ZF^Friedrichshafen^AG^ Akte^215422^ Friedrichshafen^^ 2023-03-28^ ^ ^ Routenplanungssystem^und^Verfahren^für^landwirtschaftliche^Arbeitsfahrzeuge^zur^ Generierung^eines^optimierten^Bearbeitungsfahrwegs^ ^ ^ Die^Erfindung^betrifft^ein^Verfahren^und^ein^Routenplanungssystem^für^landwirt- schaftliche^Arbeitsfahrzeuge^zur^Generierung^eines^optimierten^Bearbeitungsfahr- wegs^auf^einem^Feld^mittels^einem^Quantenannealing-System.^ ^ Landwirtschaftliche^Arbeitsfahrzeuge^sind^heutzutage^hoch^leistungsfähig.^Daher^ge- winnt^die^Einsatzplanung/Organisation^des^Arbeitsablaufes^für^leistungsstarke^Ar- beitsfahrzeuge^wie^beispielsweise^Mähdrescher,^aber^auch^andere^landwirtschaftli- che^Maschinen^wie^Düngerstreuer,^Sämaschinen,^Feldhäcksler,^Mähwerke,^Wender,^ Schwader^etc.,^immer^mehr^an^Bedeutung.^Bei^der^Getreideernte^steht^wetterbedingt^ nur^eine^begrenzte^Anzahl^von^Mähdräschstunden^zur^Verfügung,^die^allerdings^oft- mals^wegen^einer^mangelhaften^Einsatzplanung^nicht^optimal^ausgenutzt^werden.^^ ^ Auch^für^andere^landwirtschaftliche^Maschinen^ist^eine^präzise^Einsatzplanung^wich- tig,^um^die^theoretische^Leistungsfähigkeit^der^Maschinen^auch^im^praktischen^Ein- satz^zu^erreichen.^ ^ Bei^einem^bestimmten^Gebiet,^z.^B.^einem^zu^bearbeitenden^Feld,^ist^es^unklar,^wel- chen^Weg^das^landwirtschaftliche^Arbeitsfahrzeug^nehmen^muss,^um^scharfe^Kurven^ und^mehrfach^überfahrene^Flächen^zu^minimieren^und^dennoch^das^gesamte^Feld^ abzufahren.^^ ^ Der^Stand^der^Technik^offenbart^hierbei^einige^Routenplanungssysteme,^welche^ins- besondere^eine^Optimierung^hinsichtlich^der^erfassten^Umgebung/des^Bodens^oder^ des^Erntevorgangs^selber^aufweisen.^Insbesondere^stoßen^jedoch^solche^Optimie- rungen^hinsichtlich^der^Anzahl^an^Bedingungen^als^auch^bei^einem^großen^oder^zer- klüfteten^Feld^oftmals^an^ihre^Grenzen.^ ^ Die^EP^1795986^A2^offenbart^ein^Routenplanungssystem^für^landwirtschaftliche^Ar- beitsmaschinen,^wobei^der^landwirtschaftlichen^Arbeitsmaschine^eine^definierte^Ar- beitsbreite^zur^Generierung^von^Fahrtrouten^in^einem^Territorium^zugeordnet^ist^und^
ZF^Friedrichshafen^AG^ Akte^215422^ Friedrichshafen^^ 2023-03-28^ ^ ^ die^landwirtschaftliche^Arbeitsmaschine^zumindest^eine^Erntegutspeichereinheit^zur^ Aufnahme^von^Erntegutmengen^umfasst^und^die^Erntegutmenge^auf^Abtankfahr- zeuge^überladbar^ist,^wobei^die^von^einer^Erntegutspeichereinheit^aufgenommene^ Erntegutmenge^in^Abhängigkeit^von^wenigstens^einem^charakteristischen^Parameter^ bilanziert^wird^und^die^Bilanzierung^dynamisch^an^Änderungen^des^wenigstens^einen^ charakteristischen^Parameters^anpassbar^ist.