutas de conducción

Para que un vehículo pueda navegar por las filas y las cabeceras, es necesario generar rutas de conducción tanto para las cabeceras como para las filas de trabajo. Las rutas de conducción se trazan en el medio de las filas de trabajo definidas y cabeceras. Sin embargo, un desplazamiento, IO = [IOx, IOy], también se puede incluir entre el centro del vehículo y el centro de implementos para que el centro de implementos mantenga una posición central en la fila de trabajo, véase la figura 14.

Para cada fila de trabajo WR hay dos, DR+ y DR-, uno en la misma dirección que la dirección de conducción y otro en la dirección opuesta a la dirección de conducción. Cada DR comienza en SDR y termina en EDR.

En el ejemplo, el vehículo tiene un desplazamiento IO = [1, -1], y tomando el ejemplo del primer WR, 1WR1, los dos DR se pueden encontrar como;

Véase la figura 15.

Las rutas de conducción también se calculan para las cabeceras, cada cabecera tiene dos rutas de conducción, una en el sentido de las agujas del reloj y la otra en el sentido contrario a las agujas del reloj. Las rutas de conducción por cabeceras también deben tener en cuenta cualquier desplazamiento del implemento que se describe anteriormente. Las rutas de conducción de las cabeceras se calculan utilizando el centro de cada cabecera, que a su vez se calcula a partir de los límites interiores. Para encontrar el centro de una cabecera se utiliza la versión simplificada del método movePolygonSet. El método si se llama movePolygonSetBack, el método requiere un solo polígono y una distancia para moverse. Como en el método movePolygonSet el polígono, P, se define como un número de puntos y V y A pueden derivarse de P, sin embargo, la restricción impuesta a es diferente, de modo que Ai siempre está a la izquierda de Vi.

V i= P i+ i - P i '• i = 1... p — 1

P¡ = Pt A * At ■ i = 1,..., p

El proceso iterativo también se simplificó ya que solo hay un polígono, tal que.

Mientras (W > 0)

Calcular an, donde corresponda

A = mín{an, W}

Calcular P’, V’, A’ usando A

W = W - A

Terminar mientras

Para el ejemplo de la primera cabecera donde P = {[27,43, 31], [21,87, 44,89], [15,64, 37,1], [13,48, 42,41], [48,49, 82,03], [85,75, 56,58], [80,59, 22,16], [41,41, 37,45], [22,21, 20,99], [18,13,31]} y W = 1,5. Esto crea a = [-, -, 2,46, 35,17, 29,88, 18,52, 64,45, 32,12, 3,76, 913,79], y desde A = mín{an, W}, por lo tanto A = 1,5 y el polígono resultante es P = {[25,22, 32,5], [21,44, 41,95], [15,22, 3417], [11,74, 42,70], [48,24, 84,01], [87,38, 57,29], [81,79, 20,08], [41,71, 35,72], [21,60, 18,49], [15,90, 32,50]}.

Dado que las cabeceras necesitan dos rutas de conducción, una en cada dirección, estas pueden derivarse de P1, la resultante del método movePolgonSetBack, y P2, que es la inversión P1. El desplazamiento, IO, se utiliza de nuevo para crear la ruta de conducción recta, SDj, para cada dirección alrededor de la cabecera. SDj tiene el doble de puntos que el polígono, Pj, se deriva de tal que.

Para el ejemplo de P1, 8 = [-0,38, -2,47, -0,39, 0,72, 2,17, -2,99, -1,2, -2,28, -0,39,1,57] y SD1 = {[23,92, 33,06], [20,14, 42.5] , [21,59, 40,54], [15,37, 32,77], [13,91,34,72], [10,44, 43,25], [11,65, 44,12], [48,16, 85,43], [49,64, 84,28], [88,77, 57,55], [88,22, 56,15], [82,64,18,94], [80,5, 19,51], [40,41, 35, 16],[41,6, 34,31],[21,5, 17,08],[20,3, 19,04],[14,59, 33.05] ,[16,9, 33,5],[26,22, 33,5]}.

Ahora se introduce un tercer método llamado método movePolygonSetForward. Esto es exactamente lo mismo que el método movePolygonSetBack que toma un polígono y una distancia y devuelve otro polígono, sin embargo, la restricción sobre A es tal que Ai siempre está a la derecha de Vi.

Para que el vehículo pueda conducir en línea recta, se debe tener en cuenta el radio de giro mínimo del vehículo. En primer lugar, el SD debe simplificarse para eliminar las esquinas demasiado pronunciadas para el vehículo. Esto se hace aplicando el método movePolygonSetBack y luego el método movePolygonSetForward usando el radio de giro mínimo (mtr) en sucesión hasta que los métodos creen cambios.

