本發(fā)明涉及水產(chǎn)養(yǎng)殖自動(dòng)投飼領(lǐng)域，特別是河蟹養(yǎng)殖的自動(dòng)投飼。
背景技術(shù)：
：河蟹是我國(guó)重要的淡水蟹類，其肉質(zhì)鮮美、營(yíng)養(yǎng)豐富，深得廣大消費(fèi)者的青睞。近年來(lái)，隨著市場(chǎng)需求的不斷增加，河蟹的養(yǎng)殖規(guī)模也日益擴(kuò)大，給漁民們帶來(lái)了良好的經(jīng)濟(jì)效益。在河蟹的養(yǎng)殖過(guò)程中，喂料投餌是一項(xiàng)十分重要的工作，然而，由于河蟹爬行緩慢且活動(dòng)范圍有限，只能在自身附近的區(qū)域內(nèi)覓食。餌料的投放不均會(huì)導(dǎo)致局部餌料過(guò)多或者過(guò)少，餌料過(guò)多時(shí)不僅會(huì)造成餌料的浪費(fèi)，還會(huì)造成河蟹的過(guò)度集中，導(dǎo)致局部溶解氧的過(guò)度消耗，從而引起水質(zhì)環(huán)境的惡化；餌料過(guò)少時(shí)又會(huì)降低河蟹的攝食量并引起河蟹的打斗，最終造成河蟹的傷亡，降低河蟹的品質(zhì)和產(chǎn)量。目前，河蟹養(yǎng)殖過(guò)程中主要采用三種投餌方式：一是通過(guò)人工撐船投料，這種方式完全依靠經(jīng)驗(yàn)，費(fèi)時(shí)費(fèi)力，效率低下；二是通過(guò)投餌機(jī)定點(diǎn)投喂，這種方式雖然可以做到定時(shí)定量投喂，但是只能固定在某一地點(diǎn)，缺乏靈活性，無(wú)法覆蓋整個(gè)池塘；三是通過(guò)船載投餌機(jī)投喂，這種投喂方式雖然可以在一定程度上節(jié)省人力并且增大投喂面積，但是每次的投喂路線和投喂量都具有很大的隨機(jī)性。同時(shí)，市面上的投餌機(jī)大多使用振動(dòng)電機(jī)作為下料裝置，使用一個(gè)或多個(gè)拋盤(pán)作為拋灑裝置，餌料的分布區(qū)域?yàn)橐粋€(gè)不均勻的扇面，無(wú)法保證餌料均勻地落在池塘內(nèi)。隨著農(nóng)業(yè)電氣化、自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展，出現(xiàn)了一些自動(dòng)或半自動(dòng)的投餌設(shè)備，如申請(qǐng)?zhí)枮?01510614663.7的專利“移動(dòng)式自動(dòng)投餌機(jī)及投料方法”可以沿著池塘邊緣進(jìn)行移動(dòng)式自動(dòng)投餌，在一定程度上解決了定點(diǎn)式投餌機(jī)覆蓋面積小的問(wèn)題。但是這種方法需要在池塘邊緣鋪設(shè)環(huán)形滑道，成本較高，并且無(wú)法方便地將設(shè)備移植到其它池塘，同時(shí)，當(dāng)池塘面積較大時(shí)，該投餌機(jī)無(wú)法覆蓋到池塘的中心區(qū)域，浪費(fèi)了池塘的養(yǎng)殖空間；申請(qǐng)?zhí)枮?2229989.0的專利“遙控自動(dòng)投餌船”可使用遙控器進(jìn)行遠(yuǎn)程操作，但是其路線完全依靠人工經(jīng)驗(yàn)，且其載料量較小，無(wú)法完成大面積的池塘投餌作業(yè)。技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，本發(fā)明提供了一種自主導(dǎo)航河蟹養(yǎng)殖投餌裝置及均勻投餌方法。本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：一種自主導(dǎo)航河蟹養(yǎng)殖投餌裝置，包括明輪動(dòng)力投餌船體、氣動(dòng)風(fēng)送投餌裝置和電氣控制裝置；所述氣動(dòng)風(fēng)送投餌裝置和所述電氣控制裝置均設(shè)置在所述船體上；所述電氣控制裝置與所述氣動(dòng)風(fēng)送投餌裝置相連；所述氣動(dòng)風(fēng)送投餌裝置包括自動(dòng)投餌機(jī)、風(fēng)機(jī)和氣體分流器；所述風(fēng)機(jī)通過(guò)輸氣干管與所述氣體分流器相連，所述氣體分流器通過(guò)