СПОСОБ И СИСТЕМА ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПЛОЩАДИ, ОБРАБОТАННОЙ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННОЙ МАШИНОЙ
METHOD AND SYSTEM FOR DETERMINING AREA PROCESSED BY AGRICULTURAL MACHINE

[0001] Данная заявка испрашивает приоритет китайской патентной заявки №202110128125.2, поданной 29 января 2021 г., содержание которой включено в данный документ посредством ссылки.
Область техники, к которой относится изобретение
[0002] Настоящее изобретение относится к сельскому хозяйству и, в частности, к способу определения площади, обработанной сельскохозяйственной машиной, и системе, в которой применяется этот способ.
Предпосылки изобретения
[0003] Важным является точное вычисление значений площади земли, которую можно возделать с помощью сельскохозяйственных машин. С площадями, которые можно обрабатывать с помощью сельскохозяйственных машин, тесно связаны государственные дотации, распределение затрат операторов сельскохозяйственных машин и национальные статистические данные о сельском хозяйстве. В предшествующем уровне техники для вычисления площади, обработанной сельскохозяйственной машиной, в основном приняты ручной способ измерения и автоматический способ измерения с использованием датчиков, однако оба эти способа характеризуются многочисленными проблемами при фактической работе.
[0004] В частности, ручной способ измерения включает способ измерения рулеткой и ручное измерение по точкам. Способ измерения рулеткой подразумевает использование операторами рулетки для измерения всех обрабатываемых площадей с целью получения длины и ширины рабочей площади, а также получения величины рабочей площади. Способ измерения рулеткой не только расходует рабочую силу, но и подходит только для небольших рабочих площадей правильной формы. При измерении площадей неправильной формы вычисления являются громоздкими, и имеют место большие погрешности. Способ измерения вручную по точкам относится к применению оператором счетчика площади для вычисления рабочей площади с использованием данных GPS. Этот способ подходит для измерения рабочей площади различных форм и площадей большего размера. Однако способ измерения вручную по точкам требует ручного управления, что увеличивает объем работы оператора, а скорость измерения является низкой.
[0005] Дополнительно, автоматический способ измерения включает способ измерения счетчиком пробега и способ измерения с использованием определения местоположения по координатам. Способ измерения счетчиком пробега относится к установке счетчика пробега на сельскохозяйственную машину, использованию счетчика пробега для получения расстояния, пройденного сельскохозяйственной машиной, и умножению этого расстояния на рабочую ширину сельскохозяйственной машины для измерения площади, обработанной сельскохозяйственной машиной. Способ измерения счетчиком пробега не требует ручной работы и характеризуется высокой скоростью вычисления, однако точность измерения является низкой. По причине наличия повторных действий и непрямых линий при перемещениях сельскохозяйственной машины будут иметь место большие погрешности самого счетчика пробега. Поэтому между обработанной площадью, вычисленной с использованием измерителя расстояния для получения расстояния, пройденного сельскохозяйственной машиной, и фактической площадью, обработанной сельскохозяйственной машиной, существует большая разница. Способ измерения с использованием определения местоположения по координатам относится к установке на сельскохозяйственную машину системы определения местоположения по координатам, такой как GPS или Beidou, для получения расстояния, пройденного сельскохозяйственной машиной, и его умножения на рабочую ширину сельскохозяйственной машины для измерения площади, обработанной сельскохозяйственной машиной. Однако способ измерения с использованием определения местоположения по координатам характеризуется такими же проблемами, как способ измерения с использованием счетчика пробега, так как этот способ не способен различать расстояния, пройденные в рабочем состоянии, при повторяющихся проходах в рабочем состоянии и в нерабочем состоянии. Поэтому вычисленная обработанная площадь, которая измерена с помощью способа с использованием способа определения местоположения по координатам, будет больше фактической площади, обработанной сельскохозяйственной машиной.
Сущность изобретения
[0006] В настоящем изобретении предоставлен способ определения площади, обработанной сельскохозяйственной машиной, и электронное устройство, в котором применяется этот способ, при этом способ приспособлен для точного определения площади, обработанной сельскохозяйственной машиной, с помощью простого алгоритма, с небольшой погрешностью и широкой сферой применения.
[0007] В настоящем изобретении дополнительно предоставлено электронное устройство, при этом в электронном устройстве применен данный способ для проведения различий между состояниями сельскохозяйственной машины в нормальном рабочем состоянии, повторяющемся рабочем состоянии и нерабочем состоянии, определения только данных сельскохозяйственной машины, действующей в рабочем состоянии, и сведения к минимуму разности между обработанной площадью, определенной с помощью данного способа, и фактически обработанной площадью.
[0008] В настоящем изобретении дополнительно предоставлен способ определения площади, обработанной сельскохозяйственной машиной, и электронное устройство, в котором применяется этот способ, при этом в данном способе состояния сельскохозяйственной машины различают автоматически в соответствии с данными координат сельскохозяйственной машины и соответствующими данными моментов времени, например данные координат сельскохозяйственной машины включают, но без ограничения, координаты по долготе и координаты по широте.
[0009] В настоящем изобретении дополнительно предоставлен способ определения площади, обработанной сельскохозяйственной машиной, и электронное устройство, в котором применяется этот способ, при этом в данном способе данные координат сельскохозяйственной машины обрабатывают и очищают. Когда данные координат сельскохозяйственной машины появляются повторно в разные моменты времени, сохраняются только данные координат, соответствующие первому моменту времени. Поэтому площадь, обработанная сельскохозяйственной машиной, которая действует с повторениями, исключается, что дополнительно способствует уменьшению разности между обработанной площадью, определенной с помощью данного способа, и фактически обработанной площадью.
