本申請(qǐng)涉及農(nóng)業(yè)車輛優(yōu)化調(diào)度，特別是涉及一種基于收割-運(yùn)輸?shù)亩鄼C(jī)協(xié)同調(diào)度規(guī)劃方法和系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

1、隨著人工智能、大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)等新一代信息技術(shù)的發(fā)展，農(nóng)業(yè)與這些技術(shù)的深度融合，推動(dòng)了數(shù)字農(nóng)業(yè)和智慧農(nóng)業(yè)的不斷發(fā)展。無人農(nóng)場(chǎng)作為推動(dòng)智慧農(nóng)業(yè)發(fā)展的重要途徑，通過對(duì)農(nóng)場(chǎng)設(shè)施、裝備、機(jī)械等遠(yuǎn)程控制或智能裝備、農(nóng)業(yè)機(jī)器人的智能決策、自主作業(yè)，實(shí)現(xiàn)農(nóng)場(chǎng)生產(chǎn)、管理任務(wù)的全天候、全過程、全空間的無人化生產(chǎn)作業(yè)。

2、在這個(gè)過程中，多臺(tái)同種或異種農(nóng)機(jī)在田間作業(yè)的多機(jī)協(xié)同作業(yè)模式成為農(nóng)機(jī)機(jī)群區(qū)域作業(yè)的研究重點(diǎn)。特別是農(nóng)機(jī)裝備的無人作業(yè)和調(diào)度管理是關(guān)鍵，其中，農(nóng)業(yè)機(jī)械自動(dòng)導(dǎo)航技術(shù)和多農(nóng)機(jī)調(diào)度規(guī)劃方法是多農(nóng)機(jī)無人作業(yè)的核心技術(shù)。這些技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)多農(nóng)機(jī)協(xié)同作業(yè)和管理，以提高農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效率、降低生產(chǎn)成本。

3、目前，區(qū)域農(nóng)田中機(jī)群調(diào)度規(guī)劃方法主要集中在多臺(tái)同種農(nóng)機(jī)的調(diào)度上，缺乏高效的多臺(tái)異種農(nóng)機(jī)的調(diào)度規(guī)劃方法。同時(shí)，農(nóng)機(jī)作業(yè)過程中調(diào)度供需信息不對(duì)稱，異種農(nóng)機(jī)協(xié)作缺乏科學(xué)合理的調(diào)度管理方案，調(diào)度成本高、效率低等問題。這些問題已經(jīng)無法指導(dǎo)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中異種機(jī)群的生產(chǎn)調(diào)度。以收割機(jī)-運(yùn)糧車協(xié)同的收獲作業(yè)場(chǎng)景為例，作為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的典型異種機(jī)群作業(yè)場(chǎng)景，對(duì)其進(jìn)行研究具有重要意義。在這個(gè)場(chǎng)景中，收割機(jī)負(fù)責(zé)收割作物，運(yùn)糧車則負(fù)責(zé)將收割后的糧食運(yùn)送至指定地點(diǎn)。如果沒有有效的調(diào)度規(guī)劃，收割機(jī)可能會(huì)因等待運(yùn)糧車而停機(jī)，從而影響整體作業(yè)效率。因此，對(duì)收割機(jī)和運(yùn)糧車的協(xié)同作業(yè)進(jìn)行優(yōu)化調(diào)度，是提高農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效率的重要途徑。多機(jī)協(xié)同作業(yè)的管理調(diào)度可以幫助農(nóng)機(jī)管理人員更有效率地完成工作，還能大大減輕勞動(dòng)強(qiáng)度，有利于實(shí)現(xiàn)農(nóng)田規(guī)?；a(chǎn)管理。

4、基于此，如何實(shí)現(xiàn)多臺(tái)收割機(jī)與運(yùn)糧車之間的調(diào)度規(guī)劃，以提高農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效率，成為了本領(lǐng)域亟待解決的一個(gè)技術(shù)問題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本申請(qǐng)的目的是提供一種基于收割-運(yùn)輸?shù)亩鄼C(jī)協(xié)同調(diào)度規(guī)劃方法和系統(tǒng)，可有效實(shí)現(xiàn)多臺(tái)收割機(jī)與運(yùn)糧車之間的調(diào)度規(guī)劃，提高農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效率。

