[发明专利]多层扫描时序空间轨迹面积的获取方法

摘要

本发明公开了一种多层扫描时序空间轨迹面积的获取方法，包括：对农机作业轨迹上运行轨迹点进行高斯‑克吕格投影；获取运行轨迹点坐标的第一外接矩形；针对每相邻的两个运行轨迹点的坐标，分别生成线缓冲区；扫描每个线缓冲区并栅格化，计算每个线缓冲区所覆盖的栅格面积之和，得到第一作业面积；再次扫描每个线缓冲区，对每个线缓冲区中未完全覆盖的栅格重新栅格化，计算每个线缓冲区所覆盖的栅格的面积之和，得到第二作业面积；第二作业面积与第一作业面积的差值的绝对值小于设定误差阈值时，将第二作业面积作为农机的实际作业面积。本发明具有算法实现简单、时间复杂度和空间复杂度较低、能满足不同计算精度的需求、适应于在线并发计算需求。

主权项

1.一种多层扫描时序空间轨迹面积的获取方法，其特征在于，包括如下步骤：A)对连续运行的农机作业轨迹上所有的运行轨迹点在高斯平面直角坐标系进行高斯‑克吕格投影，得到每个所述运行轨迹点在所述高斯平面直角坐标系下的坐标；B)获取所述运行轨迹点在所述高斯平面直角坐标系下的坐标的第一外接矩形，并得到所述第一外接矩形的最左下角坐标G_o(x_o,y_o)和最右上角坐标G_e(x_e,y_e)；x_o为所述第一外接矩形的最左下角的横坐标，y_o为所述第一外接矩形的最左下角的纵坐标，x_e为所述第一外接矩形的最右上角的横坐标，y_e为所述第一外接矩形的最右上角的纵坐标；C)针对所述农机作业轨迹中在时序上每相邻的两个运行轨迹点的坐标，分别生成对应的线缓冲区；D)扫描每个所述线缓冲区对其进行栅格化，计算每个所述线缓冲区所覆盖的栅格的面积之和，得到农机的第一作业面积；E)再次扫描每个所述线缓冲区，对每个所述线缓冲区中未完全覆盖的栅格重新进行栅格化，缩小其栅格大小，重新计算每个所述线缓冲区所覆盖的栅格的面积之和，得到所述农机的第二作业面积；F)判断所述农机的第二作业面积与所述农机的第一作业面积的差值的绝对值是否小于设定误差阈值，如是，将所述农机的第二作业面积作为所述农机的实际作业面积；否则，返回步骤E)；所述步骤A)进一步包括：A1)设连续运行的农机作业轨迹包含n个运行轨迹点P1，P2，......，Pn，所述运行轨迹点Pi的经纬度坐标为Pi(L，B)，其中，L表示经度，B表示纬度，i＝1,2,...,n，n为大于0的整数；A2)将所有的所述运行轨迹点在所述高斯平面直角坐标系中进行高斯‑克吕格投影，得到所述运行轨迹点在所述高斯平面直角坐标系下的坐标P′_i(x,y)，其中，x为高斯平面直角坐标横坐标，y为高斯平面直角坐标纵坐标，i＝1,2,...,n；所述步骤C)进一步包括：C1)按照时间顺序依次将相邻的两个所述运行轨迹点分别连接生成多个线段L_i，其中，i＝1,2,...,n‑1；C2)分别对每个所述线段L_i采用折线凸角圆弧生成法生成对应的线缓冲区B_i，所述线缓冲区B_i的起点采用平头拟合，终止点采用半圆拟合，所述线缓冲区B_i的半径为农机的作业宽度W的1/2；C3)将所述线缓冲区B_i的四个顶点连接起来形成封闭缓冲区域l_vi1‑vi2l_vi2‑vi3a_vi3‑vi4l_vi4‑vi1，其中，v_i1、v_i2、v_i3和v_i4为分别线缓冲区B_i的第一顶点、第二顶点、第三顶点和第四顶点，l_vi1‑vi2表示第一顶点v_i1至第二顶点v_i2的直线段，l_vi2‑vi3表示第二顶点v_i2至第三顶点v_i3的直线段，a_vi3‑vi4表示第三顶点v_i3至第四顶点v_i4的弧段，l_vi4‑vi1表示第四顶点v_i4至第一顶点v_i1的弧段；所述步骤D)进一步包括：D1)获取所述第一外接矩形的长度与宽度，初始化二维数组Array[row,col]＝0，所述二维数组Array[row,col]中的每个数组单元对应运行轨迹点所覆盖区域的栅格，其中，row＝|x_e‑x_o|*c/W+1，col＝|y_e‑y_o|*c/W+1，row为行，col为列，c为农机作业宽度所覆盖的栅格数，W为农机的作业宽度，x_o为所述第一外接矩形的最左下角的横坐标，y_o为所述第一外接矩形的最左下角的纵坐标，x_e为所述第一外接矩形的最右上角的横坐标，y_e为所述第一外接矩形的最右上角的纵坐标；D2)获取所述线缓冲区B_i的第二外接矩形，得到所述第二外接矩形的最左下角坐标G_io(x_io,y_io)和最右上角坐标G_ie(x_ie,y_ie)；x_io为所述第二外接矩形的最左下角的横坐标，y_io为所述第二外接矩形的最左下角的纵坐标，x_ie为所述第二外接矩形的最右下角的横坐标，y_ie为所述第二外接矩形的最右下角的纵坐标；D3)确定所述线缓冲区B_i所覆盖的栅格，即子数组其中，0≤r_io≤k≤r_ie≤row，x_io为所述第二外接矩形的最左下角的横坐标，y_io为所述第二外接矩形的最左下角的纵坐标，x_ie为所述第二外接矩形的最右下角的横坐标，y_ie为所述第二外接矩形的最右下角的纵坐标；D4)对所述线缓冲区B_i所覆盖的栅格，即子数组Array[k,j]对应的栅格，采用射线法依次判断所述子数组Array[k,j]对应的每个栅格的四个顶点是否在所述线缓冲区B_i的内部，如果所述子数组Array[k,j]对应的当前栅格Cell_kj的四个顶点都在所述线缓冲区B_i的内部，则令所述子数组Array[k,j]中对应所述当前栅格Cell_kj的数组元素值为1；如果所述子数组Array[k,j]对应的当前栅格Cell_kj的四个顶点都不在所述线缓冲区B_i的内部，令所述子数组Array[k,j]中对应所述当前栅格Cell_kj的数组元素值为0；如果所述子数组Array[k,j]对应的当前栅格Cell_kj的四个顶点中有一个、两个或三个在所述线缓冲区B_i的内部，令所述子数组Array[k,j]中对应所述当前栅格Cell_kj的数组元素值为0.5；D5)计算所有运行轨迹点所对应栅格的面积之和，即所述农机的第一作业面积其中，A_inc为所述农机的第一作业面积，inc为扫描次数，inc＝0。