[0010] В настоящем изобретении дополнительно предоставлен способ определения площади, обработанной сельскохозяйственной машиной, и электронное устройство, в котором применяется этот способ, при этом в данном способе удаляют данные координат, находящиеся за пределами диапазона данных координат сельскохозяйственной машины, которая находится вне рабочей площади, данные координат сельскохозяйственной машины обрабатывают и очищают, при этом исключается использование аномальных данных для определения площади, обработанной сельскохозяйственной машиной, и с помощью данного способа повышается точность определения обработанной площади.
[0011] В настоящем изобретении дополнительно предоставлен способ определения площади, обработанной сельскохозяйственной машиной, и электронное устройство, в котором применяется этот способ, при этом в данном способе после очистки выполняют кластеризацию и сегментирование данных координат и данных моментов времени сельскохозяйственной машины. Для дополнительного повышения точности определения данные с низкой плотностью и неправильными моментами времени в сегментированных данных сегментируются в данные, относящиеся к нерабочему состоянию, и эти данные, относящиеся к нерабочему состоянию, удаляются с целью обеспечения достоверности рабочих данных сельскохозяйственной машины, которые используются для определения обработанной площади.
[0012] В настоящем изобретении дополнительно предоставлен способ определения площади, обработанной сельскохозяйственной машиной, и электронное устройство, в котором применяется этот способ, при этом в данном способе на основе рабочих данных после кластеризации и сегментирования генерируют полигоны множества рабочих площадей, и площадь, обработанную сельскохозяйственной машиной, определяют на основе площадей данных полигонов.
[0013] В настоящем изобретении дополнительно предоставлен способ определения площади, обработанной сельскохозяйственной машиной, и электронное устройство, в котором применяется этот способ, при этом в данном способе выполняют агрегирование всех полигонов, удаление повторяющихся полигонов и получение множества полигонов, очищенных и извлеченных без повторения, для предотвращения более чем однократного определения одной площади одного и того же рабочего блока сельскохозяйственной машины.
[0014] В настоящем изобретении дополнительно предоставлен способ определения площади, обработанной сельскохозяйственной машиной, и электронное устройство, в котором применяется этот способ, при этом в данном способе с помощью проекционного преобразования выполняют преобразование данных долготы и данных широты сельскохозяйственной машины в двумерные координаты, и на основе этих двумерных координат определяют окончательную рабочую площадь сельскохозяйственной машины.
[0015] В настоящем изобретении дополнительно предоставлен способ определения площади, обработанной сельскохозяйственной машиной, и электронное устройство, в котором применяется этот способ, при этом в данном способе выполняют измерение разных типов сельхозугодий, и результаты измерения являются точными, что способствует распределению затрат операторов сельскохозяйственных машин, вычислению дотаций согласно национальной политике и национальных статистических данных о сельском хозяйстве.
[0016] С целью достижения по меньшей мере одной из вышеуказанных целей настоящего изобретения, в настоящем изобретении предоставлен способ определения площади, обработанной сельскохозяйственной машиной, при этом способ включает:
[0017] этап А - получение данных координат сельскохозяйственной машины и данных моментов времени сельскохозяйственной машины, которые соответствуют данным координат в пределах некоторого промежутка времени;
[0018] этап В - очистку данных координат сельскохозяйственной машины и данных моментов времени сельскохозяйственной машины, а также удаление данных координат и данных моментов времени сельскохозяйственной машины, когда она действует не в нормальном рабочем состоянии;
[0019] этап С - кластеризацию и сегментирование данных координат и данных моментов времени после очистки, различение данных координат и данных моментов времени сельскохозяйственной машины, действующей в нормальном рабочем состоянии и нерабочем состоянии, и сохранение только данных координат и данных моментов времени сельскохозяйственной машины, действующей в нормальном рабочем состоянии;
[0020] этап D - генерирование множества полигонов на основе данных координат и данных моментов времени сельскохозяйственной машины, действующей в нормальном рабочем состоянии, а также вычисление площади, обработанной сельскохозяйственной машиной, в соответствии с этим множеством полигонов.
[0021] этап Е - хранение площади, обработанной сельскохозяйственной машиной, для просмотра пользователями.
[0022] Согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения, этап В дополнительно включает:
этап (В.1) - удаление повторяющихся данных из данных координат сельскохозяйственной машины и данных моментов времени сельскохозяйственной машины;
[0023] этап (В.2) - очистку данных координат сельскохозяйственной машины и данных моментов времени сельскохозяйственной машины, а также удаление аномальных данных из данных координат сельскохозяйственной машины и данных моментов времени сельскохозяйственной машины.
[0024] Согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения, этап В.1 дополнительно включает:
[0025] этап (b.l) сортировку данных координат сельскохозяйственной машины в хронологическом порядке; и
[0026] этап (b.2) удаление повторяющихся данных из данных координат сельскохозяйственной машины в соответствии с хронологическим порядком.
[0027] Согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения, этап В.2 дополнительно включает:
[0028] предварительную установку диапазона координат рабочей площади и удаление данных координат, находящихся за пределами этого диапазона координат рабочей площади, и данных моментов времени, соответствующих этим данным координат.
[0029] Согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения, указанный диапазон координат включает диапазоны данных долготы и широты, при этом диапазон данных долготы составляет [-90, 90], и диапазон данных широты составляет [-180, 180].
[0030] Согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения, этап В.2 дополнительно включает:
[0031] выполнение обнаружения аномалий в отношении данных координат сельскохозяйственной машины с помощью алгоритма «изолирующий лес» (Isolation Forest) и удаление данных координат, находящихся за пределами указанного диапазона координат.
