路径规划方法、装置、电子设备和存储介质与流程

1.本发明涉及通信领域，具体涉及一种路径规划方法、装置、电子设备和存储介质。


背景技术：

2.在农业领域中，农机作业路径大致可以包括：顺向、横向以及对角线方向等。其中，对角线作业路径以行驶过程农机颠簸少、功耗低，耙地质量高，能填平沟垄等优点，被广泛应用。
3.在现有技术中，对角线作业主要是由人来完成的。具体的，驾驶员预先选定参照物，并以该参照物为基准，按照实际的驾驶经验手动驾驶农机完成对角线作业。
4.然而，在实现本发明的过程中，发明人发现：在实际情况下，作业区域(田地)形状各异，由驾驶员手动驾驶农机完成对角线作业，人为因素影响大，作业路径可能设置不合理，一旦发现作业路径不合理就需要重新修正作业路径，使得作业效率较低，并且，由于作业区域的形状各异，对于无作业边界约束的区域而言，驾驶员驾驶过程可能存在安全隐患。


技术实现要素：

5.为解决上述问题，本发明实施例提出了一种路径规划方法、装置、电子设备和存储介质，能够提高对角线作业效率以及安全性。
6.一方面，本发明实施例提供的路径规划方法，应用在自动驾驶过程中实现对角线作业，包括：根据预先获取的作业区域边界信息获取所述作业区域对应的规则作业区域，其中，所述规则作业区域在所述作业区域内；根据所述规则作业区域的边界信息以及预先获取的作业车辆初始位置信息，生成第一对角线作业路径path1；根据所述path1，生成所述规则作业区域内对角线作业路径集path＝{path1，path2，...，path
k
，...，path
n
}，其中，n>＝2，k∈[1,n]；确定所述path中每条path
k
的作业顺序；根据所述path以及每条所述path
k
的作业顺序完成路径规划。
[0007]
进一步地，所述根据所述规则作业区域的边界信息以及预先获取的作业车辆初始位置信息，生成第一对角线作业路径path1包括：根据所述作业车辆初始位置信息确定与所述规则作业区域的第一长边的第一夹角；根据所述第一夹角和所述作业车辆初始位置信息生成初始射线路径，获取所述初始射线路径与所述规则作业区域的第二长边的交点；在所述第二长边的交点上，采用镜面反射方式对所述初始射线路径进行反射，生成第二射线路径，获取所述第二射线路径与所述第一长边的交点；以此方法类推，直至生成的射线路径与所述第一长边和所述第二长边均无交点时结束，进而生成所述第一对角线作业路径path1。
[0008]
进一步地，所述路径规划方法还包括：根据预先获取的所述作业车辆的转弯半径和作业幅宽为所述path中每条path
k
生成转弯过渡路径；则所述根据所述path以及每条所述path
k
的作业顺序完成路径规划替换为：根据所述path、每条所述path
k
的作业顺序以及每条所述path
k
的转弯过渡路径完成路径规划。
[0009]
进一步地，所述路径规划方法还包括：在切换对角线作业路径时，采用dubins转向
方式，生成对角线路径切换过渡路径；则所述根据所述path以及每条所述path
k
的作业顺序完成路径规划替换为：根据所述path、每条所述path
k
的作业顺序以及所述对角线路径切换过渡路径完成路径规划。
[0010]
进一步地，所述路径规划方法还包括：对预先获取的各项参数进行完整性和合理性判断，当判断结果为不合理和/或不完整时，提示相关判断结果。
[0011]
另一方面，本发明实施例提供一种路径规划装置，应用在自动驾驶过程中实现对角线作业，包括：
[0012]
第一获取单元，用于根据预先获取的作业区域边界信息获取所述作业区域对应的规则作业区域，其中，所述规则作业区域在所述作业区域内；
[0013]
第一生成单元，用于根据所述第一获取单元获取的规则作业区域的边界信息以及预先获取的作业车辆初始位置信息，生成第一对角线作业路径path1；
[0014]
第二生成单元，用于根据所述第一生成单元生成的path1，生成所述第一获取单元获取的规则作业区域内对角线作业路径集path＝{path1，path2，...，path
k
，...，path
n
}，其中，n>＝2，k∈[1,n]；
[0015]
确定单元，用于确定所述第二生成单元生成的path中每条path
k
的作业顺序；
[0016]
规划单元，用于根据所述第二生成单元生成的path以及所述确定单元确定的每条所述path
k
的作业顺序完成路径规划。
[0017]
进一步地，所述第一生成单元包括：
[0018]
确定子单元，用于根据所述作业车辆初始位置信息确定与所述规则作业区域的第一长边的第一夹角；
[0019]
第一获取子单元，用于根据所述确定子单元获得的第一夹角和所述作业车辆初始位置信息生成初始射线路径，获取所述初始射线路径与所述规则作业区域的第二长边的交点；