若干個(gè)輸氣支管與自動(dòng)投餌機(jī)相連；所述自動(dòng)投餌機(jī)包括餌料箱；所述餌料箱的內(nèi)部底端設(shè)置有若干個(gè)喂料漏斗；每個(gè)喂料漏斗下端均安裝有餌料開(kāi)度閥門(mén)；所述餌料開(kāi)度閥門(mén)與三通接頭的一端相連，所述三通接頭的另外兩端分別連接導(dǎo)料管和輸氣支管；所述導(dǎo)料管連接出料管；所述輸氣支管連接所述氣體分流器；所述餌料開(kāi)度閥門(mén)的開(kāi)度由閥門(mén)電機(jī)控制器控制，用于調(diào)節(jié)出料管流出餌料的流量；所述電氣控制裝置包括ARM9控制板、上位機(jī)通訊裝置、GPS/INS組合導(dǎo)航裝置、明輪驅(qū)動(dòng)器；所述上位機(jī)通訊裝置、GPS/INS組合導(dǎo)航裝置、明輪驅(qū)動(dòng)器均與所述ARM9控制板相連；所述上位機(jī)通訊裝置用于ARM9控制板和上位機(jī)之間進(jìn)行通訊；所述GPS/INS組合導(dǎo)航裝置用于獲取船體的位置信息；所述ARM9控制板根據(jù)船體的位置信息，通過(guò)控制與明輪推進(jìn)器的電機(jī)相連的明輪驅(qū)動(dòng)器實(shí)行控制船體的航行軌跡；所述ARM9控制板還與所述氣體分流器和閥門(mén)電機(jī)控制器相連，用于控制輸氣支管的氣體流量和出料管流出的餌料流量。進(jìn)一步地，所述氣動(dòng)風(fēng)送投餌裝置安裝在明輪動(dòng)力投餌船體的尾部；所述電氣控制裝置安裝在明輪動(dòng)力投餌船體的頭部；所述電氣控制裝置的底部設(shè)有蓄電池，為整個(gè)投餌裝置提供動(dòng)力。進(jìn)一步地，所述氣動(dòng)風(fēng)送投餌裝置通過(guò)底座支架固定安裝在明輪動(dòng)力投餌船體的尾部；所述電氣控制裝置通過(guò)設(shè)備安裝板安裝在所述明輪動(dòng)力投餌船體的頭部；所述出料管通過(guò)金屬支架固定在所述底座支架上。進(jìn)一步地，所述若干個(gè)喂料漏斗均勻并列設(shè)置，且與船體縱軸平行；所述出料管的通道半徑沿出料方向由小變大；所述出料管間隔為0.5m等距離分布。進(jìn)一步地，所述餌料箱的外部底端安裝有壓力傳感器，用于測(cè)量剩余餌料的重量；所述壓力傳感器與所述ARM9控制板相連，所述ARM9控制板在剩余餌料不足時(shí)，控制蜂鳴器進(jìn)行報(bào)警。本發(fā)明還提出了一種河蟹養(yǎng)殖的均勻投餌方法，包括如下步驟：S1，建立蟹塘矩形工作區(qū)域坐標(biāo)系；S2，確定內(nèi)螺旋均勻投餌的圈數(shù)；S3，計(jì)算內(nèi)螺旋均勻投餌的目標(biāo)點(diǎn)，生成目標(biāo)投餌路徑；S4，根據(jù)目標(biāo)投餌密度及當(dāng)前船速計(jì)算自動(dòng)投餌機(jī)各通道流量，進(jìn)行內(nèi)螺旋均勻投餌。進(jìn)一步地，所述步驟S1的具體過(guò)程包括如下：步驟S1001，利用GPS/INS組合導(dǎo)航裝置測(cè)量并記錄能夠反映蟹塘矩形工作區(qū)域的4個(gè)頂點(diǎn)在經(jīng)緯度坐標(biāo)系下的坐標(biāo)；步驟S1002，將四個(gè)頂點(diǎn)按照逆時(shí)針順序分別標(biāo)記為M1(xm1,ym1)、M2(xm2,ym2)、M3(xm3,ym3)和M4(xm4,ym4)，并保證M1M2為短邊；步驟S1003，分別計(jì)算邊M1M2的長(zhǎng)度Lm1m2、M1M4的長(zhǎng)度Lm1m4。進(jìn)一步地，所述步驟S2中確定內(nèi)螺旋均勻投餌的圈數(shù)q為：q=int(Lm1m22×l1),]]>其中，l1為氣動(dòng)風(fēng)送式投餌船的投餌總寬度。進(jìn)一步地，所述步驟S3的具體過(guò)程包括如下：步驟S3101，對(duì)變量k賦初始值，令k＝1；步驟S3102，取第一個(gè)目標(biāo)點(diǎn)T1的坐標(biāo)為：xt1=xm1+l1Lm1m4×(xm4-xm1)+l12×Lm1m2×(xm2-xm1)yt1=ym1+l1Lm1m4×(ym4-ym1)+l12×Lm1m2×(ym2-ym1)]]>步驟S3103，令k＝k+1，判斷是否k≤8×q，若是，跳轉(zhuǎn)到步驟S3104，若否跳轉(zhuǎn)到步驟S3113；步驟S3104，判斷k-1余8的結(jié)果是否為0？