^ ^ Die^EP^2267566^A2^offenbart^ein^Verfahren^zur^Planung^einer^Route^zur^Bearbeitung^ einer^landwirtschaftlichen^Fläche^durch^eine^fahrbare^Maschine,^mit^den^Schritten:^ horizontales^ortsaufgelöstes^Abschätzen^einer^aus^einer^früheren^Bearbeitung^der^ Fläche^durch^dieselbe^oder^eine^andere^Maschine^resultierenden^Bodenverdichtung,^ und^Berücksichtigen^der^ermittelten^Bodenverdichtung^bei^der^Festlegung^des^Ver- laufs^einer^Route^für^die^vorgesehene^Bearbeitung^der^Fläche^durch^die^Maschine.^ S7216033B2^ Die^US^7216033B2^offenbart^ein^Verfahren^zur^Wegplanung^eines^Fahrzeugs,^das^ Folgendes^umfasst:^ Definition^einer^Referenzzeile^mit^einer^Referenzkontur^in^einem^Arbeitsbereich;^ Erstellen^einer^Darstellung^der^definierten^Referenzzeile,^wobei^die^Referenzzeile^ mindestens^eine^aus^einer^allgemein^gekrümmten^Komponente^und^einer^allgemein^ linearen^Komponente^umfasst;^und^ Generieren^einer^oder^mehrerer^Konturzeilen^mit^einer^Tracking-Kontur,^die^die^Refe- renzkontur^basierend^auf^einer^Fahrzeugbreite^und^einem^Radiusdifferenzparameter,^ der^der^gekrümmten^Komponente^zugeordnet^ist,^verfolgt^oder^spiegelt;^die^Kontur- zeilen,^die^durch^eine^Translationstechnik^für^die^im^Allgemeinen^lineare^Komponente^ und^eine^Radiusmodifikationstechnik^für^die^gekrümmte^Komponente^erzeugt^wer- den;^wobei^die^Generierung^die^Anwendung^eines^Suchalgorithmus^auf^mögliche^ Kandidatenwerte^des^Radiusdifferenzparameters^umfasst^und^wobei^der^Suchraum^ so^begrenzt^ist,^dass^der^Radiusdifferenzparameter^durch^einen^möglichen^Radiusdif- ferenzparameter^begrenzt^wird,^der^im^Allgemeinen^gleich^oder^kleiner^als^die^Fahr- zeugbreite^ist.^ Es^ist^daher^eine^Aufgabe^der^Erfindung^ein^Verfahren^und^ein^Routenplanungssys- tem^für^landwirtschaftliche^Arbeitsfahrzeuge^zur^Generierung^eines^optimierten^
ZF^Friedrichshafen^AG^ Akte^215422^ Friedrichshafen^^ 2023-03-28^ ^ ^ Bearbeitungsfahrweges^auf^einem^Feld^anzugeben,^um^eine^verbesserte^Auslastung^ der^landwirtschaftlichen^Arbeitsfahrzeuge^zu^erzielen.^^ ^ Die^Aufgabe^wird^gelöst^durch^ein^Routenplanungssystem^mit^den^Merkmalen^des^ Anspruchs^1^und^ein^Verfahren^mit^den^Merkmalen^des^Anspruchs^9.^ ^ Die^Aufgabe^wird^gelöst^durch^ein^Routenplanungssystem^für^landwirtschaftliche^Ar- beitsfahrzeuge^zur^Generierung^eines^optimierten^Bearbeitungsfahrwegs^auf^einem^ Feld^mittels^einem^Quantenannealing-System^umfassend^^ einer^Speichereinheit^für^ein^oder^mehrere^feldspezifische^Daten,^wobei^die^feldspe- zifischen^Daten^zumindest^die^Koordinaten^für^die^Feldumrandung^als^auch^die^Koor- dinaten^von^einer^Anzahl^von^abzufahrenden^Punkten^aufweisen,^wobei^die^abzufah- renden^Punkte^das^gesamte^Feld^hinreichend^genau^abdecken^und^wobei^die^abzu- fahrenden^Punkte^zumindest^einen^Startpunkt^und^einen^Endpunkt^umfassen,^ und^ein^oder^mehrere^arbeitsfahrzeugspezifische^Daten,^welche^zumindest^die^opti- male^Geschwindigkeit^des^landwirtschaftlichen^Arbeitsfahrzeugs^in^Abhängigkeit^von^ einem^Verbrauch^umfassen,^ wobei^das^Routenplanungssystem^dazu^ausgebildet^ist,^Verbindungskanten^anhand^ erkannter^nachbarschaftlicher^Beziehungen^zwischen^allen^Punkten^als^auch^dem^ zumindest^einen^Endpunkt^und^dem^zumindest^einen^Startpunkt^zu^generieren,^und^^ wobei^das^Routenplanungssystem^dazu^ausgestaltet^ist,^verschiedene^Bearbeitungs- fahrwege^anhand^verschiedener^Matrizen^auszubilden,^welche^die^jeweiligen^abzu- fahrenden^Punkte^als^Qubits^unter^Berücksichtigung^der^Zeit^angeben,^und^^ wobei^das^Routenplanungssystem^dazu^ausgebildet^ist,^eine^mithilfe^der^Qubits^als^ Kostenfunktion^gebildete^Energiefunktion,^anhand^einer^Energie^für^eine^Beschleuni- gung^des^landwirtschaftlichen^Arbeitsfahrzeugs^als^auch^der^Abweichung^von^der^ vorgegebenen^optimalen^Geschwindigkeit^als^auch^von^diskretisierten^Zeitpunkten^ als^Zeit^zu^generieren^und^wobei^und^wobei^ein^Quantenannealing-System^vorgese- hen^ist,^welches^mit^einer^der^Energiefunktion^entsprechenden^Energielandschaft^as- soziiert^ist,^und^wobei^ein^Grundzustand^des^Quantenannealing-Systems^eine^Mini- mierung^der^Energiefunktion^unter^folgenden^Bedingungen^kodiert^ -^ das^landwirtschaftliche^Arbeitsfahrzeug^fährt^alle^Punkte^zumindest^einmal^ab,^
ZF^Friedrichshafen^AG^ Akte^215422^ Friedrichshafen^^ 2023-03-28^ ^ ^ -^ das^landwirtschaftliche^Arbeitsfahrzeug^fährt^den^zumindest^einen^Startpunkt^ an^einem^ersten^Zeitpunkt^und^den^zumindest^einen^Endpunkt^an^einem^letz- ten^Zeitpunkt^korrekt^an,^ -^ das^landwirtschaftliche^Arbeitsfahrzeug^befindet^sich^zu^einem^diskretisierten^ Zeitpunkt^zwischen^dem^ersten^Zeitpunkt^und^dem^letzten^Zeitpunkt^an^genau^ einem^der^abzufahrenden^Punkte,^ -^ das^landwirtschaftliche^Arbeitsfahrzeug^kreuzt^keine^Feldumrandung,^^ und^wobei^das^Quantenannealing-System^zur^Annäherung^an^den^Grundzustand^ ausgebildet^ist^und^wobei^das^Routenplanungssystem^zum^Auslesen^des^Grundzu- standes^als^minimale^Energiefunktion^und^Umsetzen^des^Grundzustandes^in^einen^ optimalen^Bearbeitungsfahrweg^ausgebildet^ist.^^ ^ Ferner^wird^die^Aufgabe^gelöst^durch^ein^Verfahren^zur^Generierung^eines^optimier- ten^Bearbeitungsfahrwegs^für^landwirtschaftliche^Arbeitsfahrzeuge^auf^einem^Feld^ mittels^einem^Quantenannealing-System^umfassend^der^Schritte:^ -^ Bereitstellen^von^ein^oder^mehreren^feldspezifischen^Daten,^wobei^die^feldspe- zifischen^Daten^zumindest^die^Koordinaten^für^die^Feldumrandung^als^auch^ die^Koordinaten^von^einer^Anzahl^von^abzufahrenden^Punkten^aufweisen,^wo- bei^die^abzufahrenden^Punkte^das^gesamte^Feld^hinreichend^genau^abdecken^ und^wobei^die^abzufahrenden^Punkte^zumindest^einen^Startpunkt^und^einen^ Endpunkt^umfassen,^ -^ Bereitstellen^von^ein^oder^mehreren^arbeitsfahrzeugspezifischen^Daten,^wel- che^zumindest^die^optimale^Geschwindigkeit^des^landwirtschaftlichen^Arbeits- fahrzeugs^in^Abhängigkeit^von^einem^Verbrauch^umfassen,^ -^ Generieren^von^Verbindungskanten^anhand^erkannter^nachbarschaftlicher^Be- ziehungen^zwischen^allen^Punkten^als^auch^dem^zumindest^einen^Endpunkt^ und^dem^zumindest^einen^Startpunkt,^ -^ Bereitstellen^der^verschiedenen^Bearbeitungsfahrwege^anhand^verschiedener^ Matrizen,^welche^die^jeweiligen^abzufahrenden^Punkte^(ℕ)^als^Qubits^unter^ Berücksichtigung^der^Zeit^angeben^^ -^ Ausbilden^mithilfe^der^Qubits^einer^als^Kostenfunktion^gebildeten^Energiefunk- tion,^anhand^einer^Energie^für^eine^Beschleunigung^des^landwirtschaftlichen^
ZF^Friedrichshafen^AG^ Akte^215422^ Friedrichshafen^^ 2023-03-28^ ^ ^ Arbeitsfahrzeugs^als^auch^der^Abweichung^von^der^vorgegebenen^optimalen^ Geschwindigkeit^als^auch^von^diskretisierten^Zeitpunkten^als^Zeit^^ -^ Assoziieren^eines^Quantenannealing-Systems^mit^einer^der^Energiefunktion^ entsprechenden^Energielandschaft,^wobei^ein^Grundzustand^des^Quantenan- nealing-Systems^eine^Minimierung^der^Energiefunktion^unter^folgenden^Bedin- gungen^kodiert:^ -^ das^landwirtschaftliche^Arbeitsfahrzeug^fährt^alle^Punkte^zumindest^einmal^ ab,^ -^ das^landwirtschaftliche^Arbeitsfahrzeug^fährt^den^zumindest^einen^Start- punkt^an^einem^ersten^Zeitpunkt^und^den^zumindest^einen^Endpunkt^an^ei- nem^letzten^Zeitpunkt^korrekt^an,^ -^ das^landwirtschaftliche^Arbeitsfahrzeug^befindet^sich^zu^einem^diskretisier- ten^Zeitpunkt^zwischen^dem^ersten^Zeitpunkt^und^dem^letzten^Zeitpunkt^an^ genau^einem^der^abzufahrenden^Punkte,^^ -^ das^landwirtschaftliche^Arbeitsfahrzeug^kreuzt^keine^Feldumrandung,^^ -^ Annähern^an^den^Grundzustand^des^Quantenannealing-Systems^und^Ausle- sen^des^Grundzustandes^als^minimale^Energiefunktion^und^Umsetzen^des^ Grundzustandes^in^einen^optimalen^Bearbeitungsfahrweg.^^ ^ Dabei^können^die^abzufahrenden^Punkte^beispielsweise^mittels^einem^klassischen^ Rechensystem^und^beispielsweise^einer^von^einer^Drohne^aufgenommenen^aktuel- len^Felddraufsicht^generiert^werden.^ ^ Somit^kann^beispielsweise^auch^die^Bodenbeschaffenheit^als^weitere^Bedingung^^ oder^bei^der^optimalen^Geschwindigkeit^berücksichtigt^werden.^ ^ Bisherige^Routenplanungssysteme^für^landwirtschaftliche^Arbeitsfahrzeuge^können^ lediglich^für^wenige^abzufahrende^Punkte,^d.h.^kleinere^Felder^oder^keine^Felder^mit^ vielen^Einschnitten/zerklüftete^Felder^generiert^werden.^Zudem^hält^sich^die^Generie- rung^unter^den^verschiedenen^Bedingungen^als^auch^hinsichtlich^der^Optimierungs- variablen^in^Grenzen,^da^sonst^konventionelle^Rechner^schnell^an^ihre^Rechenkapa- zitäten^gelangen.^^
