[发明专利]一种农用无人车辆地头转向的实时路径规划与控制方法

说明书

本发明公开了一种农用无人车辆地头转向的实时路径规划与控制方法，包括以下步骤：(1)车辆开始转弯并初始化设备；(2)实时获取车辆位置和航向信息，作为实时路径规划的输入信息；(3)通过输入信息生成以当前位置为起点的最短规划路线；(4)根据车辆当前所处阶段的位置与该阶段实时更新的结束点的距离判断是否发出停车指令；(5)若发出停车指令，则进入下一阶段；若未发出倒车指令，则回到步骤(2)，继续更新路线。本发明能有效解决已有转弯路线规划与控制在发生偏航后航迹长度增长、准确度降低和能耗增加的问题，同时解决操舵控制和加减速控制频繁的问题。

技术领域

本发明涉及农业机械自动化技术领域，具体涉及一种农用无人车辆地头转向的实时路径规划与控制方法。

背景技术

田间地头转向是指农用车辆从当前作物行驶出后，成功驶入下一作物行的过程。地头转向的自动控制是农用无人车辆自主路径规划和实现自动导航的重要组成部分之一。最大限度地减少地头转向所耗费的时间以及自适应选择最优的地头转向运动航迹是提高农业自动化作业效率的重要途径。

目前，农用无人车辆地头转向的路径规划与控制的相关研究着力于如何更准确地追踪路径，以及当车辆偏离路线后如何控制车辆回到规划路线上。然而，由于土壤环境、路面起伏、田块泥脚深度、车辆运行突发状况等因素的影响，车辆运行中侧滑造成的偏移和偏航是无法避免的。此时，如果仍然追踪原有的规划路线，车辆实际行走航迹与规划路线必然不同，造成一定的最终偏差和更长的航迹长度。同时，更长的航迹会导致能源的消耗增加。

与此同时，传统的根据既定转弯路线，进行循迹控制，存在频繁的操舵控制和加减速控制。频繁的机械控制会造成车辆零部件的机械疲劳和磨损，长时间的机械疲劳和磨损，会损伤农机零部件，缩短农机使用寿命，造成经济损失。

公告号为CN110440823B的专利说明书中公开了一种路径规划方法及路径规划系统，用于通过车辆当前位姿与目标位姿的距离的判断，选择对应的重新规划的连接方式，进行泊车的路径重新规划，进行误差消除，实现车辆平行泊车的准确性。本发明实施例方法包括：获取起点位姿和目标位姿；确定起点位姿和目标位姿的距离；若距离大于第一预置阈值，则将目标位姿朝着起点位姿的方向以第一转弯半径进行移动，得到第一当前位姿，第一转弯半径大于等于车辆的最小转弯半径；使用目标连接方法连接第一当前位姿和起点位姿，若成功则得到第一规划路径，第一规划路径包括起点位姿与第一当前位姿之间的路径，以及第一当前位姿与目标位姿之间的路径。所述根据所述起点位姿和所述目标位姿，使用所述目标连接方法，若失败之后，所述方法还包括：将所述起点位姿朝着所述目标位姿的方向以直线移动预置长度，得到第二当前位姿；使用所述目标连接方法连接所述第二当前位姿和所述目标位姿，若成功，则确定第三规划路径，所述第三规划路径包括所述起点位姿与所述第二当前位姿之间的路径，以及所述第二当前位姿与所述目标位姿之间的路径。

上述方案的路径规划方法针对于田间地头作物行间距狭窄，小于农用车辆最小转弯半径，不能一次性完成转弯的复杂农田环境，不能够很好的适用。

发明内容

本发明的目的在于提供一种农用无人车辆地头转向的实时路径规划与控制方法，能有效解决已有路线规划与控制在发生偏航后航迹长度增长、准确度降低和能耗增加的问题，同时解决操舵控制和加减速控制频繁的问题。

一种农用无人车辆地头转向的实时路径规划与控制方法，包括以下步骤：

(1)车辆开始转弯并初始化设备；

(2)实时获取车辆位置和航向信息，作为实时路径规划的输入信息；

(3)通过输入信息生成以当前位置为起点的最短规划路线；

(4)根据车辆当前所处阶段的位置与该阶段实时更新的结束点的距离判断是否发出停车指令；

(5)若发出停车指令，则进入下一阶段；若未发出停车指令，则回到步骤(2)，继续更新路线。