若是，跳轉(zhuǎn)到步驟S3105；若否，跳轉(zhuǎn)到步驟S3106；步驟S3105，取目標(biāo)點(diǎn)Tk的坐標(biāo)為：xtk=xtk-1+3×l12×Lm1m4×(xm4-xm1)+l12×Lm1m2×(xm2-xm1)ytk=ytk-1+3×l12×Lm1m4×(ym4-ym1)+l12×Lm1m2×(ym2-ym1)]]>跳轉(zhuǎn)到步驟S3103；步驟S3106，判斷k余2的結(jié)果是否為0？若是，跳轉(zhuǎn)到步驟S3107；若否，跳轉(zhuǎn)到步驟S3108；步驟S3107，判斷余2的結(jié)果是否為0？若是，跳轉(zhuǎn)到步驟S3109；若否跳轉(zhuǎn)到步驟S3110；步驟S3108，判斷k+1余8的結(jié)果是否為0？若是，跳轉(zhuǎn)到步驟S3111；若否，跳轉(zhuǎn)到步驟S3112；步驟S3109，取目標(biāo)點(diǎn)Tk的坐標(biāo)為：xtk=xtk-1+(-1)α1×(Lm1m2-β1×l1)Lm1m2×(xm2-xm1)ytk=ytk-1+(-1)α1×(Lm1m2-β1×l1)Lm1m2×(ym2-ym1)]]>其中，跳轉(zhuǎn)到步驟S3103；步驟S3110，取目標(biāo)點(diǎn)Tk的坐標(biāo)為：xtk=xtk-1+(-1)α2×(Lm1m4-β2×l1)Lm1m4×(xm4-xm1)ytk=ytk-1+(-1)α2×(Lm1m4-β2×l1)Lm1m4×(ym4-ym1)]]>其中，跳轉(zhuǎn)到步驟S3103；步驟S3111，取目標(biāo)點(diǎn)Tk的坐標(biāo)為：xtk=xtk-1+(-1)α3×l12×Lm1m4×(xm4-xm1)-l12×Lm1m2×(xm2-xm1)ytk=ytk-1+(-1)α3×l12×Lm1m4×(ym4-ym1)-l12×Lm1m2×(ym2-ym1)]]>其中，跳轉(zhuǎn)到步驟S3103；步驟S3112，取目標(biāo)點(diǎn)Tk的坐標(biāo)為：xtk=xtk-1+(-1)α4×l12×Lm1m4×(xm4-xm1)+l12×Lm1m2×(xm2-xm1)ytk=ytk-1+(-1)α4×l12×Lm1m4×(ym4-ym1)+l12×Lm1m2×(ym2-ym1)]]>其中，跳轉(zhuǎn)到步驟S3103；步驟S3113，遍歷結(jié)束，生成的投餌船目標(biāo)點(diǎn)集合為：{T1,T2…T(8q-1),T8q}，對(duì)應(yīng)的投餌船目標(biāo)航道路線為：T1→T2...→...→T(8q-1)→T8q。進(jìn)一步地，所述步驟S4包括：4-A，所述內(nèi)螺旋均勻投餌包括直行投餌與轉(zhuǎn)向投餌兩個(gè)部分：直行投餌時(shí)，投餌機(jī)的各通道線速度均相同，各通道的投餌流量相同，設(shè)目標(biāo)投餌密度為ρ1，當(dāng)前船速為v，投餌機(jī)的通道總數(shù)為λ，則計(jì)算得到投餌機(jī)各個(gè)通道的流量為：fi=ρ1×l1×vλ,i=1,2,3...,λ;]]>轉(zhuǎn)向投餌時(shí)，投餌機(jī)各通道的線速度成比例變化，設(shè)投餌機(jī)兩側(cè)的目標(biāo)投餌密度為ρ2，則計(jì)算得到投餌機(jī)各通道的流量為：fi=(2×i-1)×ρ1×v×l1λ2,(i=2,3,4...,λ-1)fi=(2×i-1)×ρ2×v×l1λ2,(i=1,λ);]]>當(dāng)投餌船完成一圈投餌作業(yè)，準(zhǔn)備切換至下一圈繼續(xù)投餌時(shí)，應(yīng)當(dāng)關(guān)閉投餌機(jī)各個(gè)投餌通道，即此時(shí)投餌機(jī)各通道的流量為：fi＝0，i＝1,2,3…,λ；4-B，按4-A的投餌方法，順序遍歷步驟S3中計(jì)算得到的投餌目標(biāo)點(diǎn)即可完成內(nèi)螺旋均勻投餌；具體實(shí)現(xiàn)步驟如下：步驟S4101，內(nèi)螺旋均勻投餌開(kāi)始，對(duì)變量k、p賦初始值，令k＝0，p＝1；步驟S4102，判斷是否p余8的結(jié)果為1并且p＝k+1？