P = movePolygonSetBack (SD, mtr)

Mientras (verdadero)

P = movePolygonSetForward (P, 2 * mtr)

P”= movePolygonSetBack ¡P', 2 * mtr)

si (P == P”)

luego romper mientras

si no P = P"

Terminar mientras

CS1 = P

CS2 = movePolygonSetForward (P, 2 * mtr)

CS3 = P'

Para el ejemplo, el radio de giro mínimo del vehículo (mtr) es 2 y, como se indicó anteriormente, SD1 = {[23,92, 33,06], [20,14, 42,5], [21,59, 40,54], [15,37, 32,77], [13,91,34,72], [10,44, 43,25], [11,65, 44,12], [48,16, 85,43], [49,64, 84,28], [88,77, 57,55], [88,22, 56,15], [82,64, 18,94], [80,5, 19,51], [40,41, 35,16], [41,6, 34,31], [21,5, 17,08], [20,3, 19,04], [14,59, 33,05], [16,9, 33,5], [26,22, 33,5]}. Uso de movePolygonSetBack {SD1, 2) genera P = {[26,69, 31,50], [21,72, 43,91], [15,49, 36,12], [12,88, 42,53], [12,99, 42,61], [48,41, 82,69], [48,45, 82,66], [86,32, 56,80], [86,27, 56,67], [80,99, 21,46], [26,00, 42,92], [38,35, 34,16], [22,00, 20,15], [17,38, 31,50]} y luego usando movePolygonSetForward (P, 4), P' = {[20,78, 35,5], [20,56, 36,05], [14,37, 28,31], [7,99, 43,97], [10,31, 45,61], [47,91, 88,16], [50,82, 85,89], [91,21, 58,31], [90,16, 55,63], [84,2, 15,92], [42,29, 32,28], [20,4, 13,51], [11,44, 35,5]}. Finalmente usando movePolygonSetBack (P', 4) genera P”= {[26,69, 31,5], [21,73, 43,91], [15,5, 36,13], [12,89, 42,54], [13, 42,62], [48,41, 82,69], [48,46, 82,66], [86,32, 56,8], [86,27, 56,67], [80,99, 21,47], [41,51,36,87], [22,01,20,16], [17,38, 31,5]}.

Como se puede ver, P” no es lo mismo que P, por lo que el bucle debe reformularse con P = P”, D movePolygonSetForward (P”, 4) genera P' = {[20,78, 35,5], [20,56, 36,05], [14,37, 28,31], [7,99, 43,97], [10,31,45,61], [47,91, 88,16], [50,82, 85,89], [91,21, 58,31], [90,16, 55,63], [84,2, 15,92], [42,29, 32,28], [20,4, 13,51], [11,44, 35,5]} y movePolygonSetBack (P', 4) genera P” = {[26,69, 31,5], [21,73, 43,91], [15,5, 36,13], [12,89, 42,54], [13, 42,62],

[48,41,82,69], [48,46, 82,66], [86,32, 56,8], [86,27, 56,67], [80,99, 21,47], [41,51,36,87], [22,01,20,16], [17,38, 31,5]}.

Ahora se puede ver que P” = P, por lo que el bucle se puede romper y CS1 = {[26,69, 31,5], [21,73, 43,91], [15,5, 36,13], [12,89, 42,54], [13, 42,62], [48,41, 82,69], [48,46, 82,66], [86,32, 56,8], [86,27, 56,67], [80,99, 21,47], [41,51, 36,87], [22,01, 20,16], [17,38, 31,5]}, CS2 = {[23,74, 33,5], [21,15, 39,98], [14,93, 32,22], [10,44, 43,25], [11,65, 44,12], [48,16, 85,43], [49,64, 84,28], [88,77, 57,55], [88,22, 56,15], [82,6, 18,69], [41,9, 34,57], [21,2, 16,83], [14,41,33,5]} y CS3 = {[20,78, 35,5], [20,56, 36,05], [14,37, 28,31], [7,99, 43,97], [10,31,45,61], [47,91,88,16], [50,82, 85,89], [91,21, 58,31], [90,16, 55,63], [84,2, 15,92], [42,29, 32,28], [20,4, 13,51], [11,44, 35,5]}.

La ruta de conducción de la cabecera se construye como una secuencia de líneas rectas y de líneas en arco. Las líneas rectas están definidas por un punto de inicio, spi, una dirección de inicio, sdi, a y longitud, li, mientras que las líneas arqueadas tienen un centro de rotación definido, cri. El centro de rotación de la línea recta también se puede considerar infinitamente alejado del punto de inicio en una dirección perpendicular a la dirección de inicio.