[0020]
第二获取子单元，用于在所述第一获取子单元获取的第二长边的交点上，采用镜面反射方式对所述初始射线路径进行反射，生成第二射线路径，获取所述第二射线路径与所述第一长边的交点；
[0021]
生成子单元，用于以此方法类推，直至生成的射线路径与所述第一长边和所述第二长边均无交点时结束，进而生成所述第一对角线作业路径path1。
[0022]
进一步地，所述路径规划装置，还包括：
[0023]
第三生成单元，用于根据预先获取的所述作业车辆的转弯半径和作业幅宽为所述第二生成单元生成的path中每条path
k
生成转弯过渡路径；
[0024]
则，所述规划单元，具体用于根据所述第二生成单元生成的path、所述确定单元确定的每条所述path
k
的作业顺序以及所述第三生成单元生成的每条所述path
k
的转弯过渡路径完成路径规划。
[0025]
进一步地，所述路径规划装置，还包括：
[0026]
第四生成单元，用于在按照所述确定单元确定的每条path
k
的作业顺序切换对角线作业路径时，采用dubins转向方式，生成对角线路径切换过渡路径；
[0027]
则，所述规划单元，具体用于根据所述第二生成单元生成的path、所述确定单元确定的每条所述path
k
的作业顺序以及所述第四生成单元生成的对角线路径切换过渡路径完
成路径规划。
[0028]
进一步地，所述路径规划装置，还包括：
[0029]
判断单元，用于对预先获取的各项参数进行完整性和合理性判断，当判断结果为不合理和/或不完整时，提示相关判断结果。
[0030]
再一方面，本发明实施例提供一种电子设备，包括：
[0031]
至少一个处理器；以及，
[0032]
与所述至少一个处理器通信连接的存储器；其中，
[0033]
所述存储器存储有可被所述至少一个处理器执行的指令，所述指令被所述至少一个处理器执行，以使所述至少一个处理器能够执行以上所述的路径规划方法。
[0034]
再一方面，本发明实施例提供一种计算机可读存储介质，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以上所述的路径规划方法。
[0035]
本发明提供的路径规划方法、装置、电子设备和存储介质，其有益效果如下：
[0036]
1、由于可以根据预先获取的作业区域边界信息获取作业区域对应的规则作业区域，解决了现有技术中作业区域形状各异，可能造成作业过程存在安全隐患的问题，进一步地，使得本发明实施例提供的技术方案可以应用在不同形状的作业区域中，对作业区域没有限制，使得本发明实施例提供的技术方案应用范围更广泛，另外，由于规则作业区域在作业区域内，没有超出实际的作业区域范围，进一步保证了作业过程的安全性和可靠性；
[0037]
2、由于可以根据规则作业区域的边界信息以及预先获取的作业车辆初始位置信息，生成第一对角线作业路径path1，并且，根据path1，自动生成规则作业区域内对角线作业路径集path，使得本发明实施例提供的技术方案不需要对作业车辆的初始位置进行限定，灵活性更强；
[0038]
3、由于path以及每条path
k
的作业顺序均是自动生成的，解决了现有技术中由驾驶员选定参照物，再以参照物为基准手动完成对角线作业，造成作业路径可能设置不合理，作业效率低的问题，本发明实施例提供的技术方案，输入的信息均是客观存在的(如作业区域边界信息、作业车辆初始位置信息等)，避免了人为因素对路径规划的影响，使得路径规划更合理，进而提高了对角线作业效率。
[0039]
4、本发明实施例提供的技术方案整个路径规划过程人工干预率低，操作简单，便于实现，并且可以适用于各种地形、各种车辆条件，适用性更好。
附图说明
[0040]
通过阅读参照以下附图所作的对非限制性实施例所作的详细描述，本技术的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
[0041]
图1为本发明实施例提供的路径规划方法流程图；
[0042]
图2为图1所示的路径规划方法中作业区域的示意图；
[0043]
图3为图1所示的路径规划方法中步骤102的流程图；
[0044]
图4为根据图3所示的步骤102获得的第一对角线作业路径path1的示意图；
[0045]
图5为根据图3所示的步骤102获得的三条对角线作业路径的示意图；
[0046]
图6为根据图3所示的步骤102获得的全覆盖规则作业区域的对角线作业路径的示意图一；
[0047]
图7为根据图3所示的步骤102获得的全覆盖规则作业区域的对角线作业路径的示意图二；
[0048]
图8为本发明另一实施例提供的路径规划方法流程图；
[0049]
图9为图8所示的路径规划方法计算转弯过渡路径的示意图；
[0050]