若是，跳轉(zhuǎn)到步驟S4103；若否，跳轉(zhuǎn)到步驟S4104；步驟S4103，將目標(biāo)點(diǎn)Tp作為投餌船的當(dāng)前目標(biāo)點(diǎn)進(jìn)行航向、航速雙閉環(huán)自主導(dǎo)航，設(shè)定投餌機(jī)各通道流量為fi＝0，i＝1,2,3…,λ，跳轉(zhuǎn)到步驟S4107；步驟S4104，判斷k余2的結(jié)果是否為0？若是，跳轉(zhuǎn)到步驟S4105，若否，跳轉(zhuǎn)到步驟S4106；步驟S4105，令投餌船順時(shí)針轉(zhuǎn)向，設(shè)定其轉(zhuǎn)彎半徑設(shè)定投餌機(jī)各通道流量：fi=(2×i-1)×ρ1×v×l1λ2,(i=2,3,4...,λ-1)fi=(2×i-1)×ρ2×v×l1λ2,(i=1,λ)]]>其中，ρ1、ρ2為目標(biāo)投餌密度，且ρ2>ρ1，λ為投餌機(jī)通道數(shù)，v為當(dāng)前船速，跳轉(zhuǎn)到步驟S4107；步驟S4106，將目標(biāo)點(diǎn)Tp作為投餌船的當(dāng)前目標(biāo)點(diǎn)進(jìn)行航向、航速雙閉環(huán)自主導(dǎo)航，設(shè)定投餌機(jī)各通道流量為：fi=ρ1×l1×vλ,i=1,2,3...,λ;]]>步驟S4107，判斷投餌船是否到達(dá)當(dāng)前目標(biāo)點(diǎn)，若是，跳轉(zhuǎn)到步驟S4108；若否，跳轉(zhuǎn)到步驟S4102；步驟S4108，判斷k或者k+1余8的結(jié)果是否為0？若是，跳轉(zhuǎn)到步驟S4109；若否，跳轉(zhuǎn)到步驟S4110；步驟S4109，判斷p余8的結(jié)果是否為0？，若是，跳轉(zhuǎn)到步驟S4111；若否，跳轉(zhuǎn)到步驟S4112；步驟S4110，令k＝k+1，p＝p+1，跳轉(zhuǎn)到步驟S4114；步驟S4111，令k＝k+1，p＝k-7，跳轉(zhuǎn)到步驟S4114；步驟S4112，判斷是否p＝k+1？，若是，跳轉(zhuǎn)到步驟S4110；若否，跳轉(zhuǎn)到步驟S4113；步驟S4113，令p＝k+1；步驟S4114，判斷是否p≤8×q，若是，跳轉(zhuǎn)到步驟S4102；若否，跳轉(zhuǎn)到步驟S4115；步驟S4115，內(nèi)螺旋均勻投餌結(jié)束。本發(fā)明的有益效果：本發(fā)明首先建立蟹塘矩形工作區(qū)域坐標(biāo)系：使用GPS/INS組合導(dǎo)航設(shè)備測(cè)量并記錄能夠反映蟹塘工作區(qū)域輪廓的4個(gè)頂點(diǎn)的經(jīng)緯度坐標(biāo)，按逆時(shí)針順序分別標(biāo)記為M1(xm1,ym1)、M2(xm2,ym2)、M3(xm3,ym3)和M4(xm4,ym4)，并保證M1M2為短邊，分別計(jì)算邊M1M2、M1M4的長(zhǎng)度Lm1m2和Lm1m4；然后根據(jù)蟹塘的工作區(qū)域確定內(nèi)螺旋均勻投餌的圈數(shù)；接著使用順序內(nèi)推的方法計(jì)算出內(nèi)螺旋均勻投餌的目標(biāo)點(diǎn)，生成目標(biāo)投餌路徑；最后，分別計(jì)算出投餌機(jī)各通道在直行與轉(zhuǎn)彎時(shí)的目標(biāo)流量并按照目標(biāo)點(diǎn)順序遍歷完成內(nèi)螺旋均勻投餌。本發(fā)明可以根據(jù)蟹塘的四個(gè)頂點(diǎn)坐標(biāo)自動(dòng)生成最優(yōu)的均勻投餌路線，實(shí)現(xiàn)精確投餌，能顯著提高河蟹的養(yǎng)殖效益，促進(jìn)河蟹養(yǎng)殖業(yè)的發(fā)展。