[0032] Согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения, этап С дополнительно включает:
[0033] применение алгоритма T-DBSCAN для кластеризации и сегментирования данных координат и данных моментов времени после очистки, и получение множества блоков кластерных данных.
[0034] Согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения, этап С дополнительно включает:
[0035] коррекцию порогового значения времени, τ, радиуса плотности, r, и порогового значения плотности, ε, алгоритма T-DBSCAN.
[0036] Согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения, этап С дополнительно включает:
[0037] проведение различий между данными сельскохозяйственной машины в нормальном рабочем состоянии и данных сельскохозяйственной машины в нерабочем состоянии в соответствии с плотностью данных и правильностью времени, при этом данные с низкой плотностью и неправильным временем представляют собой данные сельскохозяйственной машины в нерабочем состоянии.
[0038] Согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения, этап D дополнительно включает:
[0039] этап D. 1 применение алгоритма сканирования Грэма для отыскания границы данных координат и данных моментов времени каждого из блоков кластерных рабочих данных сельскохозяйственной машины с целью нахождения полигонов;
[0040] этап D.2 применение алгоритма объединения буферных зон для агрегирования каждого из полигонов, удаление повторяющихся частей площади полигонов и генерирование множества полигонов без повторения;
[0041] этап D.3 выполнение проекционного преобразования координат по долготе и координат по широте вершин каждого полигона для получения кода EPSG проекции, и отыскание кода EPSG с помощью алгоритма наименьших квадратов с целью нахождения оптимальной системы координат проекции, а также преобразование координат по долготе и координат по широте вершин каждого полигона в двумерные координаты; и
[0042] этап D.4 применение, на основе двумерных координат полигона, формулы  для вычисления площади полигонов, а также сложение площадей полигонов для получения площади, обработанной сельскохозяйственной машиной.
[0043] Согласно другому аспекту настоящего изобретения, в настоящем изобретении предоставлена система определения площади, обработанной сельскохозяйственной машиной, при этом система содержит:
[0044] модуль сбора данных, который получает данные координат сельскохозяйственной машины и данные моментов времени сельскохозяйственной машины, соответствующие данным координат, в пределах некоторого промежутка времени;
[0045] модуль очистки данных, осуществляющий связь с модулем сбора данных, при этом модуль очистки данных выполняет очистку данных координат сельскохозяйственной машины и данных моментов времени сельскохозяйственной машины, а также удаление данных координат и данных моментов времени сельскохозяйственной машины не в нормальном рабочем состоянии;
[0046] модуль кластеризации и сегментирования, осуществляющий связь с модулем очистки данных, при этом модуль кластеризации и сегментирования выполняет кластеризацию и сегментирование данных координат и данных моментов времени после очистки, различение данных координат и данных моментов времени сельскохозяйственной машины в нормальном рабочем состоянии и нерабочем состоянии, и сохранение данных координат и данных моментов времени сельскохозяйственной машины в нормальном рабочем состоянии в виде блоков кластерных рабочих данных;
модуль генерирования полигонов, осуществляющий связь с модулем кластеризации и сегментирования, при этом модуль генерирования полигонов выполняет генерирование множества полигонов на основе блоков кластерных рабочих данных; и
[0047] модуль вычисления площади, осуществляющий связь с модулем генерирования полигонов, при этом модуль генерирования полигонов выполняет вычисление площади, обработанной сельскохозяйственной машиной, в соответствии с множеством полигонов.
[0048] устройство хранения данных, соединенное с модулем вычисления площади, при этом устройство хранения данных сохраняет площадь, обработанную сельскохозяйственной машиной, для просмотра пользователями.
[0049] Согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения, данные координат сельскохозяйственной машины включают данные долготы и данные широты.
[0050] Согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения, модуль очистки данных содержит блок удаления повторяющихся данных и блок удаления аномальных данных, при этом блок удаления повторяющихся данных соединен с блоком сбора данных, блок удаления повторяющихся данных выполняет удаление повторяющихся данных долготы и повторяющихся данных широты сельскохозяйственной машины, и блок удаления аномальных данных выполняет очистку данных долготы и данных широты после удаления повторяющихся данных долготы и повторяющихся данных широты, и выполняет очистку данных моментов времени и удаление аномальных данных долготы, данных широты и данных моментов времени.
[0051] Согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения, блок удаления повторяющихся данных выполняет сортировку данных долготы и данных широты в хронологическом порядке, а также сохранение одних и тех же данных долготы и одних и тех же данных широты для одного момента времени, когда одни и те же данные долготы и одни и те же данные широты появляются в разные моменты времени.
[0052] Согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения, блок удаления аномальных данных выполняет предварительную установку диапазона координат рабочей площади и определяет данные долготы и данные широты, находящихся за пределами этого диапазона координат, как аномальные данные, и удаляет эти аномальные данные.
[0053] Согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения указанный диапазон координат включает диапазон данных долготы и диапазон данных широты, блок удаления аномальных данных выполняет предварительную установку диапазона данных долготы как [-90, 90] и диапазона данных широты как [-180, 180].
[0054] Согласно другому аспекту настоящего изобретения, блок удаления аномальных данных выполняет обнаружение аномалий в отношении данных долготы и данных широты сельскохозяйственной машины с помощью алгоритма «изолирующий лес», удаление данных долготы, находящихся за пределами указанного диапазона данных долготы, и удаление данных широты, находящихся за пределами указанного диапазона данных широты.