La figura 16 muestra un ejemplo de CS1, CS2 y CS3 para definir su relación. Las líneas rectas de la ruta de conducción se definen como paralelas a las líneas en CS1. Los recién llegados de CS2 y CS3 luego se utilizan como centros de las líneas arqueadas para unir las líneas rectas.

La figura 17 muestra un ejemplo de cómo se construye la ruta de conducción.

Para el campo de ejemplo CS1, CS2 y CS3 ya se han calculado, por lo tanto, la Tabla 3 a continuación describe la secuencia de líneas rectas y líneas en arco, el ejemplo de la ruta de conducción se muestra en la figura 18.

Tabla 3

Unir rutas de conducción

Para poder trazar una ruta continua para que un vehículo supere todos las cabeceras y filas de trabajo, se necesitan conexiones entre las entidades separadas. Las conexiones se crean desde los extremos de la ruta de conducción por hileras de trabajo (EDR) hasta las rutas de conducción de las cabeceras, y desde las rutas de conducción hasta la cabecera hasta los inicios de la ruta de conducción por la fila de trabajo (SDR).

Hay tres tipos de conexiones que se utilizan para conectar un punto a una ruta, y cada tipo de conexión depende de si se conecta a una parte de la ruta de conducción que sea: una línea recta, una línea en arco en la misma dirección que el giro desde el punto, o una línea en arco en la dirección opuesta al giro desde el punto.

El primer tipo de conexión implica avanzar desde el punto en la dirección especificada y luego hacer un solo giro para unirse a la otra ruta de conducción, véase la figura 19.

Para calcular el centro de un solo giro, se traza una línea paralela a la dirección especificada en un desplazamiento del radio de giro perpendicular a la dirección especificada en la dirección del giro. El centro de la única vuelta se define como la intersección entre esta y una segunda línea relacionada con la ruta de conducción. Al incorporarse a la parte de la ruta que es recta. En la figura 19(a) la segunda línea se traza paralela a la ruta de conducción en un desplazamiento del radio de giro perpendicular a la ruta de conducción en la dirección de la vuelta. Al unir la parte de la ruta que es una línea arqueada en la misma dirección (figura 19(b)), la segunda línea es de hecho un punto correspondiente al centro de rotación de la línea arqueada. Al unir la parte de la ruta que es una línea arqueada en la dirección opuesta (figura 19(c)), la segunda línea es una línea arqueada con el mismo centro que la línea arqueada de la ruta de conducción, pero con un radio dos veces mayor.

El segundo tipo de conexión implica calcular dos vueltas, en direcciones opuestas, para unir un punto a la otra ruta de conducción, véase la figura 20.

El centro del primero se establece a una distancia igual al radio de giro desde el punto perpendicular a la dirección especificada en la dirección del primer giro. El segundo giro es entonces en la dirección opuesta a la dirección del primer giro y su centro se calcula como la intersección de un círculo con el mismo centro que el primer giro, pero el doble del radio y una segunda línea. Cuando se une la parte de la ruta que es recta (figura 20(a)), la segunda línea es una línea trazada paralela a la ruta de conducción en un desvío del radio de giro perpendicular a la ruta de conducción en la dirección del segundo giro. Al unir la parte de la ruta que es una línea arqueada en la misma dirección que el primer giro (figura 20(b)), la segunda línea es una línea arqueada con el mismo centro que la línea arqueada de la ruta de conducción, pero con un radio dos veces mayor. Cuando se une la parte de la ruta que es una línea arqueada en la dirección opuesta a la primera vuelta (figura 20(c)), la segunda línea es de hecho un punto correspondiente al centro de rotación de la línea arqueada.

El tercer tipo de conexión es muy similar al primer tipo de conexión, sin embargo, la primera línea recta se permite ir en la dirección opuesta a la dirección especificada, es decir, el vehículo da marcha atrás.

El tercer tipo de conexión está despriorizado, dado que invertir en el campo puede causar problemas adicionales, como tomar más tiempo o causar daños, por lo tanto, si se puede realizar una conexión de tipo 1 o una conexión de tipo 2 entre una ruta de conducción por hileras de trabajo y una cabecera, no se intentará una conexión de tipo 3.

Descrito anteriormente, 1EDRl = [13,01 44,93], es una salida de una ruta de conducción por hileras de trabajo que debe unirse a una ruta de conducción por una cabecera. Utilizando la ruta de conducción por cabecera también descrita anteriormente es posible hacer tres conexiones entre la ruta de conducción por hileras de trabajo y la ruta de conducción por cabecera, vea la figura 21(a) - (c). La figura 21(a) es una conexión de tipo 1, mientras que la figura 21 (b) y 21 (c) son conexiones de tipo 2.