2、為實(shí)現(xiàn)上述目的，本申請(qǐng)?zhí)峁┝巳缦路桨浮?/p>

3、第一方面，本申請(qǐng)?zhí)峁┝艘环N基于收割-運(yùn)輸?shù)亩鄼C(jī)協(xié)同調(diào)度規(guī)劃方法，所述基于收割-運(yùn)輸?shù)亩鄼C(jī)協(xié)同調(diào)度規(guī)劃方法包括以下步驟。

4、獲取待規(guī)劃農(nóng)場(chǎng)的基礎(chǔ)位置信息；所述基礎(chǔ)位置信息包括道路節(jié)點(diǎn)經(jīng)緯度坐標(biāo)信息和田塊邊界點(diǎn)經(jīng)緯度坐標(biāo)信息。

5、根據(jù)所述基礎(chǔ)位置信息，對(duì)所述待規(guī)劃農(nóng)場(chǎng)的田塊任務(wù)集合進(jìn)行收割機(jī)作業(yè)路徑規(guī)劃，得到待作業(yè)田塊的收割機(jī)田塊內(nèi)全覆蓋路徑和田塊間轉(zhuǎn)移路徑。

6、根據(jù)所述收割機(jī)田塊內(nèi)全覆蓋路徑和田塊間轉(zhuǎn)移路徑，確定每臺(tái)收割機(jī)的作業(yè)任務(wù)序列和作業(yè)時(shí)間。

7、根據(jù)所述收割機(jī)田塊內(nèi)全覆蓋路徑、收割機(jī)和運(yùn)糧車作業(yè)參數(shù)，確定每輛運(yùn)糧車的作業(yè)位置序列和作業(yè)時(shí)間。

8、根據(jù)所有運(yùn)糧車的作業(yè)位置序列和作業(yè)時(shí)間，對(duì)所有收割機(jī)的作業(yè)時(shí)間進(jìn)行更新，得到每臺(tái)收割機(jī)的最佳作業(yè)時(shí)間。

9、第二方面，本申請(qǐng)?zhí)峁┝艘环N基于收割-運(yùn)輸?shù)亩鄼C(jī)協(xié)同調(diào)度規(guī)劃系統(tǒng)，包括：存儲(chǔ)器、處理器以及存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器上并可在處理器上運(yùn)行的計(jì)算機(jī)程序，所述處理器執(zhí)行所述計(jì)算機(jī)程序以實(shí)現(xiàn)上述任一項(xiàng)所述的基于收割-運(yùn)輸?shù)亩鄼C(jī)協(xié)同調(diào)度規(guī)劃方法。