[0055] Согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения модуль кластеризации и сегментирования содержит блок кластеризации и сегментирования, блок определения и блок исполнения, при этом блок кластеризации и сегментирования осуществляет связь с модулем очистки данных, блок определения осуществляет связь с блоком кластеризации и сегментирования, блок исполнения осуществляет связь с блоком определения, блок кластеризации и сегментирования выполняет кластеризацию и сегментирование данных координат и данных моментов времени и получение множества блоков кластерных данных, блок определения выполняет определение типа блоков кластерных данных для различения блоков кластерных данных, относящихся к нерабочему состоянию, и блок исполнения выполняет удаление блоков кластерных данных, относящихся к нерабочему состоянию, и получение блоков кластерных рабочих данных.
[0056] Согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения, в блоке кластеризации и сегментирования для кластеризации и сегментирования данных координат и данных моментов времени после очистки применяется алгоритм T-DBSCAN.
[0057] Согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения блок кластеризации и сегментирования выполняет коррекцию порогового значения времени, τ, радиуса плотности, r, и порогового значения плотности, ε, алгоритма T-DBSCAN.
[0058] Согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения блок определения выполняет определение типа блоков кластерных данных в соответствии с плотностью данных и правильностью времени, и блоками кластерных данных, относящихся к нерабочему состоянию, являются блоки кластерных данных с низкой плотностью данных и неправильным временем.
[0059] Согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения модуль генерирования полигонов содержит блок генерирования полигонов и блок контроля повторений, и блок контроля повторений соединен с блоком генерирования полигонов, блок генерирования полигонов соединен с блоком 33 исполнения модуля кластеризации и сегментирования, блок генерирования полигонов получает граничные полигоны, соответствующие блокам кластерных рабочих данных в соответствии с данными координат и данными моментов времени блоков кластерных рабочих данных, и блок контроля повторений выполняет агрегирование граничных полигонов и удаляет повторяющуюся часть площади граничных полигонов, а также генерирует множество полигонов без повторений.
[0060] Согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения в блоке генерирования полигонов для отыскания границы данных координат и данных моментов времени каждого из блоков кластерных рабочих данных сельскохозяйственной машины с целью нахождения полигонов применяется алгоритм сканирования Грэма.
[0061] Согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения, блок контроля повторений применяет алгоритм объединения буферных зон для агрегирования каждого из полигонов, выполняет удаление повторяющейся части площади полигонов и генерирует множество полигонов без повторений.
Согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения, модуль вычисления площади содержит блок преобразования и блок вычисления, и блок преобразования соединен с блоком контроля повторений блока генерирования полигонов, и блок вычисления соединен с блоком преобразования, при этом блок преобразования выполняет проекционное преобразование координат по долготе и координат по широте вершин каждого полигона для получения кода EPSG проекции, и блок вычисления выполняет отыскание кода EPSG с помощью алгоритма наименьших квадратов с целью нахождения оптимальной системы координат проекции, а также преобразование координат по долготе и координат по широте вершин каждого полигона в двумерные координаты; и блок вычисления выполняет применение, на основе двумерных координат полигона, формулы  для вычисления площади полигонов, а также сложение площадей полигонов с целью получения площади, обработанной сельскохозяйственной машиной.
[0062] Согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения система дополнительно содержит устройство хранения данных, при этом в устройстве хранения данных хранятся данные координат, данные моментов времени и площадь, обработанная сельскохозяйственной машиной.
Краткое описание графических материалов
[0063] Варианты реализации настоящего изобретения будут описаны ниже посредством вариантов осуществления со ссылкой на прилагаемые фигуры.
[0064] На фиг. 1 представлена схема последовательности операций одного варианта осуществления способа вычисления площади, обработанной сельскохозяйственной машиной.
[0065] На фиг. 2 представлена частичная схема последовательности операций одного варианта осуществления способа.
[0066] На фиг. 3 представлена частичная схема последовательности операций другого варианта осуществления способа вычисления площади, обработанной сельскохозяйственной машиной.
[0067] На фиг. 4 представлена частичная схема последовательности операций другого варианта осуществления указанного способа.
[0068] На фиг. 5 представлена блок-схема одного варианта осуществления системы для вычисления площади, обработанной сельскохозяйственной машиной.
Подробное описание
[0069] Описанные ниже предпочтительные варианты осуществления являются лишь примерами, и специалисты в данной области техники могут придумать другие очевидные варианты осуществления. Базовые принципы настоящего изобретения, определенные в следующем описании, могут быть применены к другим вариантам осуществления, развитиям вариантов осуществления, схемам усовершенствования, эквивалентным схемам и другим техническим схемам, которые не отклоняются от сущности и объема настоящего изобретения.
[0070] Технические специалисты в данной области техники должны понимать, что в раскрытии настоящего изобретения термин «вертикальное направление», «горизонтальное направление», «верхний», «нижний», «передний», «задний», «левый», «правый», «вертикальный», «горизонтальный», «верхний», «нижний», «внутренний», «наружный» и другие указатели ориентации или взаимного расположения основаны на ориентации или взаимном расположении, показанном на графических материалах, и предназначены только для содействия описанию настоящего изобретения и упрощения описания, а не для указания или предположения того, что устройство или компонент должен иметь конкретную ориентацию в конкретном направлении и в ходе конкретной операции, поэтому приведенные выше термины не следует понимать как ограничения настоящего изобретения.
[0071] Можно понять, что термин «один» следует понимать как «по меньшей мере один» или «один или более», т.е. в одном варианте осуществления количество одного компонента может составлять один, тогда как в другом варианте осуществления количество компонентов может являться множественным, поэтому термин «один» нельзя понимать как ограничение в отношении количества.