Las tres rutas se describen por completo en la Tabla 4 a continuación.

Tabla 4

Las conexiones desde las rutas de conducción por cabeceras hasta los inicios de rutas de conducción por hileras de trabajo se calculan exactamente de la misma manera, sin embargo, la dirección especificada y las rutas de conducción por cabeceras se invierten primero, luego se calculan las conexiones y finalmente se invierten las conexiones.

Se define otra fila de trabajo a una distancia de dos veces el ancho de trabajo, en la dirección perpendicular a la dirección de conducción, de la fila de trabajo originalmente definida. Tiene dos rutas de conducción, como se explicó anteriormente, con una de sus rutas de conducción comenzando en 3SDRi = [20,0648,84], Hay 4 conexiones posibles entre la ruta de conducción por la cabecera y la ruta de conducción por la fila de trabajo, consulte la figura 23(a) - (d). Las figuras 23(a) y 23(b) son conexiones de tipo 1, mientras que 23(c) y 23(d) son conexiones de tipo 2.

Las rutas también se describen en la Tabla 5 a continuación.

Tabla 5

Las puertas de campo también están conectadas a y desde, las rutas de conducción por las cabeceras de la misma manera.

Matriz de costes

La conexión de una ruta de conducción por hileras de trabajo a otra se puede encontrar si la ruta de conducción por la primera fila de trabajo se conecta a una ruta de conducción por cabecera especificada y la ruta de conducción por cabecera especificada también se conecta a la ruta de conducción por la segunda fila de trabajo. De este modo, al salir de la ruta de conducción de la primera fila de trabajo, el vehículo puede seguir la ruta de conducción por la cabecera especificada hasta que pueda entrar en la ruta de conducción de la segunda fila de trabajo. Dado que hay varias formas para que cada ruta de conducción por fila de trabajo se conecte a y se conecte desde, cada ruta de conducción por cabecera y dado que existe la posibilidad de múltiples rutas de conducción por cabecera, hay muchas formas en las que se pueden conectar dos rutas impulsadas por filas de trabajo.

Se construye una matriz de costes a partir de la distancia mínima para conectar dos rutas de conducción por filas de trabajo, las puertas de campo también se incluyen en esta matriz de costes. Los extremos de las rutas de conducción por filas de trabajo no pueden conectarse entre sí, por lo que la distancia mínima entre ellos se establece en infinito, además, no se pueden conectar dos rutas de conducción por filas de trabajo que cubren la misma fila de trabajo (esto no tendría sentido ya que significaría que la fila de trabajo se trabajó dos veces), por lo tanto, su conexión en la matriz de costes también se establece en infinito.

Los extremos de la ruta de conducción por dos filas de trabajo, cuyas conexiones se describieron anteriormente, son 1£'D/?+ y 3SDRl. Ambos extremos se conectan desde y hacia, resp., la misma ruta de conducción por la cabecera, por lo que pueden conectarse. Encajando los giros juntos, pasar de un extremo de ruta de conducción por fila de trabajo a lo largo de la ruta de conducción por cabecera y luego a otra ruta de conducción por fila de trabajo se puede hacer de varias maneras. Dado que hay 3 conexiones desde 1EDR\ a la ruta de conducción por la cabecera y hay 4 conexiones desde la ruta de conducción por la cabecera hasta 3SDRij luego, hay 12 conexiones posibles entre las dos rutas de conducción por hileras de trabajo. La tabla 6 a continuación describe las longitudes de todas las conexiones posibles.

Tabla 6

Como puede verse en la Tabla 6, la conexión más corta de 1EDR% a 3SDRL es usando la conexión c y luego la conexión b. La ruta de la conexión se muestra en la figura 22 y se describe en la Tabla 7 a continuación.

Tabla 7

La matriz de costes para una parte del campo se elige a continuación.

La matriz de costes se puede utilizar para determinar un recorrido factible para navegar por el campo. Dado que el problema para encontrar el recorrido óptimo para navegar por el campo puede considerarse un problema NP-difícil (es decir, puede que no sea posible encontrar una solución en un marco de tiempo nominal), los solucionadores heurísticos pueden usarse para encontrar un recorrido casi óptimo. El solucionador también debe tener en cuenta el hecho de que las rutas de conducción por filas de trabajo están asociadas entre sí por la fila de trabajo que cubren.

En este ejemplo, se utiliza un método heurístico codicioso para encontrar un recorrido para navegar por el campo. Este método proporciona una estimación simple de cuál podría ser la solución óptima. Sin embargo, se pueden usar diferentes solucionadores, como un solucionador de búsquedas tabú, solucionador de colonias de hormigas, algoritmos genéticos, etc., para dar resultados similares.