10、根據(jù)本申請(qǐng)?zhí)峁┑木唧w實(shí)施例，本申請(qǐng)公開了以下技術(shù)效果。

11、本申請(qǐng)?zhí)峁┝艘环N基于收割-運(yùn)輸?shù)亩鄼C(jī)協(xié)同調(diào)度規(guī)劃方法和系統(tǒng)，通過獲取待規(guī)劃農(nóng)場(chǎng)的道路節(jié)點(diǎn)經(jīng)緯度坐標(biāo)信息和田塊邊界點(diǎn)經(jīng)緯度坐標(biāo)信息，并以此為基礎(chǔ)對(duì)待規(guī)劃農(nóng)場(chǎng)的田塊任務(wù)集合進(jìn)行收割機(jī)作業(yè)路徑規(guī)劃，得到收割機(jī)田塊內(nèi)全覆蓋路徑和田塊間轉(zhuǎn)移路徑，從而可以確定每臺(tái)收割機(jī)的作業(yè)任務(wù)序列和作業(yè)時(shí)間，以及每輛運(yùn)糧車的作業(yè)位置序列和作業(yè)時(shí)間；最后再根據(jù)所有運(yùn)糧車的作業(yè)位置序列和作業(yè)時(shí)間對(duì)所有收割機(jī)的作業(yè)時(shí)間進(jìn)行更新，得到每臺(tái)收割機(jī)的最佳作業(yè)時(shí)間，實(shí)現(xiàn)了同時(shí)對(duì)多臺(tái)收割機(jī)的收割作業(yè)和多臺(tái)運(yùn)糧車的糧食轉(zhuǎn)運(yùn)作業(yè)的調(diào)度規(guī)劃，與實(shí)際農(nóng)場(chǎng)的經(jīng)緯度坐標(biāo)信息相結(jié)合，為農(nóng)機(jī)導(dǎo)航作業(yè)提供便利，能夠?yàn)槭斋@作業(yè)場(chǎng)景的多農(nóng)機(jī)調(diào)度提供更加智能、高效的解決方案，具有更好的適應(yīng)性和靈活性，可以實(shí)現(xiàn)更科學(xué)的多農(nóng)機(jī)協(xié)同作業(yè)，可以有效減少農(nóng)機(jī)的等待時(shí)間，提升農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的效率和管理水平，助力智慧農(nóng)業(yè)的發(fā)展。

技術(shù)特征：

1.一種基于收割-運(yùn)輸?shù)亩鄼C(jī)協(xié)同調(diào)度規(guī)劃方法，其特征在于，所述基于收割-運(yùn)輸?shù)亩鄼C(jī)協(xié)同調(diào)度規(guī)劃方法包括：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于收割-運(yùn)輸?shù)亩鄼C(jī)協(xié)同調(diào)度規(guī)劃方法，其特征在于，根據(jù)所述基礎(chǔ)位置信息，對(duì)所述待規(guī)劃農(nóng)場(chǎng)的田塊任務(wù)集合進(jìn)行收割機(jī)作業(yè)路徑規(guī)劃，得到待作業(yè)田塊的收割機(jī)田塊內(nèi)全覆蓋路徑和田塊間轉(zhuǎn)移路徑，具體包括：

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于收割-運(yùn)輸?shù)亩鄼C(jī)協(xié)同調(diào)度規(guī)劃方法，其特征在于，根據(jù)所述收割機(jī)田塊內(nèi)全覆蓋路徑和田塊間轉(zhuǎn)移路徑，確定每臺(tái)收割機(jī)的作業(yè)任務(wù)序列和作業(yè)時(shí)間，具體包括：

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于收割-運(yùn)輸?shù)亩鄼C(jī)協(xié)同調(diào)度規(guī)劃方法，其特征在于，根據(jù)所述待作業(yè)田塊的收割機(jī)田塊內(nèi)全覆蓋路徑和田塊間轉(zhuǎn)移路徑，采用基于近鄰啟發(fā)式的貪婪最小-最大負(fù)載平衡算法，確定每臺(tái)收割機(jī)的作業(yè)任務(wù)序列和作業(yè)時(shí)間，具體包括：

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于收割-運(yùn)輸?shù)亩鄼C(jī)協(xié)同調(diào)度規(guī)劃方法，其特征在于，根據(jù)所述收割機(jī)田塊內(nèi)全覆蓋路徑、收割機(jī)和運(yùn)糧車作業(yè)參數(shù)，確定每輛運(yùn)糧車的作業(yè)位置序列和作業(yè)時(shí)間，具體包括：

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的基于收割-運(yùn)輸?shù)亩鄼C(jī)協(xié)同調(diào)度規(guī)劃方法，其特征在于，根據(jù)所述收割機(jī)田塊內(nèi)全覆蓋路徑，采用基于地頭卸糧的收割機(jī)農(nóng)田卸糧點(diǎn)生成與調(diào)整算法，確定所述待規(guī)劃農(nóng)場(chǎng)中各個(gè)卸糧點(diǎn)的位置，根據(jù)收割機(jī)收獲作業(yè)速度參數(shù)，確定農(nóng)田任務(wù)中各個(gè)卸糧點(diǎn)的位置的卸糧時(shí)間，具體包括：