图10为通过图8所示的路径规划方法获取的转弯过渡路径示意图；
[0051]
图11为本发明再一实施例提供的路径规划方法流程图；
[0052]
图12为通过图11所示的路径规划方法获得的全覆盖规则作业区域的对角线作业路径的示意图一；
[0053]
图13为通过图11所示的路径规划方法获得的全覆盖规则作业区域的对角线作业路径的示意图二；
[0054]
图14为本发明实施例提供的路径规划装置的结构示意图；
[0055]
图15为图14所示的路径规划装置中第一生成单元1402的结构示意图；
[0056]
图16为本发明另一实施例提供的路径规划装置的结构示意图；
[0057]
图17为本发明再一实施例提供的路径规划装置的结构示意图；
[0058]
图18为本发明实施例提供的电子设备的结构示意图。
具体实施方式
[0059]
下面结合附图和实施例对本技术作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释相关发明，而非对该发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与发明相关的部分。
[0060]
需要说明的是，在不冲突的情况下，本技术中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本技术。
[0061]
为了解决现有技术中对角线作业路径规划不合理导致作业效率低以及安全性差的问题，本发明实施例提供一种路径规划方法、装置、电子设备和存储介质。
[0062]
如图1所示，本发明一个实施例提供的路径规划方法，应用在自动驾驶过程中实现对角线作业，包括：
[0063]
步骤101，根据预先获取的作业区域边界信息获取作业区域对应的规则作业区域，其中，规则作业区域在作业区域内。
[0064]
在本实施例中，作业区域边界信息具体为作业区域的边界点集p＝{p1,p2,...,p
m
}，其中，m为边界点数量。该边界点集可以通过数字化无人机拍摄地图信息获取，也可以通过作业车辆沿作业区域的边界行驶采集获得，本实施例不对边界点集的具体获取方法进行限定，以上两种方法仅为举例，在实际的使用过程中还可以通过其他方式获得，此处不做一一赘述。
[0065]
为了使本领域技术人员能够更清楚地理解步骤101的具体实现方法，本实施例以m＝5，p＝{p1,p2,...,p5}，其中p1＝p5，构成如图2所示的四边形p1p2p3p4为例进行说明。
[0066]
在本实施例中，可以选取长边p1p4构建规则作业区域，具体地，步骤101可以包括：
[0067]
步骤1，根据公式(1.1)分别计算p2和p3到p1p4的距离。
[0068]
[0069]
其中，a、b、c为该直线方程对应的参数，x表示平面坐标下点的横轴值，y为平面坐标下纵坐标值。
[0070]
步骤2，根据公式(1.1)获取的结果，结合公式(1.2)分别获取p2和p3与p1p4的平行线；
[0071]
parallel(p1p4,p
k
)＝ax by c
k
k＝2,3
ꢀꢀ
(1.2)
[0072]
步骤3，根据公式(1.3)获取公式(1.2)生成的平行线与四边形p1p2p3p4边界的交点；
[0073]
p
insert
＝parallel(p1p4,p
k
)∩{p1,p2,...,p5}
ꢀꢀ
(1.3)
[0074]
步骤4，分别以四边形p1p2p3p4不同的边为初始按照以上步骤1-3所示的方法计算交点，获得规则作业区域。如图2所示，在本实施例中，规则作业区域p1p6p3p7为构成的封闭区域。
[0075]
需要说明的是，在实际情况中，按照以上方法在作业区域中可能获取多个规则作业区域，此时，为了最大化利用作业土地，可以在步骤4之后进一步地计算每个规则作业区域的面积，选取面积最大的规则作业区域作为最终的规则作业区域使用。
[0076]
进一步地，需要说明的是，以上方法仅为本实施例提供的一种获取规则作业区域的方法，在实际的使用过程中，还可以通过其他方式获取作业区域中的规则作业区域，例如通过图像识别的方式获取，此处不对每种方法进行一一赘述。
[0077]
步骤102，根据规则作业区域的边界信息以及预先获取的作业车辆初始位置信息，生成第一对角线作业路径path1。
[0078]
具体地，如图3所示，步骤102可以包括：
[0079]
步骤301，根据作业车辆初始位置信息确定与规则作业区域的第一长边的第一夹角。
[0080]
在本实施例中，可以预先存储初始位置信息与夹角信息的对应关系表，步骤301具体可以根据作业车辆初始位置信息从预先存储的对应关系表中查找与规则作业区域的第一长边的第一夹角。
[0081]
为了使本领域技术人员能够更清楚地理解本发明实施例提供的技术方案，如图4所示，规则作业区域为步骤101中p1p6p3p7构成的封闭矩形，其中，p1p7为第一长边。