En primer lugar, se elige una puerta de salida. La puerta se elige considerando todas las conexiones desde las puertas hasta las rutas de conducción por la fila de trabajo. Las conexiones a las rutas de conducción por la fila de trabajo están en las filas etiquetadas para cada puerta. La puerta que tiene la conexión más corta con cualquier ruta de conducción por hileras de trabajo se elige como puerta de inicio y la ruta de conducción por hileras de trabajo se elige como la primera ruta de conducción por hileras de trabajo en el recorrido. Dado que esta ruta de conducción por hileras de trabajo se ha elegido como "destino", no se puede volver a elegir como destino de otra ruta de conducción por filas de trabajo, por lo tanto, todos los valores de la columna asociada con él se establecen en infinito. Además, la otra ruta de conducción por la fila de trabajo asociada con la misma fila de trabajo no se puede elegir como destino o como inicio, por lo que todos los valores en la columna y la fila asociada con la otra ruta de conducción por la fila de trabajo también se establecen en infinito.

La primera ruta de conducción por la fila de trabajo ahora se considera el punto de inicio y ahora se busca la conexión más corta desde ella a otra ruta de conducción por la fila de trabajo. La conexión más corta es la de la fila asociada con la ruta de conducción por la primera fila de trabajo con el valor más bajo. La ruta de conducción por la fila de trabajo con el valor más bajo se considera la ruta de conducción por la segunda ruta de conducción de fila de trabajo en el recorrido. Nuevamente, todos los valores en la columna asociados con la ruta de la segunda fila de trabajo y el de la ruta de trabajo de la fila de trabajo asociada con la misma fila de trabajo se establecen en infinito, al igual que la fila de valores de la ruta de trabajo de la fila de trabajo asociada con la misma fila de trabajo. Este método continúa hasta que solo quedan las puertas como posibles destinos. La suma de todas las conexiones elegidas es la estimación de la distancia no operativa necesaria para navegar por el campo.

Además, se podría usar un solucionador heurístico adicional para mejorar la solución ofrecida por la solución codiciosa y para encontrar una solución más cercana a la solución óptima. El método de búsqueda tabú toma una solución inicial y la manipula con el objetivo de encontrar mejores soluciones globales sin quedar "encerrado" en soluciones óptimas a nivel local.

La búsqueda tabú se configura estableciendo una solución inicial para la solución local actual y la solución global. A continuación, comienza el proceso iterativo y se utilizan varios "movimientos" para determinar una vecindad local de soluciones en torno a la solución local. Los movimientos utilizados podrían ser cambiar la dirección de una fila, cambiar la entrada o la salida, o cambiar el orden de dos filas adyacentes en la solución.

Desde la vecindad generada de soluciones, se eligen las mejores soluciones nuevas, no tabú. Esta nueva solución ahora se convierte en la solución local para la próxima iteración. El movimiento utilizado para generar la nueva solución se establece como tabú para una serie de iteraciones, lo que significa que el mismo movimiento no se volverá a utilizar durante algún tiempo. Esto evita que la solución local se estanque y aumenta la diversidad del algoritmo al mismo tiempo que ayuda a encontrar una solución óptima a nivel mundial. Si la nueva solución es mejor que la solución global actual, la nueva solución también se establece como la solución global. Si la nueva solución no es mejor que la solución global para varias iteraciones, los movimientos se intensifican para encontrar diferentes soluciones. La intensificación altera los movimientos de manera diferente, de modo que pequeños grupos de filas adyacentes en la solución tienen el movimiento expresado en lugar de una fila a la vez. Debido a esto, hay un límite en la cantidad de intensificación que se puede aplicar a los movimientos, es decir, si el pequeño grupo de filas es más de la mitad de las filas disponibles. Como tal, cuando se alcanza el límite de la intensificación, la búsqueda tabú finaliza y se devuelve una solución mejorada.

Parametrización de la función objetivo

Para relacionar la estimación de la distancia no laborable, ENWD, a las propiedades básicas del campo se desarrolló un modelo simplificado.

El conjunto de filas de trabajo generadas se calcula utilizando los métodos previamente definidos. Para cada posible dirección de conducción del campo, donde DD = Dd, el conjunto producido de filas de trabajo se evalúa según los siguientes criterios;

Área del área de trabajo, Tal y como se muestra en la figura 9 = WA

Número de filas = NRd = número de WR para Dd

Área total de filas = TWRAd = 2?=o área de WR'

Ancho del área si la dirección perpendicular a la dirección de conducción = OWd = máx{DD± o ^/>•]. — mlnlDD-1 ^° P¡}..