附圖說(shuō)明圖1為河蟹養(yǎng)殖投餌船裝置結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為氣動(dòng)風(fēng)送投餌裝置正視圖；圖3為電氣控制裝置結(jié)構(gòu)圖；圖4為內(nèi)螺旋均勻投餌示意圖；圖5為計(jì)算內(nèi)螺旋均勻投餌目標(biāo)點(diǎn)示意圖；圖中：1、明輪動(dòng)力投餌船體；2、氣動(dòng)風(fēng)送投餌裝置；3、自動(dòng)投餌機(jī)；4、電氣控制裝置；5、風(fēng)機(jī)；6、氣體分流器；7、明輪推進(jìn)器；8、底座支架；9、壓力傳感器；10、導(dǎo)料管；11、出料管；12、輸氣干管；13、喂料漏斗；14、餌料開(kāi)度閥門(mén)；15、閥門(mén)電機(jī)控制器；16、三通接頭；17、輸氣支管；18、ARM9控制板；19、上位機(jī)通訊裝置；20、GPS/INS組合導(dǎo)航裝置；21、明輪驅(qū)動(dòng)器；22、設(shè)備安裝板；23、蓄電池；24、金屬支架；25、餌料箱。具體實(shí)施方式為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及具體實(shí)施方式，對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施方式僅僅用于解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。如圖1所示，本發(fā)明所述的一種自主導(dǎo)航河蟹養(yǎng)殖投餌裝置包括明輪動(dòng)力投餌船體1、氣動(dòng)風(fēng)送投餌裝置2和電氣控制裝置4。所述明輪動(dòng)力投餌船體1中部?jī)蓚?cè)均安裝有可正反轉(zhuǎn)的明輪推進(jìn)器7，不僅可以靈活地控制船體航行，還可以起到防止水草纏繞和活水增氧的效果。所述氣動(dòng)風(fēng)送投餌裝置2安裝在明輪動(dòng)力投餌船體1的尾部，主要包括自動(dòng)投餌機(jī)3、風(fēng)機(jī)5和氣體分流器6，風(fēng)機(jī)5通過(guò)輸氣干管12與氣體分流器6相連，氣體分流器6通過(guò)多個(gè)輸氣支管17與自動(dòng)投餌機(jī)3相連，且氣體分流器6每個(gè)通道的氣體流量均可獨(dú)立控制，自動(dòng)投餌機(jī)3、風(fēng)機(jī)5和氣體分流器6均安裝在底座支架8上，底座支架8安裝船體尾部；所述的電氣控制裝置4放置在明輪動(dòng)力投餌船體1的頭部以利于整個(gè)系統(tǒng)的平衡。如圖1和圖2所示，所述的自動(dòng)投餌機(jī)3包括一個(gè)餌料箱25、九個(gè)喂料漏斗13、九個(gè)餌料開(kāi)度閥門(mén)14、九個(gè)三通接頭16、九根導(dǎo)料管10、九根輸氣支管17、九個(gè)出料管11、九個(gè)閥門(mén)電機(jī)控制器15和四個(gè)壓力傳感器9。所述多個(gè)喂料漏斗13設(shè)置在餌料箱25的底部，每個(gè)喂料漏斗13下端均安置有餌料開(kāi)度閥門(mén)14，所述餌料開(kāi)度閥門(mén)14的開(kāi)度由閥門(mén)電機(jī)控制器15控制，從而達(dá)到控制投餌流量的效果。所述餌料開(kāi)度閥門(mén)14的下端與三通接頭16一端相連，三通接頭16的另一端通過(guò)導(dǎo)料管10連接出料管11，另外一端通過(guò)輸氣支管17連接氣體分流器6。當(dāng)風(fēng)機(jī)5開(kāi)始工作時(shí)，產(chǎn)生的氣體經(jīng)氣體分流器6、輸氣支管17進(jìn)入三通接頭16，在餌料開(kāi)度閥門(mén)14下端形成負(fù)壓，將喂料漏斗13內(nèi)的餌料吸入至三通接頭16內(nèi)，并沿著導(dǎo)料管10將餌料輸送至出料管11處噴灑出去。所述的多個(gè)出料管11由光滑的輕質(zhì)材料制成(例如玻璃鋼)，并通過(guò)金屬支架24固定到底座支架8上，出料管11的通道半徑沿出料方向由小變大，每個(gè)出料管11間隔0.5m等距離分布，總投餌寬度為4.5m。所述自動(dòng)投餌機(jī)3的底部安裝有四個(gè)壓力傳感器9，用于測(cè)量剩余餌料的重量。