[0082]
步骤302，根据第一夹角和作业车辆初始位置信息生成初始射线路径，获取初始射线路径与规则作业区域的第二长边的交点。
[0083]
如图4所示，p6p3为第二长边。在本实施例，步骤302具体可以通过如下公式(1.4)计算获得初始射线路径与规则作业区域的第二长边的交点：
[0084]
p
insert1
＝ray(p0,angle0)∩side
long1
ꢀꢀ
(1.4)
[0085]
其中，p0为作业车辆的初始位置；angle0为第一夹角，并且，范围在ray(p0,angle0)为初始射线路径；side
long1
为第二长边。
[0086]
步骤303，在第二长边的交点上，采用镜面反射方式对初始射线路径进行反射，生成第二射线路径，获取第二射线路径与第一长边的交点。
[0087]
在本实施例中，步骤303可以通过如下公式(1.5)获取第二射线路径：
[0088]
ray(p
insert1
,angle1)＝reflect(ray(p
insert1
,angle0))
ꢀꢀ
(1.5)
[0089]
通过如下公式(1.6)计算获得第二射线路径与第一长边的交点：
[0090]
p
insert2
＝ray(p
insert1
,angle1)∩side
long0
ꢀꢀ
(1.6)
[0091]
其中，side
long0
为第一长边。
[0092]
步骤304，以此方法类推，直至生成的射线路径与第一长边和第二长边均无交点时结束，进而生成第一对角线作业路径path1。
[0093]
在本实施例中，步骤304具体通过循环公式(1.4)-(1.6)所示的方法完成第一对角线作业路径path1。如图4所示，规则作业区域p1p6p3p7构成的封闭矩形中的对角作业路径即为第一对角线作业路径path1。
[0094]
当然，以上如图3所示的方法仅为步骤102的一种可行的实现方法，在实际的使用过程中还可以通过其他方法生成第一对角线作业路径path1，此处不对每种情况进行一一赘述。
[0095]
步骤103，根据path1，生成规则作业区域内对角线作业路径集path＝{path1，path2，...，path
k
，...，path
n
}，其中，n>＝2，k∈[1,n]。
[0096]
为了使本领域技术人员能够更清楚地理解步骤103提供的技术方案，本实施例以根据path1生成path2为例进行说明。
[0097]
在本实施例中，步骤103首先根据公式(1.7)获取初始射线路径的法线：
[0098][0099]
其中，x、y分别为平面坐标下的横纵轴值。
[0100]
然后，根据公式(1.8)获取初始射线路径的平行射线路径：
[0101]
pararay(p0,angle0)＝ray(p0,angle0) width*norm
ꢀꢀ
(1.8)
[0102]
其中，width*norm表示平行射线路径相对于初始射线路径的沿法线方向平移width距离，width为行驶车辆的作业幅宽。
[0103]
最后，通过如图3所示的方法计算获得path2。
[0104]
需要说明的是，由于path2是path1进行平移之后获得的，本实施例以path2是path1进行向右平移之后的为例进行说明。此时，要计算path2左侧的缺失路径，以pararay(p0,angle0)的反向作为射线的起始，进行反射生成路径，停止迭代条件与右侧一致(即：与第一长边和第二长边均无交点)，直到所有路径生成完全。
[0105]
在本实施例中，其他path
k
的生成方法与生成path2的方法相同，此处不再一一赘述。
[0106]
另外，需要说明的是，本实施例并不对每条对角线作业路径的平移距离进行限定，在实际的使用过程中，可以根据规则作业区域的具体作业条件设置每条对角线作业路径的平移距离。为了使本领域技术人员能够更清楚地理解本发明实施例提供的技术方案，如图5所示给出了三条对角线作业路径的示意图以供参考。
[0107]
进一步地，如图6和7所示，给出了两种不同作业车辆初始位置时，根据步骤103获取的对角线作业路径集path示意图。
[0108]
步骤104，确定path中每条pathk的作业顺序。
[0109]
在本实施例中，步骤104可以通过path1的最后一小段路径通过式(1.9)计算得到与其他路径集最后一段路径的交点，选择交点距path1结尾点最近的一个路径作为下一条转向的路径。
[0110]
{p
insert1
,...,p
insert2
}＝path1∩{path2,...,path
n
}
ꢀꢀ
(1.9)
[0111]
第二条对角线作业路径是从尾部到首部进行作业的，在实际第二条对角线路径作业完成后，转向实际第三条对角线作业时，其计算的是首部点的交点。且当{p