Longitud fila promedio = ARd = -j^ '£l>¡L=0máx{DD ° ( iRCAlf — L*)}. - mln[DD o ( ‘KCVl* — L\)J

Longitud fila más larga = LRa =

máx{DD . ( ‘RCAj ¿ i) } . -

Longitud fila más corta = SRd = mín ímáx{DD ° ( lRCAlj — L ^ )}. — mín{DD o ( lRCAlj — Lla) } .]

J J ' i

El número de filas producidas por cada sentido de conducción (NRd) están clasificados, NRRd, de modo que para el conjunto con el menor número de filas NRRd = 0, y para el conjunto con el mayor número de filas NRRd = número de posibles direcciones de conducción. Luego, la NRR se normaliza dividiendo cada número por la cantidad de direcciones de conducción posibles de modo que 0 < NRRd < 1.

Por lo tanto, el modelo básico para predecir ENWD es el siguiente;

ENWDd = AXWA + A2NRd A3TWRAd A40W + AsARd A6LRd A 7SRd + A8NRRd

DD óptima = mín{ENWDd}d

Parametrización de la función objetivo

Los parámetros de la función objetivo se establecen empíricamente probando numerosas direcciones de conducción en un gran conjunto de campos reales. Los campos reales se tomaron del conjunto de campos daneses registrados con el gobierno. Para cada campo y dirección de conducción se realizó una estimación de la distancia óptima de inactividad utilizando los métodos descritos, También se calcula el parámetro del área de función objetivo. Finalmente, se utiliza un algoritmo de regresión para determinar la parametrización de la función objetivo.

Ejemplo 2

Este ejemplo ilustra la presente invención. Este ejemplo ilustra de una manera muy simplificada e idealizada cómo se va a realizar la invención.

En este ejemplo, un campo agrícola que comprende una serie de obstáculos debe ser trabajado por un vehículo o implemento de trabajo agrícola.

La figura 24 ilustra el campo a trabajar. El campo 500 está restringido dentro de un límite de campo 2. En una ubicación específica en el límite del campo 2 se ubica una puerta de entrada/salida 4.

El límite del campo comprende dos pares de líneas paralelas. En la esquina inferior derecha del campo que se muestra en la figura 24, dos líneas de límite perpendiculares están conectadas por una ruta circular.

Dentro del límite del campo 2 dos obstáculos 8, que obviamente debe evitarse cuando se trabaja en el campo, están localizados.

En primer lugar, el límite del campo 2 se aproxima a la forma de un polígono. Esto se ilustra en la figura 25.

La figura 25 muestra que el límite 2 de la figura 24 se ha aproximado a un polígono. Este polígono se define como el límite del polígono 10. Se ve que la ruta circular original en la esquina inferior derecha del campo se ha intercambiado con tres segmentos lineales.

Es más, cada uno de los obstáculos 8 se ha aproximado a un polígono de obstáculo 12. La forma del polígono de obstáculos corresponde a un cuadrado que abarca la forma del propio obstáculo 8.

La siguiente etapa del método es definir un área de trabajo y una o más cabeceras. Esto se ilustra en la figura 26. En la figura 26, se define una cabecera 14 inmediatamente dentro del polígono de límites 10. La cabecera 14 tiene una anchura correspondiente a la anchura de trabajo efectiva del implemento de trabajo. Por consiguiente, la cabecera 14 tiene una periferia exterior 18 correspondiente al polígono de límites 10. Además, la cabecera 14 define una periferia interior 20 dispuesta a una distancia correspondiente a una anchura de trabajo efectiva desde la periferia exterior 18. Adicionalmente, se define una cabecera 14’ alrededor de cada uno de los polígonos de obstáculo 12. La cabecera 14’ está restringida dentro de una periferia exterior 18’ y una periferia interior 20’ de la cabecera 14’.

El área del campo 500 que no es una cabecera 14, 14’ y que no es un obstáculo 8 se define como el área de trabajo 16.

Se ve en la figura 26 que la aproximación polimérica del polígono de límites y el polígono obstáculo comprende 15 segmentos lineales diferentes (7 con respecto al polígono de límites y 4 con respecto a cada uno de los polígonos de obstáculo 12).

Como algunos de estos 15 segmentos lineales diferentes son paralelos, estos 15 segmentos lineales diferentes definen un total de 5 orientaciones diferentes de segmentos lineales (5 con respecto al polígono de límites y 0 con respecto al polígono de obstáculos (o alternativamente, 2 con respecto a cada polígono de obstáculos y 3 con respecto al polígono de límites)).