[0072] Со ссылкой на фиг. 1-4 настоящего раскрытия изображен способ вычисления площади, обработанной сельскохозяйственной машиной. С помощью данного способа можно точно вычислить площадь, обработанную сельскохозяйственной машиной, для целей сельского хозяйства. Дополнительно, система 100 для вычисления площади, обработанной сельскохозяйственной машиной, подходит для вычисления площадей сельхозугодий разных типов, и это вычисление является точным, что способствует распределению затрат операторов сельскохозяйственных машин, вычислению дотаций согласно национальной политике, национальных статистических данных о сельском хозяйстве и т.д.
[0073] В способе вычисления площади, обработанной сельскохозяйственной машиной, предусмотрен этап (А) получения данных координат и данных моментов времени сельскохозяйственной машины в пределах некоторого промежутка времени, для которого необходимо вычислить обработанную площадь. В одном варианте осуществления данные координат сельскохозяйственной машины могут представлять собой данные долготы и данные широты. В одном варианте осуществления данные координат сельскохозяйственной машины также могут представлять собой данные двумерных координат. В одном варианте осуществления способ согласно настоящему изобретению в качестве примера описан для данных координат сельскохозяйственной машины, содержащих данные долготы и широты.
[0074] После этапа (А) предусмотрен этап (В) очистки данных координат сельскохозяйственной машины и данных моментов времени сельскохозяйственной машины, и удаления данных координат и данных моментов времени сельскохозяйственной машины, когда она действует не в нормальном рабочем состоянии.
[0075] В одном варианте осуществления со ссылкой на фиг. 2 этап (В) дополнительно включает этап (В.1) удаления повторяющихся данных координат сельскохозяйственной машины и повторяющихся данных моментов времени сельскохозяйственной машины, то есть удаления данных сельскохозяйственной машины, действующей в повторяющемся рабочем состоянии. В одном варианте осуществления, со ссылкой на фиг. 3, этап (В.1) включает следующие этапы:
[0076] этап (b.l) сортировки данных координат сельскохозяйственной машины в хронологическом порядке; и
[0077] этап (b.2) удаления повторяющихся данных из данных координат сельскохозяйственной машины. В одном варианте осуществления, когда одни и те же данные долготы и одни и те же данные широты появляются в разные моменты времени, сохраняется копия одних и тех же данных долготы и одних и тех же данных широты в один момент времени. В одном варианте осуществления сохраняется копия одних и тех же данных долготы и одних и тех же данных широты в любой момент времени, с помощью такого алгоритма способ может избегать вычисления площади, обработанной сельскохозяйственной машиной в повторяющемся рабочем состоянии, что способствует уменьшению разности между обработанной площадью, вычисленной с помощью данного способа, и фактически обработанной площадью.
[0078] В одном варианте осуществления этап (В) дополнительно включает этап (В.2) очистки данных координат и данных моментов времени сельскохозяйственной машины, и удаления аномальных данных. В одном варианте осуществления предварительно устанавливается диапазон координат подлежащей вычислению рабочей площади, и данные долготы и данные широты за пределами этого диапазона координат можно определить как аномальные данные, которые не принадлежат к данным сельскохозяйственной машины, действующей в нормальном рабочем состоянии, и они не будут использованы в качестве основы вычислений для вычисления площади, обработанной сельскохозяйственной машиной. В одном варианте осуществления аномальные данные координат и данные моментов времени, соответствующие аномальным координатам, удаляются во избежание использования этих аномальных данных для вычисления площади, обработанной сельскохозяйственной машиной, что способствует повышению точности способа.
[0079] В одном варианте осуществления в предварительно установленном диапазоне координат диапазон данных долготы составляет [-90, 90], и диапазон данных широты составляет [-180, 180]. В одном варианте осуществления обнаружение аномалий выполняется в отношении данных долготы и данных широты сельскохозяйственной машины с помощью алгоритма «изолирующий лес», и данные долготы и данные широты, находящихся за пределами диапазона данных долготы и данных широты, удаляются. Специалистам в данной области техники следует понимать, что данные варианты осуществления предварительно установленного диапазона координат и алгоритма обнаружения аномалий использованы лишь в качестве примера и не могут ограничивать содержание и объем способа настоящего изобретения.
[0080] В одном варианте осуществления этап (В.1) выполняют после этапа (В.2). В другом варианте осуществления этап (В.1) выполняют перед этапом (В.2). Конкретная последовательность из этапа (В.1) и этапа (В.2) не может ограничивать содержание и объем способа настоящего изобретения.
[0081] В одном варианте осуществления способ дополнительно включает этап (С) кластеризации и сегментирования данных координат и данных моментов времени сельскохозяйственной машины после очистки, различение данных координат и данных моментов времени сельскохозяйственной машины, действующей в нормальном рабочем состоянии и нерабочем состоянии, и сохранение данных координат и данных моментов времени сельскохозяйственной машины, действующей в нормальном рабочем состоянии.
[0082] В одном варианте осуществления этап (С) дополнительно включает: применение алгоритма T-DBSCAN для кластеризации и сегментирования данных координат и данных моментов времени сельскохозяйственной машины после очистки, и получение некоторого количества блоков кластерных данных. В одном варианте осуществления коррекция ключевых параметров алгоритма T-DBSCAN, порогового значения времени, τ, радиуса плотности, r, и порогового значения плотности, ε выполняется с помощью алгоритма «Hyperopt» (оптимизации гиперпараметров) для обеспечения максимальной релевантности подобных данных и минимальной релевантности данных, не являющихся подобными, после кластеризации.