insert1
,...,p
insert2
}为空时，说明不存在任一路径与当前路径存在交点，则直接计算距离当前行驶路径的标志点(首点或尾点)最近的那条路径作为转向路径。
[0112]
当然，以上的方法仅为具体的举例说明，在实际的使用过程中，也可以采用其他方法确定每条path
k
的作业顺序，例如：可以由人为指定每条path
k
的作业顺序，也可以按照其他的需求设置每条path
k
的作业顺序，此处不做一一赘述。
[0113]
步骤105，根据path以及每条path
k
的作业顺序完成路径规划。
[0114]
本发明提供的路径规划方法，其有益效果如下：
[0115]
1、由于可以根据预先获取的作业区域边界信息获取作业区域对应的规则作业区域，解决了现有技术中作业区域形状各异，可能造成作业过程存在安全隐患的问题，进一步地，使得本发明实施例提供的技术方案可以应用在不同形状的作业区域中，对作业区域没有限制，使得本发明实施例提供的技术方案应用范围更广泛，另外，由于规则作业区域在作业区域内，没有超出实际的作业区域范围，进一步保证了作业过程的安全性和可靠性；
[0116]
2、由于可以根据规则作业区域的边界信息以及预先获取的作业车辆初始位置信息，生成第一对角线作业路径path1，并且，根据path1，自动生成规则作业区域内对角线作业路径集path，使得本发明实施例提供的技术方案不需要对作业车辆的初始位置进行限定，灵活性更强；
[0117]
3、由于path以及每条pathk的作业顺序均是自动生成的，解决了现有技术中由驾驶员选定参照物，再以参照物为基准手动完成对角线作业，造成作业路径可能设置不合理，作业效率低的问题，本发明实施例提供的技术方案，输入的信息均是客观存在的(如作业区域边界信息、作业车辆初始位置信息等)，避免了人为因素对路径规划的影响，使得路径规划更合理，进而提高了对角线作业效率。
[0118]
4、本发明实施例提供的技术方案整个路径规划过程人工干预率低，操作简单，便于实现，并且可以适用于各种地形、各种车辆条件，适用性更好。
[0119]
如图8所示，本发明另一实施例还提供一种路径规划方法，该方法与图1所示的基本相同，其区别在于，本实施例提供的路径规划方法，还包括：
[0120]
步骤106，根据预先获取的作业车辆的转弯半径和作业幅宽为path中每条path
k
生成转弯过渡路径。
[0121]
需要说明的是，本实施例所述的步骤106可以发生在步骤103和步骤105之间的任意位置，为了方便本领域技术人员对本技术方案的理解，下面以步骤106发生在步骤103之后步骤104之前为例进行说明。
[0122]
为了使本领域技术人员能够更清楚地理解步骤106的具体实现方法，如图9所示，以图4中p0p
insert1
p
insert2
构成的路径为例进行说明。在图9中，p8和p9为p0p
insert1
p
insert2
构成的路径的过渡节点；o为过渡圆心；α为p0p
insert1
p
insert2
构成的路径在p
insert1
的转向夹角；turnwidth为过渡半径，其长度是由作业车辆的转弯半径和作业幅宽决定的。
[0123]
此时，步骤106可以包括：
[0124]
首先，通过如下公式(1.10)计算过渡弧p8p9上最顶点与p
insert1
之间的距离。
[0125][0126]
其中，minr为车辆的最小转弯半径值。
[0127]
其次，通过如下公式(1.11)计算p0p
insert1
p
insert2
构成的平面坐标系下中间角度值。
[0128][0129]
其中，x(p0)和y(p0)分别为p0的横坐标和纵坐标；x(p
insert1
)和y(p
insert1
)分别为p
insert1
的横坐标和纵坐标；x(p8)和y(p8)分别为(p8)的横坐标和纵坐标。
[0130]
第三，根据dis、θ和作业车辆的幅宽width，获取转弯过渡路径。
[0131]
具体地，当时，通过如下公式(1.12)计算圆心o、p8和p9的坐标：
[0132][0133]
当时，通过如下公式(1.13)计算圆心o、p8和p9的坐标：
[0134][0135]
根据以上公式(1.12)或(1.13)获得的o、p8和p9的坐标，通过如下公式(1.14)-(1.17)计算过渡弧p8p9上的点集t的坐标，由点集t构成转弯过渡路径。
[0136][0137][0138]
arc_len＝|θ
1-θ2|*π*|turnwidth|
ꢀꢀ
(1.16)
[0139]
[0140]
其中，θ1θ2分别是p8、p9与o的夹角，arc_len为对应的弧长，得到弧长后以stepsize为采样间隔，均分成n个点。得到的点集t
n
即为每一小段路径的过渡路径。
[0141]
