割草机路径跟踪方法、电子设备、芯片及割草机与流程

本技术涉及割草机控制，尤其涉及一种割草机路径跟踪方法、电子设备、芯片及割草机。

背景技术：

1、路径跟踪是指通过算法和技术确定目标对象在空间中移动的路径的过程。路径跟踪对于割草机而言极其重要，可以帮助割草机规划最优的移动路径，从而优化割草机的移动轨迹。路径跟踪算法的性能决定了路径的跟踪精度，影响割草机在行驶过程中的精确性和安全可靠性。传统的路径跟踪算法实现过程为：先拟合一条移动路径，再通过判断割草机在该移动路径上的速度和加速度是否满足约束来确定移动路径是否为割草机的最优移动路径。

2、然而，由于传统路径跟踪算法中用于判断拟合的移动路径是否最优的约束条件不够全面，导致割草机的路径跟踪效果较差。因此，如何提升割草机路径跟踪效果是当前亟待解决的问题。

技术实现思路

1、本技术提供一种割草机路径跟踪方法、电子设备、芯片及割草机，实现优化割草机的移动路径，提升路径跟踪效果。

2、第一方面，本技术提供一种割草机路径跟踪方法，其中，该方法包括：

3、根据割草机的当前位置和所述割草机移动的目标终点位置，确定参考路径；其中，所述参考路径是起点为所述当前位置、终点为所述目标终点位置的预设路径；

4、确定多个控制点；

5、基于所述多个控制点和所述参考路径上的离散点进行b样条曲线拟合，得到拟合曲线；

6、确定所述拟合曲线是否满足约束条件集合中的全部约束条件，所述约束条件集合包括：平滑约束条件、速度约束条件、加速度约束条件、碰撞约束条件以及参考路径距离约束条件；

7、若不满足，则调整所述多个控制点，基于调整后的所述多个控制点和所述参考路径上的离散点进行b样条曲线拟合，直至得到满足全部所述约束条件的拟合曲线；

8、若满足，则控制所述割草机沿所述拟合曲线行驶。

9、在一些实施例中，根据所述多个控制点的位置、b样条曲线拟合的离散点数量和b样条曲线拟合阶数，得到所述拟合曲线的第一惩罚函数，所述第一惩罚函数对应于所述平滑约束条件；

10、对所述拟合曲线进行求导得到速度曲线和加速度曲线，根据所述速度曲线得到速度惩罚函数以及根据所述加速度曲线得到加速度惩罚函数，将所述速度惩罚函数和所述加速度惩罚函数之和作为第二惩罚函数，所述速度惩罚函数对应于所述速度约束条件，所述加速度惩罚函数对应于所述加速度约束条件；

11、根据所述多个控制点与相应最近障碍物之间的第一距离得到第三惩罚函数；所述第三惩罚函数对应于所述碰撞约束条件；

12、根据所述拟合曲线与所述参考路径之间的第二距离得到第四惩罚函数；所述第二距离为所述拟合曲线与所述参考路径之间的最近距离；所述第四惩罚函数对应于所述参考路径距离约束条件；

13、对所述第一惩罚函数、所述第二惩罚函数、所述第三惩罚函数以及所述第四惩罚函数进行加权计算，得到第五惩罚函数；

14、若所述第五惩罚函数小于或者等于预设阈值，则确定所述拟合曲线满足全部所述约束条件；

15、若所述第五惩罚函数大于所述预设阈值，则确定所述拟合曲线不满足全部所述约束条件。

16、在一些实施例中，所述根据所述控制点集合中各控制点的位置、b样条曲线拟合的离散点数量、b样条曲线拟合阶数，得到所述拟合曲线的第一惩罚函数，包括：

17、基于公式：得到所述第一惩罚函数fs；其中，n表示拟合的离散点数量，pb表示b样条曲线拟合阶数，qi表示第i个控制点。

18、在一些实施例中，所述对所述拟合曲线进行求导得到速度曲线和加速度曲线，根据所述速度曲线得到速度惩罚函数以及根据所述加速度曲线得到加速度惩罚函数，将所述速度惩罚函数和所述加速度惩罚函数之和作为第二惩罚函数，包括：

19、根据公式：得到所述速度惩罚函数fv；其中，vmax表示预先设定的速度阈值；μ表示拟合曲线上的一个点，x，y，z表示拟合曲线上的点μ的坐标；n表示b样条曲线拟合的离散点数量，pb表示b样条曲线拟合阶数；viμ表示拟合曲线上点μ的速度，其中，i是控制点的下标，viμ与第i个控制点相关；

