一种用于农机作业路径规划的农田分类方法及装置

本发明属于智能农机领域。

背景技术：

1、农田是指国家规定的必须保护的耕地，是农业生产的重要基础。按照土地利用方式的差异，农田可以分为耕地、林地、草地和水田；按照农田的地理位置和生态环境差异，农田可以分为平原农田、山地农田、草原农田和滩涂农田。这些农田分类方式，主要用于耕地资源管理与利用。

2、我国农田作业机械化率逐年提升，提质增效已成为推动农业机械化发展的长期目标。近年来，随着农田耕作方式信息化和自动化的快速发展，少人甚至无人操控的农机自动驾驶技术将是未来农田作业的发展趋势。预先规划行驶路径不仅是农机执行田间作业的前提，也是提高作业效率的重要手段。人工驾驶农机作业时，机手往往根据经验随机选择作业方向和行驶路径。对于缺乏经验的新机手，农田作业质量将会大打折扣；另外在复杂地块条件下，人工作业的质量和驾驶者的驾驶水平、操作经验休戚相关，驾驶者每次作业的路线都不尽相同，这会对田间作业的质量均匀度和作物产量产生不利影响，不利于田间作业的标准化。

3、农田地块的形状是影响农机作业路径规划的重要因素之一。目前，一些涉及农机路径规划方面的专利和文献常基于农田的几何形状，如一般四边形地块、凹多边形地块、凸多边形地块等。将农田地块分为凸形和非凸形是一种常见的策略。对于凸形地块，可按照预设的方向规划出全覆盖的农机作业路径。对于非凸形地块，一般需要将其分割为多个凸形区域，分别规划每个区域的作业路径。

4、按照土地利用方式、农田的地理位置和生态环境进行的农田分类方法不涉及地块形状，也没考虑到农机田间作业因素，显然不适用于农机作业路径规划。

5、按照农田凸凹几何形状进行的农田分类方法，对农机作业路径规划具有一定的适用性，但也存在不足之处。我国北方农田地貌形态一般较为规则，农田地块轮廓基本可以用几何模型表示，其中以规则多边形地况最为常见。但是，南方一些农田地块规模较小，会出现部分非凸形农田地块，对于这类农田再进行区域分割会直接导致农机转弯次数增多、作业难度增大、降低作业效率。

6、事实上，对于不规则的非凸形农田地块，有些地块需要进行区域分割，而有些则不需要进行区域分割，选择适合的参考方向是可以生成适于作业的全覆盖路径，实现农机在整个农田地块的连续作业，如果进行区域分割反而增加作业规划难度，降低作业效率。由此可见，对于农机作业路径规划而言，需要更合理的农田分类方法，仅仅根据地块几何的凹凸性进行分类存在明显的局限性。

技术实现思路

1、本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。

2、为此，本发明的第一个目的在于提出一种用于农机作业路径规划的农田分类方法，用于实现用于农机作业路径规划的农田地块分类。

3、为达上述目的，本发明第一方面实施例提出了一种用于农机作业路径规划的农田分类方法，包括：

4、获取农田的边界点数据，根据所述边界点数据构造表征农田地块的多边形；

5、对所述多边形的边按照边长从长到短进行排序，得到排序后的边集合；

6、对排序后的每一条边，在所述多边形内生成一组间隔相等的平行线，得到平行线集合；由所述多边形的范围与平行线间隔计算得到每一条边对应的平行线集合的数量；

7、遍历所述边集合中的每一条边，对所述每一条边对应的一组平行线集合进行判断，若所述边集合中的任意一条边满足预设条件，则所述多边形为规则型地块；若所述边集合中所有边均不满足预设条件，则所述多边形为分割型地块；

8、根据所述判断的结果输出所述农田的地块类型。

9、另外，根据本发明上述实施例的一种用于农机作业路径规划的农田方法还可以具有以下附加的技术特征：

10、进一步地，在本发明的一个实施例中，所述获取农田的边界点数据，包括：

11、根据gnss定位装置通过农机沿农田边界行驶一周采集多边形地块的顶点位置数据。

12、进一步地，在本发明的一个实施例中，所述由所述多边形的范围与平行线间隔计算得到每一条边对应的平行线集合的数量，包括：

13、对于排序后的每一条边ek，生成一组间隔距离为d的平行线集合lk＝{l1,l2,...,lmk}，共mk条；其中根据多边形的范围与平行线间隔d可以计算得到ek对应的平行线集合数量mk。

14、进一步地，在本发明的一个实施例中，所述遍历所述边集合中的每一条边，对所述每一条边对应的一组平行线集合进行判断，包括：

15、遍历多边形地块的边集合e中ek，对于每条边ek，依次遍历它对应的一组平行线集合lk，分别计算任意一条平行线li与地块边界的交点数量numi，并进行判断；

16、若对于任意一条li均满足numi<3，则所述多边形地块为规则型地块；

17、否则，继续判断其他边，直至完成所述边集合e中全部边的遍历；如果e中无法找到一条边ek，它的一组平行线lk无法全部满足条件numi<3，则该多边形地块为分割型地块。

18、进一步地，在本发明的一个实施例中，所述根据所述判断的结果输出所述农田的地块类型，还包括：

19、输出农机的作业方向。

20、为达上述目的，本发明第二方面实施例提出了一种用于农机作业路径规划的农田分类装置，包括以下模块：

21、获取模块，用于获取农田的边界点数据，根据所述边界点数据构造表征农田地块的多边形；

22、排序模块，用于对所述多边形的边按照边长从长到短进行排序，得到排序后的边集合；

23、生成模块，用于对排序后的每一条边，在所述多边形内生成一组间隔相等的平行线，得到平行线集合；由所述多边形的范围与平行线间隔计算得到每一条边对应的平行线集合的数量；

24、判断模块，用于遍历所述边集合中的每一条边，对所述每一条边对应的一组平行线集合进行判断，若所述边集合中的任意一条边满足预设条件，则所述多边形为规则型地块；若所述边集合中所有边均不满足预设条件，则所述多边形为分割型地块；

25、输出模块，用于根据所述判断的结果输出所述农田的地块类型。

26、进一步地，在本发明的一个实施例中，所述获取模块，还用于：

27、根据gnss定位装置通过农机沿农田边界行驶一周采集多边形地块的顶点位置数据。

28、进一步地，在本发明的一个实施例中，所述输出模块，还用于：

29、输出农机的作业方向。

30、为达上述目的，本发明第三方面实施例提出了一种计算机设备，其特征在于，包括存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时，实现如上所述的一种用于农机作业路径规划的农田分类方法。

31、为达上述目的，本发明第四方面实施例提出了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现如上所述的一种用于农机作业路径规划的农田分类方法。

32、本发明实施例提出的用于农机作业路径规划的农田分类方法，能够克服传统几何图形分类方法在处理一些非凸形地块时可能产生的分割问题，将规则型地块视为一个完整的单元进行路径规划，农机沿着图中所示平行线的方向作业，能够更加高效地覆盖整个地块，减少了转移和转弯作业的时间和成本，有效提高作业效率和作业连续性。

33、本技术附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本技术的实践了解到。