ZF^Friedrichshafen^AG^ Akte^215422^ Friedrichshafen^^ 2023-03-28^ ^ ^ Aufgrund^von^Rechenkapazitäten^war^es^bisher^nicht^möglich,^solche^Bearbeitungs- fahrwege^mittels^Computer^zu^optimieren.^Insbesondere^bei^größeren^Feldern^oder^ Feldern^mit^vielen^Einschnitten^erweist^sich^eine^herkömmliche^Optimierung^als^sehr^ ineffizient^bzw.^nicht^lösbar.^An^die^Optimierung^mittels^Quantencomputer^sind^je- doch^entsprechende^Forderungen^/Bedingungen^zu^stellen,^welche^eine^Optimierung^ überhaupt^erst^ermöglichen.^^ ^ Im^Rahmen^der^Erfindung^liegt^ein^Computerprogramm^vor,^zum^Optimieren^einer^ Anordnung^eines^Getriebes^mittels^Quantencomputing.^Das^Computerprogramm^um- fasst^Befehle,^die^bewirken,^dass^ein^Quantencomputing-Hardwaremodul,^ein^von^ Quantencomputing^inspiriertes^klassisches^Hardwaremodul^oder^ein^von^Quanten- computing^inspiriertes^Hardwaremodul^mit^besonderer^Zweckbestimmung^die^ Schritte^des^erfindungsgemäßen^Verfahrens^bzw.^des^Routenplanungssystems^aus- führt,^wenn^das^Computerprogramm^auf^einem^dieser^Hardwaremodule^läuft.^^ ^ Somit^kann^das^Routenplanungssystem^/^das^Verfahren^auf^einer^hybriden^quanten- klassischen^Informationsverarbeitung^basieren,^das^auf^einem^hybriden^quantenklas- sischen^Informationsverarbeitungssystem^durchgeführt^wird,^das^einen^oder^mehrere^ klassische^Digitalrechner^und^das^Quantenannealing-System^umfasst.^ ^ Ein^Quantenannealing-System^kann^alle^potentiellen^Lösungen^gleichzeitig^untersu- chen^bei^einem^quadratisch^binären^Optimierungsproblem^(QUBO)^durch^Quantum^ Annealing.^ ^ Erfindungsgemäß^erkennt^das^Verfahren/^Routenplanungssystem^die^Nachbar- schaftsbeziehungen^der^verschiedenen^abzufahrenden^Punkte,^anhand^dessen^er- laubte^Bearbeitungsfahrwege^mittels^binärer^Variablen^definiert^werden^können.^ ^ Ferner^bildet^das^Verfahren/^Routenplanungssystem^insbesondere^auf^einem^Digital- rechner^als^Energiefunktion^eine^Kostenfunktion^aus^und^assoziiert^das^Quantenan- nealing-System^mit^einer^der^Energiefunktion^entsprechenden^Energielandschaft.^ ^
ZF^Friedrichshafen^AG^ Akte^215422^ Friedrichshafen^^ 2023-03-28^ ^ ^ Insbesondere^entspricht^es^auch^einer^technischen^Aufgabe,^das^landwirtschaftliche^ zu^lösende^Problem^derart^zu^adaptieren,^dass^es^mittels^einem^Quanten-^Annealing^ Prozess^energetisch^lösbar^ist.^ Weiterhin^sind^die^Nebenbedingungen^erfindungsgemäß^derart^formuliert,^dass^ein^ optimaler^Bearbeitungsfahrweg^bestimmt^wird,^beispielsweise^zum^Bearbeiten^eines^ Feldes^für^eine^Landmaschine,^welche^hinsichtlich^der^benötigten^Zeit,^der^Energie,^ dem^Verbrauch^der^Maschine^anhand^einer^negativen^oder^positiven^Beschleunigung^ minimiert^ist.