20、根据公式：得到所述加速度惩罚函数fa；其中，amax表示预先设定的加速度阈值；

21、将所述速度惩罚函数和所述加速度惩罚函数之和确定为所述第二惩罚函数。

22、在一些实施例中，所述根据所述多个控制点与相应最近障碍物之间的第一距离得到第三惩罚函数，包括：

23、根据公式：计算得到第三惩罚函数fc；

24、其中，n表示拟合的离散点数量，pb表示b样条曲线拟合阶数，qi表示第i个控制点，d(qi)表示控制点qi与障碍物之间的最近距离。

25、在一些实施例中，所述根据所述拟合曲线与所述参考路径之间的第二距离得到第四惩罚函数，包括：

26、根据公式：得到所述第四惩罚函数fref；

27、其中，n表示b样条曲线拟合的离散点数量，pb表示b样条曲线拟合阶数，qi表示第i个控制点，qi,ref表示控制点qi对应的预设距离值。

28、在一些实施例中，所述调整所述多个控制点，基于调整后的所述多个控制点和所述参考路径上的离散点进行b样条曲线拟合，直至得到满足全部所述约束条件的拟合曲线，包括：

29、调整所述多个控制点中的第一控制点的位置，基于调整后的所述第一控制点、所述多个控制点中未调整的第二控制点和所述参考路径上的离散点进行b样条曲线拟合，直至得到满足全部所述约束条件的拟合曲线；其中，所述第二控制点为所述多个控制点中分别距离所述参考路径的两个端点最近的控制点；所述第一控制点包括所述多个控制点中除所述第二控制点之外的全部控制点。

30、第二方面，本技术提供一种割草机路径跟踪装置，包括：

31、参考路径确定模块，用于根据割草机的当前位置和所述割草机移动的目标终点位置，确定参考路径；其中，所述参考路径是起点为所述当前位置、终点为所述目标终点位置的预设路径；

32、控制点确定模块，用于确定多个控制点；

33、曲线拟合模块，用于基于所述多个控制点和所述参考路径上的离散点进行b样条曲线拟合，得到拟合曲线；以及，确定所述拟合曲线是否满足约束条件集合中的全部约束条件，所述约束条件集合包括：平滑约束条件、速度约束条件、加速度约束条件、碰撞约束条件以及参考路径距离约束条件；

34、若不满足，所述曲线拟合模块，还用于调整所述多个控制点，基于调整后的所述多个控制点和所述参考路径上的离散点进行b样条曲线拟合，直至得到满足全部所述约束条件的拟合曲线；

35、若满足，控制模块，用于控制所述割草机沿所述拟合曲线行驶。

36、第三方面，本技术提供一种电子设备，包括：存储器和处理器；

37、所述存储器被配置为存储计算机程序指令；

38、所述处理器被配置为运行所述计算机程序指令，使得所述电子设备实现第一方面以及第一方面任一项所述的割草机路径跟踪方法。

39、第四方面，本技术提供一种可读存储介质，包括：计算机程序指令；

40、电子设备的至少一个处理器运行所述计算机程序指令，使得所述电子设备实现第一方面以及第一方面任一项所述的割草机路径跟踪方法。

41、第五方面，本技术提供一种芯片，包括：接口电路和逻辑电路，所述接口电路用于接收来自于芯片之外的其他芯片的信号并传输至所述逻辑电路，或者将来自所述逻辑电路的信号发送给所述芯片之外的其他芯片，所述逻辑电路用于实现第一方面以及第一方面任一项所述的割草机路径跟踪方法。

42、第六方面，本技术提供一种计算机程序产品，电子设备的至少一个处理器运行所述计算机程序产品，使得所述电子设备实现第一方面以及第一方面任一项所述的割草机路径跟踪方法。

43、本技术实施例提供一种割草机路径跟踪方法、电子设备、芯片及割草机，其中，该方法包括：根据割草机的当前位置和目标终点位置确定参考路径，且确定多个控制点。接着，根据参考路径和多个控制点进行b样条曲线拟合，得到拟合曲线；判断拟合曲线是否满足约束项集合中的全部约束条件，若不满足，则调整多个控制点，并再次进行b样条曲线拟合，直至得到满足全部约束条件的拟合曲线；若满足，则控制割草机沿拟合曲线行驶。本技术的约束项集合包括：平滑约束条件、速度约束条件、加速度约束条件、碰撞约束条件以及参考路径距离约束条件，通过上述多个维度的约束条件对拟合曲线进行判断，获得更优的移动路径，从而实现对割草机移动路径的优化，提升割草机路径跟踪效果。