如圖3所示，所述的電氣控制裝置4主要包括ARM9控制板18以及與ARM9控制板18相連的上位機(jī)通訊裝置19、GPS/INS組合導(dǎo)航裝置20、明輪驅(qū)動(dòng)器21、蓄電池23。所述的ARM9控制板18還與氣體分流器6、壓力傳感器9、閥門(mén)電機(jī)控制器15相連，如圖3所示。所述的GPS/INS組合導(dǎo)航裝置20獲取投餌船當(dāng)前的位姿信息并將相關(guān)的數(shù)據(jù)發(fā)送給ARM9控制板18，ARM9控制板18根據(jù)內(nèi)置的導(dǎo)航控制算法計(jì)算出調(diào)整量，通過(guò)控制與明輪推進(jìn)器7的電機(jī)相連的明輪驅(qū)動(dòng)器21，從而控制投餌船的航行軌跡，同時(shí)，ARM9控制板18還可以通過(guò)控制氣體分流器6以及閥門(mén)電機(jī)控制器15達(dá)到控制輸氣支管17的氣體流量和投餌機(jī)3各通道餌料流量的目的。ARM9控制板18通過(guò)壓力傳感器9不斷地檢測(cè)自動(dòng)投餌機(jī)3的剩余餌料，當(dāng)餌料不足時(shí)及時(shí)報(bào)警并返航填充餌料。上位機(jī)通訊裝置19用于連接ARM9控制板18和上位機(jī)，實(shí)時(shí)接收來(lái)自上位機(jī)的投餌作業(yè)指令并將投餌船的位姿、剩余電量、剩余餌料等狀態(tài)信息上傳至上位機(jī)。ARM9控制板18、上位機(jī)通訊裝置19、GPS/INS組合導(dǎo)航裝置20、明輪驅(qū)動(dòng)器21等均安裝在設(shè)備安裝板22上。所述的蓄電池23位于電氣控制裝置4底部，為整個(gè)投餌船系統(tǒng)提供動(dòng)力。本發(fā)明一種自主導(dǎo)航河蟹養(yǎng)殖投餌裝置工作時(shí)，按照如下步驟進(jìn)行均勻投餌：步驟1.在經(jīng)緯度坐標(biāo)系下建立蟹塘矩形工作區(qū)域用于河蟹養(yǎng)殖的池塘一般呈矩形或者類矩形，建立蟹塘矩形工作區(qū)域坐標(biāo)系的具體步驟為：步驟S1001，使用GPS/INS組合導(dǎo)航設(shè)備測(cè)量并記錄能夠反映蟹塘矩形工作區(qū)域的4個(gè)頂點(diǎn)的經(jīng)緯度坐標(biāo)；步驟S1002，將四個(gè)頂點(diǎn)按照逆時(shí)針順序分別標(biāo)記為M1(xm1,ym1)、M2(xm2,ym2)、M3(xm3,ym3)和M4(xm4,ym4)，并保證M1M2為短邊；步驟S1003，分別計(jì)算邊M1M2、M1M4的長(zhǎng)度Lm1m2和Lm1m4。已知Lm1m2和Lm1m4計(jì)算的公式為：Lm1m2=2×6378137×arcsin(sin2(ym2-ym12)+cos(ym1)×cos(ym2)×sin2(xm2-xm12))Lm1m4=2×6378137×arcsin(sin2(ym4-ym12)+cos(ym1)×cos(ym4)×sin2(xm4-xm12))]]>其中，橫坐標(biāo)x表示經(jīng)度，縱坐標(biāo)y表示緯度，L的單位為m。步驟2.確定內(nèi)螺旋均勻投餌的圈數(shù)對(duì)于內(nèi)螺旋均勻投餌方法，如圖4所示，需要先根據(jù)工作區(qū)域的大小確定內(nèi)螺旋均勻投餌的圈數(shù)q，由于已知M1M2為短邊，內(nèi)螺旋均勻投餌的圈數(shù)q為：q=int(Lm1m22×l1)]]>其中，l1為氣動(dòng)風(fēng)送式投餌船的投餌總寬度；步驟3.計(jì)算內(nèi)螺旋均勻投餌目標(biāo)點(diǎn)，生成目標(biāo)投餌路徑由于內(nèi)螺旋均勻投餌每圈的投餌寬度固定，可以使用順序內(nèi)推的方法計(jì)算出均勻投餌的目標(biāo)點(diǎn){T1,T2…T(8q-1),T8q}，示意圖如圖4、圖5所示。為了方便計(jì)算，引入向量操作，由于：向量：即：向量：即：向量：即：依次類推，可分別計(jì)算出T1,T2…T(8q-1),T8q的坐標(biāo)。