为了使本领域技术人员能够更清楚地理解本发明实施例提供的技术方案，如图10所示，在不同幅宽和不同转弯半径下，通过步骤106获得的转弯过渡路径示意图。
[0142]
此时，图1中的步骤105替换为步骤105’，根据path、每条path
k
的作业顺序以及每条path
k
的转弯过渡路径完成路径规划。
[0143]
本实施例提供的技术方案在达到图1所示的技术方案带来的有益效果基础上，由于可以获取每条path
k
的转弯过渡路径，使得本发明实施例提供的技术方案在转弯时也可以自动完成驾驶工作，无需人为参与，降低了人为参与造成的风险，另外，由于转弯过渡路径是根据转弯半径和作业幅宽计算获取的，使转弯过度路径设计的更合理，能够满足不同作业车辆的需求。
[0144]
如图11所示，本发明再一实施例还提供一种路径规划方法，该方法与图1所示的基本相同，其区别在于，本实施例提供的路径规划方法，还包括：
[0145]
步骤107，在切换对角线作业路径时，采用dubins转向方式，生成对角线路径切换过渡路径。
[0146]
需要说明的是，在本实施例中，切换对角线作业路径的情况大致分为两种：
[0147]
一种是，两条对角线路径在切换时，有交点，此时对角线路径切换过渡路径的计算方法可以参考图8所示的技术方案中步骤106所述，此处不再赘述。
[0148]
另外，需要注意一种特殊情况，即有交点时需要额外判断得到的切点p8p9是否超出了p0p
insert1
、p
insert1
p
insert2
线段内的位置，若超出则说明小段路径不适合该切换，需采用步骤107提供的dubins的方式进行转向。
[0149]
另一种是，两条对角线路径在切换时，无交点，此时，按照步骤107提供的方法生成对角线路径切换过渡路径。
[0150]
在实际的使用过程中，采用dubins转向方式生成的对角线路径切换过渡路径的约束，总共分为6种转向形式，为了使本领域技术人员能够更清楚地理解本发明实施例提供的技术方案，下面以c
r
c
l
c
r
模式转向为例进行说明。
[0151]
c
r
c
l
c
r
模式转向的数学模型如公式(1.18)和(1.19)所示：
[0152][0153]
d
all
＝d1 d2 d3＝θ
s-θ
e
2d2ꢀꢀ
(1.19)
[0154]
其中，d
s-e
为转向出入射点的欧式距离值，θ
s
、θ
e
为出入射转向角，mod(θ
x
,2π)为对θ
x
除2π取余。根据式(1.18)、(1.19)的计算方式，将所有满足最小转弯半径的轨迹推算都归一化到单位转向圆(即转向圆半径为1)的情景进行处理，进而各分段的长度的计算可以通过mod(θ
x
,2π)进行求解，在得到单位转向圆转向路径后，进行反归一化可以得到实际计算的路径。
[0155]
此时，图1中的步骤105替换为步骤105”，根据path、每条path
k
的作业顺序以及对角线路径切换过渡路径完成路径规划。
[0156]
通过本实施例提供的技术方案获得的作业路径可以参见如图12和13所示。
[0157]
本实施例提供的技术方案在达到图1所示的技术方案带来的有益效果基础上，由于可以获取对角线路径切换过渡路径，使得本发明实施例提供的技术方案在切换对角线作业路径时也可以自动完成驾驶工作，无需人为参与，降低了人为参与造成的风险，另外，由于对角线路径切换过渡路径是根据转弯半径和作业幅宽计算获取的，使对角线路径切换过渡路径设计的更合理，能够满足不同作业车辆的需求。
[0158]
本发明再一实施例还提供一种路径规划方法，该方法在图1、图8或者图11提供的技术方案基础上，还包括对预先获取的各项参数进行完整性和合理性判断，当判断结果为不合理和/或不完整时，提示相关判断结果的步骤。
[0159]
在本实施例中，对预先获取的各项参数进行完整性和合理性判断，可以包括：
[0160]
1、逻辑合理性
[0161]
例如：预先获取的作业区域边界信息指示作业区域为封闭区域，又如：作业车辆初始位置信息指示作业车辆位置在作业区域内部等。
[0162]
2、数据完整性
[0163]
例如：如图1、图8或者图11提供的技术方案中各项预先获取的数据应该完整，缺一不可。
[0164]
3、数据合理性
[0165]
例如：作业车辆的实际宽度应在几米到几十米范围内，作业幅宽也应该处于几米到几十米范围内。
[0166]
当然，以上所涉及到的内容仅为具体的举例，在实际的使用过程中还可以对其他相关参数进行完整性和合理性判断，此处不再一一赘述。
[0167]
另外，本发明实施例不对预先获取的各项参数进行具体的限制，在实际的使用过程中，预先获取的各项参数可以为路径规划所需的任何参数。
[0168]
