[发明专利]一种基于风向的农用无人空气动力船路径规划方法

说明书

本发明公开一种基于风向的农用无人空气动力船路径规划方法，包括步骤：获取水田边缘角点的位置坐标信息；根据空气动力船的转弯半径和水稻种植情况，设定作业区域距离水田边缘的安全距离；利用风向传感器监测风向信息，并对风向作标准值处理；根据风向信息，设定空气动力船在作业区域内的初始路径方向、初始转向和路径行间距；寻找距离首条路径最近的水田边缘角点，建立过该角点并与初始路径方向平行的直线；根据初始转向和路径行间距，在作业区域内规划n条与上述直线平行的路径，当路径与作业区域的边界交点小于2时，完成作业区域内的路径规划。本发明可以大幅度降低外界风对无人空气动力船航向的干扰，减小航行中的侧向漂移。

技术领域

本发明涉及路径规划领域，尤其是涉及一种基于风向的农用无人空气动力船路径规划方法。

背景技术

近年来，人口老龄化问题和农业从业人口短缺问题严重制约了我国农业的可持续发展。然而，随着计算机技术，传感器技术的空前发展，一系列的自动化农业机械被研发出来，甚至推向市场。智慧农业的理念已经开始初步成为现实。其中无人化农机的路径规划问题是其中的一个热点研究领域。

现阶段，农机的田间路径规划方案主要分为区域性路径规划方案和全局性路径规划方案。区域性路径规划是利用装载在农机上的摄像头或者激光、超声波，雷达等传感器对农机周围环境进行探测，获取对应的农田环境特征信息后，实时规划农机作业路径。全局性路径规划是利用全球定位系统对农田进行几何划分，根据农作物种植情况，进行作业路径规划。考虑到便于农作物的田间管理，目前绝大部分路径规划的具体方案是使农机沿着作物行的方向进行作业。

上述现有农机路径规划方案针对拖拉机、插秧机、收割机等传统农机是满足具体的导航作业要求的。但对于应用于稻田等浅水环境下的农用无人空气动力船而言，很难满足对高精度导航的需求。无人空气动力船是利用置于船体上部的内燃机或电动机带动空气螺旋桨产生动力的硬质平底船。由于，其全部的动力装置都在水面以上，船体吃水深度特别浅，抵抗外界风扰能力差。当按照传统的沿作物行路径规划时，较强的外界风作用在空气动力船船体上，可改变船速和航向，并引起明显的侧向漂移。这对空气动力船的精确导航是极其不利的。

发明内容

在按照传统的沿作物行的路径规划时，较强的外界风作用在空气动力船船体上，可改变船速和航向，并引起明显的侧向漂移。针对该技术问题，本发明的目的是提供一种基于风向的农用无人空气动力船路径规划方法，以大幅度降低外界风对无人空气动力船航向的干扰，减小航行中的侧向漂移。

为达到上述目的，本发明采用下述技术方案：

一种基于风向的农用无人空气动力船路径规划方法，包括步骤：

(1)获取水田的边缘角点的位置坐标信息；

(2)根据空气动力船的转弯半径和水稻种植情况，设定作业区域距离水田边缘的安全距离；

(3)利用风向传感器监测风向，并对风向作标准值处理；

(4)根据风向的标准值信息，设定空气动力船在作业区域内的初始路径方向θ_firstPath、初始转向和路径行间距d_space；

(5)确定距离首条路径最近的水田边缘角点p₁，建立过水田边缘角点p₁并与初始路径方向θ_firstPath平行的直线；

(6)根据初始转向和路径行间距d_space，在所述作业区域内规划n条与所述直线平行的路径，当路径与作业区域的边界交点小于2时，完成作业区域内的路径规划。

作为优选的，在步骤(1)中，利用GPS接收机定位水田边缘角点的经纬度坐标信息，为了实现精确的路径规划，需要将经纬度坐标转换到通用横墨卡托坐标系。