En la etapa del nido que deseamos crear, dentro del área de trabajo, un conjunto de posibles filas de trabajo a seguir por el vehículo de trabajo. En aras de la simplicidad, deseamos que las posibles filas de trabajo sean paralelas a un lado de un polígono de límites o de un polígono de obstáculos (o una cabecera del mismo). En el presente ejemplo también deseamos que las filas de trabajo tengan un ancho correspondiente al ancho de trabajo efectivo del implemento destinado a trabajar el campo.

Por consiguiente, en el presente ejemplo, las filas de trabajo del territorio se pueden orientar en cinco orientaciones diferentes.

La figura 27 ilustra un ejemplo de definición de un conjunto de posibles filas de trabajo. En la figura 27 se muestra que las filas de trabajo 24 están todas orientadas en paralelo al segmento lineal izquierdo del polígono de límites 10. Otro ejemplo de una definición de un conjunto de posibles filas de trabajo se muestra en la figura 28. La figura 28 muestra que las filas de trabajo 24 están todas orientadas en paralelo al segmento lineal inferior del polígono de límites 10.

De igual modo, se definirán conjuntos similares de posibles filas de trabajo con respecto a las tres restantes de las cinco posibles orientaciones que son paralelas a un límite de campo o un límite de obstáculo.

En este ejemplo, las etapas adicionales solo se ilustran con referencia a las filas de trabajo definidas como se muestra en la figura 27.

La siguiente etapa del método es conectar de varias formas posibles hileras de trabajo con cabeceras de modo que resulte en un conjunto de posibles rutas de conducción continuas para trabajar el campo de tal manera que se trabajará cada fila de trabajo y cada cabecera.

Un ejemplo de posible ruta de conducción continua definida con respecto a la orientación de las filas de trabajo como se ilustra en la figura 29.

Con respecto a cada posible ruta de conducción continua en el conjunto de posibles rutas de conducción continuas, tal como se define con respecto a cada posible orientación de las filas de trabajo, se puede definir un parámetro de coste y se puede calcular el coste total de seguir cada posible ruta de conducción continua.

La ruta de conducción optimizada a seguir será la ruta de conducción que exhiba el coste total más bajo.

Un parámetro de coste puede ser el área total recorrida dos veces o más. En el presente ejemplo se ve que las únicas áreas recorridas dos o más son parte de las cabeceras que rodean los obstáculos y la cabecera superior del campo. Por consiguiente, la ruta 28 ilustrada en la figura 29 puede plantear un buen candidato para una trayectoria optimizada a seguir por el vehículo o implemento de trabajo. Sin embargo, solo calculando el coste total con respecto a una gran cantidad de posibles rutas continuas, será posible encontrar la trayectoria más eficiente a seguir.

El diagrama de flujo que se muestra en la figura 30 ilustra un ejemplo de las etapas individuales del proceso a seguir para encontrar una trayectoria optimizada antes de trabajar en un campo de cultivo agrícola que comprende una serie de obstáculos.

Lista de números de referencia

2 Límite del campo de cosecha

4 Puerta de entrada/salida

8 Obstáculo dentro del campo de cosecha

10 Polígono de límites

12 Polígono de obstáculos

14, 14' Promontorio

16 Área de trabajo

18, 18' Periferia exterior de la cabecera

20, 20' Periferia interior de la cabecera

24 Fila de trabajo dentro del área de trabajo

28 Posible ruta de conducción continua para trabajar un campo

100 Sistema de soporte

500 Campo agrícola

A, B Puerta de entrada/salida

D, C, E Obstáculo en el campo agrícola

G Implemento de trabajo

I₁, I₂Información

I₃, I₄Información

MU Unidad de mapeo

CU Unidad de parámetro de capacidad

TCU Unidad de cálculo de trayectoria

M Pantalla/monitor

Claims

REIVINDICACIONES

1. Un sistema de soporte (100) para determinar una trayectoria que debe seguir un vehículo de trabajo agrícola, cuando se trabaja un campo, dicho sistema comprende:

una unidad de mapeo configurada para recibir:

i) coordenadas relativas a los límites de un campo a trabajar; y

una unidad de cálculo de trayectoria configurada para calcular una trayectoria optimizada a seguir por dicho vehículo de trabajo; en donde dicha trayectoria optimizada se está calculando sobre la base de dichas coordenadas recibidas por dicha unidad de mapeo; y uno o más de dichos uno o más parámetros de capacidad recibidos por dicha unidad de parámetros de capacidad;

en donde dicha unidad de cálculo de trayectoria se está configurando para realizar las siguientes etapas:

i) seleccionar como la trayectoria a seguir, exhibiendo esa ruta de conducción continua específica la mayor eficiencia.