[0083] В одном варианте осуществления этап (С) дополнительно включает: удаление блоков кластерных данных, относящихся к нерабочему состоянию, из блоков кластерных данных и сохранение блоков кластерных рабочих данных. В одном варианте осуществления каждый блок кластерных данных, полученный после сегментирования, обеспечивает подобие во времени и пространстве. В одном варианте осуществления блоки кластерных данных определяются как блоки кластерных данных, относящихся к нерабочему состоянию, если плотность блоков кластерных данных является низкой, и время блоков кластерных данных является неправильным. После удаления блоков кластерных данных, относящихся к нерабочему состоянию, остальные блоки кластерных данных представляют собой блоки кластерных рабочих данных, что, таким образом, обеспечивает то, что используемые данные представляют собой рабочие данные для вычисления площади, обработанной сельскохозяйственной машиной, и обеспечивает дополнительную точность вычисления.
[0084] В одном варианте осуществления после этапа (С) способ дополнительно включает этап (D) генерирования некоторого количества полигонов на основе каждого из блоков кластерных рабочих данных и вычисления площади, обработанной сельскохозяйственной машиной, в соответствии с этим некоторым количеством полигонов.
[0085] Со ссылкой на фиг. 4 этап D дополнительно включает этап (D.1) применения алгоритма сканирования Грэма для отыскания границы данных координат и данных моментов времени каждого из блоков кластерных рабочих данных с целью нахождения полигонов.
[0086] В одном варианте осуществления после этапа (D.1) способ дополнительно включает этап (D.2) применения алгоритма объединения буферных зон для агрегирования каждого из полигонов, удаления повторяющейся части площади полигонов и генерирования множества полигонов без повторений.
[0087] В одном варианте осуществления после этапа (D.2) способ дополнительно включает этап (D.3) выполнения проекционного преобразования координат по долготе и широте вершин каждого полигона для получения кода EPSG проекции, и отыскание кода EPSG проекции с помощью алгоритма наименьших квадратов с целью нахождения оптимальной системы координат проекции и преобразования координат по долготе и широте вершин каждого полигона в двумерные координаты. В одном варианте осуществления после этапа (D.3) способ дополнительно включает этап (D.4) применения, на основе двумерных координат полигонов, формулы  для вычисления площади полигонов и сложения площадей полигонов с целью получения площади, обработанной сельскохозяйственной машиной.
[0088] Следует отметить, что имеется небольшая разность между площадью, вычисленной с помощью способа, предоставленного в настоящей заявке, и фактической площадью, обработанной сельскохозяйственной машиной. Дополнительно, в процессе опытно-конструкторской разработки для контроля эффективности способа, предоставленного в настоящей заявке, счетчик площади устанавливали на тракторе, обрабатывающем поля с площадью 98 акров, 560 акров и 2200 акров соответственно, и трактор перемещался по полям путем случайных перемещений и повторяющихся действий на выбранных полях случайным образом. Каждое поле давало 10 групп данных, и площадь, обработанную трактором, вычисляли способом вычисления площади, обработанной сельскохозяйственной машиной, предоставленным в настоящей заявке. Проверка результатов вычислений показывает, что средние ошибки и дисперсии 10 групп данных на каждую площадь поля с использованием способа согласно настоящей заявке составляют 99,7/0,03%, 99,5/0,06% и 99,8/0,01% соответственно. Поэтому способ вычисления площади, обработанной сельскохозяйственной машиной, согласно настоящей заявке характеризуется высокой точностью и устойчивостью, а также удовлетворяет требованию точности вычисления.
[0089] Со ссылкой на фиг. 5 настоящего раскрытия изображена система 100 для вычисления площади, обработанной сельскохозяйственной машиной, заключенная в электронном устройстве 1. С помощью данной системы 100 можно точно вычислять площадь, обработанную сельскохозяйственной машиной. Система 100 содержит модуль 10 сбора данных, модуль 20 очистки данных, модуль 30 кластеризации и сегментирования, модуль 40 генерирования полигонов и модуль 50 вычисления площади. Модуль 10 сбора данных выполняет сбор данных координат и данных моментов времени сельскохозяйственной машины. Модуль 20 очистки данных соединен с модулем 10 сбора данных и выполняет очистку данных координат и данных моментов времени сельскохозяйственной машины с целью удаления данных, которые были собраны, когда сельскохозяйственная машина действовала в нерабочем состоянии. Модуль 30 кластеризации и сегментирования соединен с модулем 20 очистки данных. Модуль 30 кластеризации и сегментирования выполняет кластеризацию и сегментирование в отношении данных координат и данных моментов времени после очистки, а также получение блоков кластерных рабочих данных сельскохозяйственной машины, действующей в нормальном рабочем состоянии. Модуль 40 генерирования полигонов соединен с модулем 30 кластеризации и сегментирования, и модуль 40 генерирования полигонов генерирует соответствующие полигоны на основе блоков кластерных рабочих данных, полученных в модуле 30 кластеризации и сегментирования. Модуль 50 вычисления площади соединен с модулем 40 генерирования полигонов, и модуль 50 вычисления площади выполняет вычисление площади, обработанной сельскохозяйственной машиной, на основе площади полигонов, сгенерированных модулем 40 генерирования полигонов.