本发明实施例提供的技术方案在达到图1、图8或者图11提供的技术方案带来的有益效果基础上，由于可以对预先获取的各项参数进行完整性和合理性判断，当判断结果为不合理和/或不完整时，提示相关判断结果，使得在进行路径规划前就可以发现数据错误并进行及时修正，避免由于输入的数据错误造成规划路径不合理或者不可行，需要重新进行路径规划的问题，提高了路径规划效率，进一步提高了采用该路径规划进行自动驾驶作业的效率。
[0169]
如图14所示，本发明实施例提供一种路径规划装置，应用在自动驾驶过程中实现对角线作业，包括：
[0170]
第一获取单元1401，用于根据预先获取的作业区域边界信息获取所述作业区域对应的规则作业区域，其中，所述规则作业区域在所述作业区域内；
[0171]
第一生成单元1402，用于根据所述第一获取单元1401获取的规则作业区域的边界信息以及预先获取的作业车辆初始位置信息，生成第一对角线作业路径path1；
[0172]
第二生成单元1403，用于根据所述第一生成单元1402生成的path1，生成所述第一获取单元获取的规则作业区域内对角线作业路径集path＝{path1，path2，...，path
k
，...，
path
n
}，其中，n>＝2，k∈[1,n]；
[0173]
确定单元1404，用于确定所述第二生成单元1403生成的path中每条path
k
的作业顺序；
[0174]
规划单元1405，用于根据所述第二生成单元1403生成的path以及所述确定单元1404确定的每条所述path
k
的作业顺序完成路径规划。
[0175]
进一步地，如图15所示，所述第一生成单元1402包括：
[0176]
确定子单元1501，用于根据所述作业车辆初始位置信息确定与所述规则作业区域的第一长边的第一夹角；
[0177]
第一获取子单元1502，用于根据所述确定子单元1501获得的第一夹角和所述作业车辆初始位置信息生成初始射线路径，获取所述初始射线路径与所述规则作业区域的第二长边的交点；
[0178]
第二获取子单元1503，用于在所述第一获取子单元1502获取的第二长边的交点上，采用镜面反射方式对所述初始射线路径进行反射，生成第二射线路径，获取所述第二射线路径与所述第一长边的交点；
[0179]
生成子单元1504，用于以此方法类推，直至生成的射线路径与所述第一长边和所述第二长边均无交点时结束，进而生成所述第一对角线作业路径path1。
[0180]
如图16所示，本发明另一实施例还提供一种路径规划装置，该装置与如图14所示的基本相同，区别在于，还包括：
[0181]
第三生成单元1406，用于根据预先获取的所述作业车辆的转弯半径和作业幅宽为所述第二生成单元1403生成的path中每条path
k
生成转弯过渡路径；
[0182]
则，所述规划单元1405，具体用于根据所述第二生成单元1403生成的path、所述确定单元1404确定的每条所述path
k
的作业顺序以及所述第三生成单元1406生成的每条所述path
k
的转弯过渡路径完成路径规划。
[0183]
如图17所示，本发明再一实施例还提供一种路径规划装置，该装置与如图14所示的基本相同，区别在于，还包括：
[0184]
第四生成单元1407，用于在按照所述确定单元1404确定的每条path
k
的作业顺序切换对角线作业路径时，采用dubins转向方式，生成对角线路径切换过渡路径；
[0185]
则，所述规划单元1405，具体用于根据所述第二生成单元1403生成的path、所述确定单元1404确定的每条所述path
k
的作业顺序以及所述第四生成单元1407生成的对角线路径切换过渡路径完成路径规划。
[0186]
进一步地，在如图14、16或17所示的本发明实施例提供的路径规划装置中，还可以包括：判断单元，用于对预先获取的各项参数进行完整性和合理性判断，当判断结果为不合理和/或不完整时，提示相关判断结果。
[0187]
本发明实施例提供的路径规划装置的具体实现方法可以参见本发明实施例提供的路径规划方法所示，此处不再一一赘述。
[0188]
本发明提供的路径规划装置，其有益效果如下：
[0189]
1、由于可以根据预先获取的作业区域边界信息获取作业区域对应的规则作业区域，解决了现有技术中作业区域形状各异，可能造成作业过程存在安全隐患的问题，进一步地，使得本发明实施例提供的技术方案可以应用在不同形状的作业区域中，对作业区域没
有限制，使得本发明实施例提供的技术方案应用范围更广泛，另外，由于规则作业区域在作业区域内，没有超出实际的作业区域范围，进一步保证了作业过程的安全性和可靠性；
[0190]
2、由于可以根据规则作业区域的边界信息以及预先获取的作业车辆初始位置信息，生成第一对角线作业路径path1，并且，根据path1，自动生成规则作业区域内对角线作业路径集path，使得本发明实施例提供的技术方案不需要对作业车辆的初始位置进行限定，灵活性更强；