7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的基于收割-運(yùn)輸?shù)亩鄼C(jī)協(xié)同調(diào)度規(guī)劃方法，其特征在于，根據(jù)各個(gè)卸糧點(diǎn)的位置和卸糧時(shí)間，采用基于混合遺傳和啟發(fā)式迭代的多運(yùn)糧車調(diào)度規(guī)劃算法，確定每輛運(yùn)糧車的作業(yè)位置序列和作業(yè)時(shí)間，具體包括：

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于收割-運(yùn)輸?shù)亩鄼C(jī)協(xié)同調(diào)度規(guī)劃方法，其特征在于，在根據(jù)所有運(yùn)糧車的作業(yè)位置序列和作業(yè)時(shí)間，對(duì)所有收割機(jī)的作業(yè)時(shí)間進(jìn)行更新，得到每臺(tái)收割機(jī)的最佳作業(yè)時(shí)間的步驟之后，所述基于收割-運(yùn)輸?shù)亩鄼C(jī)協(xié)同調(diào)度規(guī)劃方法還包括：

9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于收割-運(yùn)輸?shù)亩鄼C(jī)協(xié)同調(diào)度規(guī)劃方法，其特征在于，在根據(jù)所有運(yùn)糧車的作業(yè)位置序列和作業(yè)時(shí)間，對(duì)所有收割機(jī)的作業(yè)時(shí)間進(jìn)行更新，得到每臺(tái)收割機(jī)的最佳作業(yè)時(shí)間的步驟之后，所述基于收割-運(yùn)輸?shù)亩鄼C(jī)協(xié)同調(diào)度規(guī)劃方法還包括：

10.一種基于收割-運(yùn)輸?shù)亩鄼C(jī)協(xié)同調(diào)度規(guī)劃系統(tǒng)，包括：存儲(chǔ)器、處理器以及存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器上并可在處理器上運(yùn)行的計(jì)算機(jī)程序，其特征在于，所述處理器執(zhí)行所述計(jì)算機(jī)程序以實(shí)現(xiàn)權(quán)利要求1-9中任一項(xiàng)所述的基于收割-運(yùn)輸?shù)亩鄼C(jī)協(xié)同調(diào)度規(guī)劃方法。

技術(shù)總結(jié)
本申請(qǐng)公開了一種基于收割?運(yùn)輸?shù)亩鄼C(jī)協(xié)同調(diào)度規(guī)劃方法和系統(tǒng)，涉及農(nóng)業(yè)車輛優(yōu)化調(diào)度技術(shù)領(lǐng)域，該方法包括獲取待規(guī)劃農(nóng)場(chǎng)的基礎(chǔ)位置信息；根據(jù)基礎(chǔ)位置信息，對(duì)待規(guī)劃農(nóng)場(chǎng)的田塊任務(wù)集合進(jìn)行收割機(jī)作業(yè)路徑規(guī)劃，得到待作業(yè)田塊的收割機(jī)田塊內(nèi)全覆蓋路徑和田塊間轉(zhuǎn)移路徑；根據(jù)收割機(jī)田塊內(nèi)全覆蓋路徑和田塊間轉(zhuǎn)移路徑、收割機(jī)和運(yùn)糧車作業(yè)參數(shù)，分別確定每臺(tái)收割機(jī)的作業(yè)任務(wù)序列和作業(yè)時(shí)間，以及每輛運(yùn)糧車的作業(yè)位置序列和作業(yè)時(shí)間；根據(jù)所有運(yùn)糧車的作業(yè)位置序列和作業(yè)時(shí)間，對(duì)所有收割機(jī)的作業(yè)時(shí)間進(jìn)行更新，得到每臺(tái)收割機(jī)的最佳作業(yè)時(shí)間。本申請(qǐng)可以實(shí)現(xiàn)多臺(tái)收割機(jī)與運(yùn)糧車之間的調(diào)度規(guī)劃，提高農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效率。

技術(shù)研發(fā)人員：李寒,王寧,張漫,肖堅(jiān)星,李順達(dá),盛強(qiáng)
受保護(hù)的技術(shù)使用者：中國農(nóng)業(yè)大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/10