[0090] В одном варианте осуществления модуль 10 сбора данных получает данные координат и данные моментов времени сельскохозяйственной машины, соответствующие данным координат в течение некоторого промежутка времени при вычислении площади, обработанной сельскохозяйственной машиной, путем осуществления связи с центральным управляющим компьютером сельскохозяйственной машины. Например, модуль 10 сбора данных выполняет получение данных координат и данных моментов времени сельскохозяйственной машины от центрального управляющего компьютера, соединенного с сельскохозяйственной машиной с помощью проводного соединения или беспроводного соединения. В одном варианте осуществления модуль 10 сбора данных обеспечивает возможность ввода пользователем данных координат и данных моментов времени сельскохозяйственной машины с помощью ручного ввода или ручного выбора. Специалистам в данной области техники будет понятно, что вариант осуществления модуля 10 сбора данных, который выполнят сбор данных координат и данных моментов времени сельскохозяйственной машины представляет собой лишь пример и не может ограничивать содержание и объем способа, предоставленного в настоящей заявке.
[0091] В одном варианте осуществления данные координат сельскохозяйственной машины могут представлять собой данные долготы и данные широты. В одном варианте осуществления данные координат сельскохозяйственной машины также могут представлять собой данные двумерных координат. В одном варианте осуществления система согласно настоящему изобретению в качестве примера описана для данных координат сельскохозяйственной машины как данных долготы и данных широты.
[0092] В одном варианте осуществления модуль 20 очистки данных содержит блок 21 удаления повторяющихся данных и блок 22 удаления аномальных данных. Блок 21 удаления повторяющихся данных соединен с модулем 10 сбора данных. Блок 21 удаления повторяющихся данных получает данные координат и данные моментов времени сельскохозяйственной машины.
[0093] Блок 21 удаления повторяющихся данных выполняет сортировку данных координат сельскохозяйственной машины в хронологическом порядке и удаление повторяющихся данных координат сельскохозяйственной машины. В одном варианте осуществления, когда одни и те же данные долготы и одни и те же данные широты появляются в разные моменты времени, блок 21 удавления повторяющихся данных сохраняет копию одних и тех же данных долготы и одних и тех же данных широты в один момент времени. В одном варианте осуществления, когда блок 21 удаления повторяющихся данных определяет, что данные долготы и данные широты сельскохозяйственной машины являются повторяющимися, блок 21 удаления повторяющихся данных сохраняет данные в самый ранний момент времени и удаляет повторяющиеся данные. В одном варианте осуществления, когда блок 21 удаления повторяющихся данных определяет, что данные долготы и данные широты сельскохозяйственной машины являются повторяющимися, блок 21 удаления повторяющихся данных сохраняет данные широты и данные долготы, соответствующие любому моменту времени, и удаляет повторяющиеся данные.
[0094] В одном варианте осуществления блок 22 удаления аномальных данных соединен с блоком 21 удаления повторяющихся данных, и блок 22 удаления аномальных данных выполняет очистку данных координат и данных моментов времени сельскохозяйственной машины после удаления повторяющихся данных с целью удаления аномальных данных. В одном варианте осуществления блок 22 удаления аномальных данных выполняет предварительную установку диапазона координат рабочей площади для вычисления обработанной площади. Когда данные координат сельскохозяйственной машины находятся за пределами указанного диапазона координат, и блок 22 удаления аномальных данных определяет данные долготы и данные широты, находящиеся за пределами указанного диапазона координат, как аномальные данные и выполняет удаление этих аномальных данных, которые не используются как основа для вычисления площади, обработанной сельскохозяйственной машиной.
[0095] В одном варианте осуществления блок 22 удаления аномальных данных выполняет предварительную установку диапазона данных долготы как [-90, 90] и диапазона данных широты как [-180, 180]. В одном варианте осуществления блок 22 удаления аномальных данных выполняет обнаружение аномалий в отношении данных долготы и данных широты сельскохозяйственной машины с помощью алгоритма «изолирующий лес», и удаление данных долготы, находящихся за пределами указанного диапазона данных долготы, а также данных широты, находящихся за пределами указанного диапазона данных широты. Специалистам в данной области техники следует понимать, что варианты осуществления предварительно установленного диапазона координат и алгоритма «изолирующий лес» для обнаружения аномальных данных используются лишь в качестве примеров и не могут представлять собой ограничение содержания и объема системы 100 для вычисления площади, обработанной сельскохозяйственной машиной, согласно настоящей заявке.
[0096] В одном варианте осуществления блок 22 удаления аномальных данных соединен с блоком 10 сбора данных, блок 22 удаления аномальных данных получает данные координат и данные моментов времени сельскохозяйственной машины, и блок 22 удаления аномальных данных выполняет очистку данных координат и данных моментов времени сельскохозяйственной машины с целью удаления аномальных данных. В одном варианте осуществления блок 21 удаления повторяющихся данных выполняет удаление повторяющихся данных из данных координат и данных моментов времени сельскохозяйственной машины после удаления аномальных данных.
[0097] В одном варианте осуществления модуль 30 кластеризации и сегментирования содержит блок 31 кластеризации и сегментирования, блок 32 определения и блок 33 исполнения. В одном варианте осуществления блок 31 кластеризации и сегментирования соединен с модулем 20 очистки данных. Блок 31 кластеризации и сегментирования выполняет кластеризацию и сегментирование данных координат и данных моментов времени сельскохозяйственной машины, и получает некоторое количество блоков кластерных данных. Блок 32 определения соединен с блоком 31 кластеризации и сегментирования. Блок 32 определения выполняет определение типа блоков кластерных данных и различение блока кластерных рабочих данных и блоков кластерных данных, относящихся к нерабочему состоянию. Блоки кластерных рабочих данных соответствуют рабочим данным сельскохозяйственной машины, действующей в нормальном рабочем состоянии, а блок кластерных данных, относящихся к нерабочему состоянию, соответствует рабочим данным сельскохозяйственной машины, действующей в нерабочем состоянии. Кроме того, блок 33 исполнения соединен с блоком 32 определения, и блок 33 исполнения выполняет удаление блоков кластерных данных, относящихся к нерабочему состоянию, и получение блоков кластерных рабочих данных.