[0191]
3、由于path以及每条path
k
的作业顺序均是自动生成的，解决了现有技术中由驾驶员选定参照物，再以参照物为基准手动完成对角线作业，造成作业路径可能设置不合理，作业效率低的问题，本发明实施例提供的技术方案，输入的信息均是客观存在的(如作业区域边界信息、作业车辆初始位置信息等)，避免了人为因素对路径规划的影响，使得路径规划更合理，进而提高了对角线作业效率。
[0192]
4、本发明实施例提供的技术方案整个路径规划过程人工干预率低，操作简单，便于实现，并且可以适用于各种地形、各种车辆条件，适用性更好。
[0193]
如图18所示，本发明实施例还提供一种电子设备，包括：
[0194]
至少一个处理器1801；以及，
[0195]
与所述至少一个处理器1801通信连接的存储器1802；其中，
[0196]
所述存储器1802存储有可被所述至少一个处理器1801执行的指令，所述指令被所述至少一个处理器1801执行，以使所述至少一个处理器1801能够执行如图1、8或者11所述的路径规划方法。
[0197]
本发明提供的电子设备，其有益效果如下：
[0198]
1、由于可以根据预先获取的作业区域边界信息获取作业区域对应的规则作业区域，解决了现有技术中作业区域形状各异，可能造成作业过程存在安全隐患的问题，进一步地，使得本发明实施例提供的技术方案可以应用在不同形状的作业区域中，对作业区域没有限制，使得本发明实施例提供的技术方案应用范围更广泛，另外，由于规则作业区域在作业区域内，没有超出实际的作业区域范围，进一步保证了作业过程的安全性和可靠性；
[0199]
2、由于可以根据规则作业区域的边界信息以及预先获取的作业车辆初始位置信息，生成第一对角线作业路径path1，并且，根据path1，自动生成规则作业区域内对角线作业路径集path，使得本发明实施例提供的技术方案不需要对作业车辆的初始位置进行限定，灵活性更强；
[0200]
3、由于path以及每条path
k
的作业顺序均是自动生成的，解决了现有技术中由驾驶员选定参照物，再以参照物为基准手动完成对角线作业，造成作业路径可能设置不合理，作业效率低的问题，本发明实施例提供的技术方案，输入的信息均是客观存在的(如作业区域边界信息、作业车辆初始位置信息等)，避免了人为因素对路径规划的影响，使得路径规划更合理，进而提高了对角线作业效率。
[0201]
4、本发明实施例提供的技术方案整个路径规划过程人工干预率低，操作简单，便于实现，并且可以适用于各种地形、各种车辆条件，适用性更好。
[0202]
本发明实施例还提供一种算机可读存储介质，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1、8或者11所述的路径规划方法。
[0203]
本发明提供的计算机可读存储介质，其有益效果如下：
[0204]
1、由于可以根据预先获取的作业区域边界信息获取作业区域对应的规则作业区域，解决了现有技术中作业区域形状各异，可能造成作业过程存在安全隐患的问题，进一步地，使得本发明实施例提供的技术方案可以应用在不同形状的作业区域中，对作业区域没有限制，使得本发明实施例提供的技术方案应用范围更广泛，另外，由于规则作业区域在作业区域内，没有超出实际的作业区域范围，进一步保证了作业过程的安全性和可靠性；
[0205]
2、由于可以根据规则作业区域的边界信息以及预先获取的作业车辆初始位置信息，生成第一对角线作业路径path1，并且，根据path1，自动生成规则作业区域内对角线作业路径集path，使得本发明实施例提供的技术方案不需要对作业车辆的初始位置进行限定，灵活性更强；
[0206]
3、由于path以及每条path
k
的作业顺序均是自动生成的，解决了现有技术中由驾驶员选定参照物，再以参照物为基准手动完成对角线作业，造成作业路径可能设置不合理，作业效率低的问题，本发明实施例提供的技术方案，输入的信息均是客观存在的(如作业区域边界信息、作业车辆初始位置信息等)，避免了人为因素对路径规划的影响，使得路径规划更合理，进而提高了对角线作业效率。
[0207]
4、本发明实施例提供的技术方案整个路径规划过程人工干预率低，操作简单，便于实现，并且可以适用于各种地形、各种车辆条件，适用性更好。
[0208]
以上描述仅为本技术的较佳实施例以及对所运用技术原理的说明。本领域技术人员应当理解，本技术中所涉及的发明范围，并不限于上述技术特征的特定组合而成的技术方案，同时也应涵盖在不脱离所述发明构思的情况下，由上述技术特征或其等同特征进行任意组合而形成的其它技术方案。例如上述特征与本技术中公开的(但不限于)具有类似功能的技术特征进行互相替换而形成的技术方案。