具體的計(jì)算流程為：步驟S3101，對(duì)k賦初始值，令k＝1；步驟S3102，取第一個(gè)目標(biāo)點(diǎn)T1的坐標(biāo)為：xt1=xm1+l1Lm1m4×(xm4-xm1)+l12×Lm1m2×(xm2-xm1)yt1=ym1+l1Lm1m4×(ym4-ym1)+l12×Lm1m2×(ym2-ym1)]]>步驟S3103，令k＝k+1，判斷是否k≤8×q，若是，跳轉(zhuǎn)到步驟S3104，若否跳轉(zhuǎn)到步驟S3113；步驟S3104，判斷k-1余8的結(jié)果是否為0？若是，跳轉(zhuǎn)到步驟S3105；若否，跳轉(zhuǎn)到步驟S3106；步驟S3105，取目標(biāo)點(diǎn)Tk的坐標(biāo)為：xtk=xtk-1+3×l12×Lm1m4×(xm4-xm1)+l12×Lm1m2×(xm2-xm1)ytk=ytk-1+3×l12×Lm1m4×(ym4-ym1)+l12×Lm1m2×(ym2-ym1)]]>跳轉(zhuǎn)到步驟S3103；步驟S3106，判斷k余2的結(jié)果是否為0？若是，跳轉(zhuǎn)到步驟S3107；若否，跳轉(zhuǎn)到步驟S3108；步驟S3107，判斷余2的結(jié)果是否為0？若是，跳轉(zhuǎn)到步驟S3109；若否跳轉(zhuǎn)到步驟S3110；步驟S3108，判斷k+1余8的結(jié)果是否為0？若是，跳轉(zhuǎn)到步驟S3111；若否，跳轉(zhuǎn)到步驟S3112；步驟S3109，取目標(biāo)點(diǎn)Tk的坐標(biāo)為：xtk=xtk-1+(-1)α1×(Lm1m2-β1×l1)Lm1m2×(xm2-xm1)ytk=ytk-1+(-1)α1×(Lm1m2-β1×l1)Lm1m2×(ym2-ym1)]]>其中，跳轉(zhuǎn)到步驟S3103；步驟S3110，取目標(biāo)點(diǎn)Tk的坐標(biāo)為：xtk=xtk-1+(-1)α2×(Lm1m4-β2×l1)Lm1m4×(xm4-xm1)ytk=ytk-1+(-1)α2×(Lm1m4-β2×l1)Lm1m4×(ym4-ym1)]]>其中，跳轉(zhuǎn)到步驟S3103；步驟S3111，取目標(biāo)點(diǎn)Tk的坐標(biāo)為：xtk=xtk-1+(-1)α3×l12×Lm1m4×(xm4-xm1)-l12×Lm1m2×(xm2-xm1)ytk=ytk-1+(-1)α3×l12×Lm1m4×(ym4-ym1)-l12×Lm1m2×(ym2-ym1)]]>其中，跳轉(zhuǎn)到步驟S3103；步驟S3112，取目標(biāo)點(diǎn)Tk的坐標(biāo)為：xtk=xtk-1+(-1)α4×l12×Lm1m4×(xm4-xm1)+l12×Lm1m2×(xm2-xm1)ytk=ytk-1+(-1)α4×l12×Lm1m4×(ym4-ym1)+l12×Lm1m2×(ym2-ym1)]]>其中，跳轉(zhuǎn)到步驟S3103；步驟S3113，遍歷結(jié)束，生成的投餌船目標(biāo)點(diǎn)集合為：{T1,T2…T(8q-1),T8q}，對(duì)應(yīng)的投餌船目標(biāo)航道路線為：T1→T2...→...→T(8q-1)→T8q。步驟4.根據(jù)目標(biāo)投餌密度及當(dāng)前船速計(jì)算投餌機(jī)各通道流量，進(jìn)行內(nèi)螺旋均勻投餌(4-A)由于內(nèi)螺旋均勻投餌包括直行投餌與轉(zhuǎn)向投餌兩個(gè)部分，投餌船直行投餌時(shí)，投餌機(jī)的各通道線速度均相同，因而各通道的投餌流量也相同，已知目標(biāo)投餌密度為ρ1，當(dāng)前船速為v，投餌機(jī)的通道總數(shù)為λ，可以計(jì)算得到投餌機(jī)各個(gè)通道的流量為：fi=ρ1×l1×vλ,(i=1,2,3...,λ)]]>投餌船轉(zhuǎn)向投餌時(shí)，由于投餌機(jī)各通道的線速度成比例變化，為了保證投餌密度的均勻性，必須使得各通道的投餌量也成比例變化。同時(shí)，由于投餌船的轉(zhuǎn)彎半徑固定為兩側(cè)投餌通道的邊緣會(huì)出現(xiàn)無(wú)法覆蓋到的空白區(qū)域，此時(shí)應(yīng)該適當(dāng)?shù)丶哟髢蓚?cè)通道的投餌量，以提高投餌的均勻度。