[發明專利]基于區域劃分的農機作業路徑規劃方法及系統

在審

• 申請號: 202310093745.6
• 申請日: 2023-02-03
• 公開（公告）號: CN116257057A
• 公開（公告）日: 2023-06-13
• 發明（設計）人: 陳健;余繼恒;呂成興;高乾;薛冰川;楊智博;吳永玲;楊曉霞;孔鵬飛;張同焱
• 申請（專利權）人: 青島理工大學
• 主分類號: G05D1/02
• 分類號: G05D1/02
• 代理公司: 濟南圣達知識產權代理有限公司 37221
• 代理人: 閆圣娟

1.基于區域劃分的農機作業路徑規劃方法，其特征在于，包括以下步驟：

獲取農機作業區域大小和區域內的障礙物形成環境地圖信息；

以農機位置作為起始坐標，倉庫位置為終點坐標，并根據獲取的環境地圖信息進行環境建模；

得到起始坐標到達終點坐標的初始可行路徑群，將環境地圖信息中的障礙物視為圓形障礙物，根據其圓心坐標作為區域劃分中各子區域邊界的連接節點，以終點坐標作為初始節點向下一節點延伸，將初始節點與各個延伸的節點連接實現區域劃分，得到多組子區域并在子區域內進行路徑搜索，得到子區域內的最優路徑，經更新后得到最終的最優可行路徑。

2.如權利要求1所述的基于區域劃分的農機作業路徑規劃方法，其特征在于，實現區域劃分，具體為：

將環境地圖信息中的障礙物兩兩圓心之間的連線定義為圓心線，以終點坐標所在位置作為父節點，將與可行路徑群交點最多的圓心線兩端的障礙物作為該父節點的子節點；子節點作為下一級節點中的父節點并延伸直至到達最終的節點，最終的節點為起始坐標。

3.如權利要求2所述的基于區域劃分的農機作業路徑規劃方法，其特征在于，實現區域劃分時，除起始坐標點和終點坐標點外，每個節點只能作為一個父節點的子節點；每個節點都要遍歷到，即分解出的子區域空間為單連通區域。

4.如權利要求2所述的基于區域劃分的農機作業路徑規劃方法，其特征在于，實現區域劃分時，當父節點的子節點剛好為起始坐標點，但連接線中會被已連接的其他節點阻擋時，將作業區域的邊界線作為節點之間的連線形成新的子區域。

5.如權利要求2所述的基于區域劃分的農機作業路徑規劃方法，其特征在于，實現區域劃分時，以障礙物周邊的設定半徑為參考，形成在障礙物周邊的安全區域，每個安全區域具有設定的能耗權重。

6.如權利要求1所述的基于區域劃分的農機作業路徑規劃方法，其特征在于，起始坐標到達終點坐標的初始可行路徑群通過標準粒子群算法得到。

7.如權利要求1所述的基于區域劃分的農機作業路徑規劃方法，其特征在于，在子區域內進行路徑搜索，得到子區域內的最優路徑，通過對比得到最終的所需的最優可行路徑，具體為：

通過粒子群算法得到子區域內的最優路徑；

利用分數階微積分，更新粒子群算法的速度項；

在位置更新項中通過設定的能耗權重，更新粒子群算法的位置信息；

通過速度更新和位置更新，得到子區域內的最優路徑，在滿足需求或滿足最大迭代時，得到最終的最優可行路徑。

8.如權利要求7所述的基于區域劃分的農機作業路徑規劃方法，其特征在于，速度更新如下式所示：

其中，是每個有著質量的粒子加速度，f_t是適應度，f_best與f_worst分別表示粒子群當中最好和最差的適應度。為其他粒子對于當前粒子的力，ε為一個隨機數，L_ij是粒子之間的歐氏距離，是取決于常數g和α的引力常數，另外，t和T分別表示當前的迭代數和最大迭代數。

9.基于區域劃分的農機作業路徑規劃系統，其特征在于，包括：

信息采集模塊，被配置為：獲取農機作業區域大小和區域內的障礙物形成環境地圖信息；

信息處理模塊，被配置為：以農機位置作為起始坐標，倉庫位置為終點坐標，并根據獲取的環境地圖信息進行環境建模；

路徑規劃模塊，被配置為：得到起始坐標到達終點坐標的初始可行路徑群，將環境地圖信息中的障礙物視為圓形障礙物，根據其圓心坐標作為區域劃分中各子區域邊界的連接節點，以終點坐標作為初始節點向下一節點延伸，將初始節點與各個延伸的節點連接實現區域劃分，得到多組子區域并在子區域內進行路徑搜索，得到子區域內的最優路徑，經更新后得到最終的最優可行路徑。

10.一種計算機設備，其特征在于，包括存儲器、處理器及存儲在存儲器上并可在處理器上運行的計算機程序，所述處理器執行所述程序時實現如權利要求1-8任一項所述的基于區域劃分的農機作業路徑規劃方法中的步驟。