2. Un sistema de soporte (100) según la reivindicación 1, en donde dicha unidad de mapeo además está configurada para recibir:

iii) coordenadas relativas a las posibles puertas de entrada/salida del campo.

3. Un sistema de soporte (100) según la reivindicación 1 o 2, en donde dicha trayectoria optimizada es una trayectoria optimizada en términos de tiempo operativo total para trabajar el campo; tiempo productivo total para trabajar el campo; consumo total de combustible para trabajar el campo; distancia total no laborable para trabajar el campo; distancia total recorrida dos veces o más; distancia total recorrida a través de cosechas; el área total cubre el doble o más; y/o en donde

dicha unidad de cálculo de trayectoria está configurada para encontrar una serie de trayectorias candidatas, y en donde dicha unidad de cálculo de trayectoria está configurada para calcular, con respecto a cada trayectoria candidata, un parámetro de eficiencia, y en donde dicha unidad de cálculo de trayectoria está configurada para sugerir al usuario, esa trayectoria candidata específica, que exhibe el parámetro de eficiencia más alto.

4. Un sistema de soporte (100) según cualquiera de las reivindicaciones 1-3, en donde dichos uno o más parámetros de capacidad se seleccionan del grupo que comprende: ancho de trabajo efectivo del vehículo de trabajo o del implemento de trabajo, carga del vehículo de trabajo en función de la distancia recorrida, consumo de combustible en función de la distancia recorrida, radio de giro mínimo del vehículo o implemento o ambos.

5. Un sistema de soporte (100) según cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en donde dicho sistema de soporte está configurado para definir una serie de posibles rutas de conducción continuas, comprendiendo, cada una, una secuencia de segmentos de línea recta y segmentos de línea arqueados.

6. Un método para determinar una trayectoria que debe seguir un vehículo de trabajo agrícola, cuando se trabaja un campo, comprendiendo dicho método las etapas de:

a) proporcionar información relacionada con:

i) coordenadas relativas a los límites de un campo a trabajar; y

b) proporcionar información relacionada con:

c) realizar un cálculo de una trayectoria optimizada a seguir por dicho vehículo de trabajo; en donde dicha trayectoria optimizada se calcula sobre la base de dichas coordenadas proporcionadas en la etapa a) y b); en donde dicho método implica realizar las siguientes etapas:

7. Un método según la reivindicación 6, en donde la etapa a) además implica proporcionar

iii) coordenadas relativas a las posibles puertas de entrada/salida del campo.

8. Un método según la reivindicación 6 o 7, en donde dicha trayectoria optimizada es una trayectoria optimizada en términos de tiempo operativo total para trabajar el campo; tiempo productivo total para trabajar el campo; consumo total de combustible para trabajar el campo; distancia total no laborable para trabajar el campo; distancia total recorrida dos veces o más; distancia total recorrida a través de cosechas; área total cubierta dos veces o más.

9. Un método según cualquiera de las reivindicaciones 6-8, en donde dichos uno o más parámetros de capacidad se seleccionan del grupo que comprende: ancho de trabajo efectivo del vehículo de trabajo o del implemento de trabajo, carga del vehículo de trabajo en función de la distancia recorrida, consumo de combustible en función de la distancia recorrida, radio de giro mínimo del vehículo o implemento o ambos.

10. Un método según cualquiera de las reivindicaciones 6-9, dicho método implica encontrar una serie de trayectorias candidatas; cálculo con respecto a cada trayectoria candidata, un parámetro de eficiencia; y sugiriendo a un usuario, esa trayectoria candidata específica, que exhibe el parámetro de eficiencia más alto.

11. Un método según una cualquiera de las reivindicaciones 6 - 10, en donde dicho método implica definir una serie de posibles rutas de conducción continuas, comprendiendo, cada una, una secuencia de segmentos de línea recta y segmentos de línea arqueados.

12. Un método según una cualquiera de las reivindicaciones 6 - 11, en donde dicho método se realiza utilizando un sistema de soporte según cualquiera de las reivindicaciones 1 - 5.

13. Un producto de programa de ordenador, que cuando se carga u opera en un ordenador, estando adaptado para realizar el método según cualquiera de las reivindicaciones 6 - 12.

14. Un vehículo de trabajo agrícola que comprende un sistema de soporte según cualquiera de las reivindicaciones 1 - 5.

15. Uso de un sistema de soporte según cualquiera de las reivindicaciones 1 - 5 o de un producto de programa informático según la reivindicación 13 o de un vehículo de trabajo agrícola según la reivindicación 14 para optimizar una trayectoria a seguir por dicho vehículo de trabajo cuando trabaja un campo.