已知投餌機(jī)兩側(cè)的目標(biāo)投餌密度為ρ2，可以計(jì)算得到投餌機(jī)各通道的流量為：fi=(2×i-1)×ρ1×v×l1λ2,(i=2,3,4...,λ-1)fi=(2×i-1)×ρ2×v×l1λ2,(i=1,λ)]]>特別地，當(dāng)投餌船完成一圈投餌作業(yè)，準(zhǔn)備切換至下一圈繼續(xù)投餌時(shí)，應(yīng)當(dāng)關(guān)閉投餌機(jī)各個(gè)投餌通道，即此時(shí)投餌機(jī)各通道的流量為：fi＝0，(i＝1,2,3…,λ)(4-B)接著，順序遍歷步驟3中計(jì)算得到的投餌目標(biāo)點(diǎn)即可完成內(nèi)螺旋均勻投餌。具體的步驟如下：步驟S4101，內(nèi)螺旋均勻投餌開(kāi)始，對(duì)k、p賦初始值，令k＝0，p＝1；步驟S4102，判斷是否p余8的結(jié)果為1并且p＝k+1？若是，跳轉(zhuǎn)到步驟S4103；若否，跳轉(zhuǎn)到步驟S4104；步驟S4103，將目標(biāo)點(diǎn)Tp作為投餌船的當(dāng)前目標(biāo)點(diǎn)進(jìn)行航向、航速雙閉環(huán)自主導(dǎo)航，設(shè)定投餌機(jī)各通道流量為fi＝0，(i＝1,2,3…,λ)，跳轉(zhuǎn)到步驟S4107；步驟S4104，判斷k余2的結(jié)果是否為0？若是，跳轉(zhuǎn)到步驟S4105，若否，跳轉(zhuǎn)到步驟S4106；步驟S4105，令投餌船順時(shí)針轉(zhuǎn)向，設(shè)定其轉(zhuǎn)彎半徑設(shè)定投餌機(jī)各通道流量：fi=(2×i-1)×ρ1×v×l1λ2,(i=2,3,4...,λ-1)fi=(2×i-1)×ρ2×v×l1λ2,(i=1,λ)]]>其中，ρ1、ρ2為目標(biāo)投餌密度，且ρ2>ρ1，λ為投餌機(jī)通道數(shù)，v為當(dāng)前船速，跳轉(zhuǎn)到步驟S4107；步驟S4106，將目標(biāo)點(diǎn)Tp作為投餌船的當(dāng)前目標(biāo)點(diǎn)進(jìn)行航向、航速雙閉環(huán)自主導(dǎo)航，設(shè)定投餌機(jī)各通道流量為：fi=ρ1×l1×vλ,(i=1,2,3...,λ)]]>步驟S4107，判斷投餌船是否到達(dá)當(dāng)前目標(biāo)點(diǎn)，若是，跳轉(zhuǎn)到步驟S4108；若否，跳轉(zhuǎn)到步驟S4102；步驟S4108，判斷k或者k+1余8的結(jié)果是否為0？若是，跳轉(zhuǎn)到步驟S4109；若否，跳轉(zhuǎn)到步驟S4110；步驟S4109，判斷p余8的結(jié)果是否為0？，若是，跳轉(zhuǎn)到步驟S4111；若否，跳轉(zhuǎn)到步驟S4112；步驟S4110，令k＝k+1，p＝p+1，跳轉(zhuǎn)到步驟S4114；步驟S4111，令k＝k+1，p＝k-7，跳轉(zhuǎn)到步驟S4114；步驟S4112，判斷是否p＝k+1？，若是，跳轉(zhuǎn)到步驟S4110；若否，跳轉(zhuǎn)到步驟S4113；步驟S4113，令p＝k+1；步驟S4114，判斷是否p≤8×q，若是，跳轉(zhuǎn)到步驟S4102；若否，跳轉(zhuǎn)到步驟S4115；步驟S4115，內(nèi)螺旋均勻投餌結(jié)束。在本說(shuō)明書(shū)的描述中，參考術(shù)語(yǔ)“一個(gè)實(shí)施例”、“一些實(shí)施例”、“示意性實(shí)施例”、“示例”、“具體示例”、或“一些示例”等的描述意指結(jié)合該實(shí)施例或示例描述的具體特征、結(jié)構(gòu)、材料或者特點(diǎn)包含于本發(fā)明的至少一個(gè)實(shí)施例或示例中。在本說(shuō)明書(shū)中，對(duì)上述術(shù)語(yǔ)的示意性表述不一定指的是相同的實(shí)施例或示例。而且，描述的具體特征、結(jié)構(gòu)、材料或者特點(diǎn)可以在任何的一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例或示例中以合適的方式結(jié)合。當(dāng)前第1頁(yè)1 2 3