[0098] В одном варианте осуществления блок 31 кластеризации и сегментирования применяет алгоритм T-DBSCAN для кластеризации и сегментирования данных координат и данных моментов времени сельскохозяйственной машины после очистки, и выполняет получение некоторого количества блоков кластерных данных. В одном варианте осуществления коррекция ключевых параметров алгоритма T-DBSCAN, порогового значения времени, τ, радиуса плотности, r, и порогового значения плотности, ε, выполняется с помощью алгоритма «Hyperopt» (оптимизации гиперпараметров) для обеспечения максимальной релевантности подобных данных и минимальной релевантности данных, не являющихся подобными, после кластеризации.
[0099] В одном варианте осуществления блок 32 определения выполняет определение и сегментирование типов блоков кластерных данных на основе плотности и правильности данных. В одном варианте осуществления блоки кластерных данных с низкой плотностью данных и неправильным временем определяются как блоки кластерных данных, относящихся к нерабочему состоянию, а блоки кластерных данных с высокой плотностью данных и правильным временем определяются как блоки кластерных рабочих данных.
[00100] Модуль 40 генерирования полигонов соединен с блоком 33 исполнения, модуль 40 генерирования полигонов содержит блок 41 генерирования полигонов и блок 42 контроля повторений, и блок 42 контроля повторений соединен с блоком 41 генерирования полигонов. Блок 41 генерирования полигонов соединен с блоком 30 исполнения модуля 30 кластеризации и сегментирования.
[00101] Блок 41 генерирования полигонов получает граничные полигоны, соответствующие блокам кластерных рабочих данных на основе данных координат и данных моментов времени каждого из блоков кластерных данных. В одном варианте осуществления в блоке 41 генерирования полигонов для отыскания границы данных координат и данных моментов времени каждого из блоков кластерных рабочих данных с целью нахождения соответствующих граничных полигонов применяется алгоритм сканирования Грэма.
[00102] В одном варианте осуществления блок 42 контроля повторений выполняет агрегирование граничных полигонов, сгенерированных блоком 41 генерирования полигонов, удаление повторяющейся части площади граничных полигонов и генерирование множества полигонов без повторений. В одном варианте осуществления блок 42 контроля повторений выполняет агрегирование каждого из граничных полигонов с применением алгоритма объединения буферных зон, удаление повторяющейся части площади граничных полигонов и генерирование множества полигонов без повторений.
[00103] В одном варианте осуществления блок 50 вычисления площади соединен с блоком 42 контроля повторений модуля 40 генерирования полигонов. Модуль 50 вычисления площади выполняет вычисление площади каждого из полигонов, а также сложение площадей всех полигонов с целью получения площади, обработанной сельскохозяйственной машиной.
[00104] В одном варианте осуществления модуль 50 вычисления площади содержит блок 51 преобразования и блок 52 вычисления. Блок 51 преобразования соединен с блоком 42 контроля повторений модуля 40 генерирования полигонов, и блок 52 вычисления соединен с блоком 51 преобразования.
[00105] В одном варианте осуществления блок 51 преобразования выполняет проекционное преобразование координат по долготе и координат по широте вершин каждого полигона для получения кода EPSG проекции, и отыскание кода EPSG проекции с помощью алгоритма наименьших квадратов с целью нахождения оптимальной системы координат проекции, а также преобразование координат по долготе и широте вершин каждого полигона в двумерные координаты. В одном варианте осуществления блок вычисления применяет формулу вычисления площади полигонов, , для вычисления площади полигонов и выполняет сложение площадей полигонов с целью получения площади, обработанной сельскохозяйственной машиной.
[00106] В одном варианте осуществления система 100 для вычисления площади, обработанной сельскохозяйственной машиной, дополнительно содержит устройство 60 хранения данных. Систему 100 применяют в электронном устройстве 1. Устройство 60 хранения данных соединено с модулем 50 вычисления площади и модулем 10 сбора данных. В устройстве 60 хранения данных хранятся данные координат, данные моментов времени и соответствующая площадь, обработанная сельскохозяйственной машиной, что может быть удобно для непосредственного просмотра и вызова последующими пользователями.
[00107] В одном варианте осуществления термины «модуль» и «блок» в рамках настоящего документа относятся к логике, воплощенной в аппаратном обеспечении или программно-аппаратном обеспечении, или к набору программных команд, написанных на языке программирования, таком как, например, Java, С или ассемблер. Одна или более программных команд в функциональных модулях могут быть воплощены в программно-аппаратном обеспечении. Следует понимать, что функциональные модули могут содержать подключенные логические модули, такие как вентили и триггеры, и могут содержать программируемые модули, такие как программируемые вентильные матрицы или процессоры. Функциональный модуль, описанный в настоящем документе, может быть реализован как программные модули и/или аппаратные модули и может храниться в устройстве хранения данных.
[00108] Специалисты в данной области техники должны понимать, что приведенное выше описание и варианты осуществления настоящего изобретения, показанные на графических материалах, являются лишь примерами и не ограничивают настоящее изобретение. Цель настоящего изобретения была полностью и эффективно достигнута. Функция и конструктивный принцип настоящего изобретения были показаны и объяснены в вариантах осуществления. Без отступления от принципа реализация настоящего изобретения может иметь любое изменение формы или модификацию.