^ ^ Die^Nebenbedingungen^können^mit^einem^Lagrange-Multiplikator^der^Energiefunk- tion^dazu^addiert^werden;^und^müssen^zu^dem^Erreichen^des^Grundzustandes^be- rücksichtigt^werden.^ ^ Beim^adiabatischen^Quantum^Computing^wird^die^Problemstellung^in^die^energeti- sche^Struktur^eines^Quantensystems^übersetzt.^Durch^allmähliche^Änderung^des^ Systems^wird^als^ein^Zielzustand^der^Grundzustand^erreicht,^aus^dem^die^Lösung^ab- lesbar^ist^und^durch^das^Routenplanungssystem^/^das^Verfahren^anhand^der^ausge- lesenen^Qubits^in^einen^optimalen^Bearbeitungsfahrweg^umgesetzt^wird.^ ^ Durch^Erreichen^des^Grundzustandes^kann^ein^optimaler^Bearbeitungsfahrweg^unter^ Berücksichtigung^der^genannten^Nebenbedingungen^auch^bei^sehr^großen^Feldern^ mit^vielen^abzufahrenden^Punkten^generiert^werden.^Anhand^der^minimal^ermittelten^ Energiefunktion^kann^nun^der^optimale^Bearbeitungsfahrweg^durch^das^Routenpla- nungssystem/das^Verfahren^ermittelt^werden.^ ^ Ferner^kann^das^Routenplanungssystem^zur^Generierung^der^Energiefunktion^einen^ Digitalrechner^aufweisen,^mit^welchem^das^Quantenannealing-System^interagiert.^ ^ Durch^ein^solches^erfindungsgemäßes^Routenplanungssystem/Verfahren^ist^es^nun^ möglich,^einen^optimierten^Bearbeitungsfahrweg^unter^den^vorgegebenen^Bedingun- gen^zu^bestimmen,^insbesondere^auch^bei^großen^Feldern^oder^verwinkelten^Fel- dern,^welche^durch^eine^hohe^Anzahl^an^abzufahrenden^Punkten^gekennzeichnet^ist.^ ^
ZF^Friedrichshafen^AG^ Akte^215422^ Friedrichshafen^^ 2023-03-28^ ^ ^ Ferner^können^nun^beispielsweise^auch^häufiges^Abbremsen/Anfahren^als^auch^die^ Zeit^sowie^der^Energieverbrauch^beim^Generieren^des^optimalen^Bearbeitungsfahr- wegs^berücksichtigt^werden.^^ ^ Insbesondere^können^durch^Setzen^eines^Startpunktes^und^eines^Endpunktes^und^ ein^Minimieren^hinsichtlich^des^Startpunktes^und^des^Endpunktes^auch^Übergabe- stellen^auf^dem^Feld^generiert^werden,^zur^Übergabe^der^Feldfrüchte^an^beispiels- weise^eine^andere^Maschine.^ ^ In^weiterer^Ausbildung^ist^eine^Anzeigeneinheit^,^beispielsweise^ein^Display,^insbe- sondere^auf^dem^integrierten^Digitalrechner^vorgesehen,^welche^dazu^ausgebildet^ ist,^den^optimierten^Bearbeitungsfahrweg^anzuzeigen.^Dieser^kann^beispielsweise^ anschließend^dem^Fahrer^im^landwirtschaftlichen^Arbeitsfahrzeug^übermittelt^werden,^ zum^Bearbeiten^des^Feldes.^^ ^ In^weiterer^Ausbildung^ist^das^Routenplanungssystem^dazu^ausgebildet,^anhand^des^ optimierten^Bearbeitungsfahrwegs^Einstellparameter^für^einen^autonomen^Betrieb^ des^landwirtschaftlichen^Arbeitsfahrzeugs^zu^generieren.^Insbesondere^können^diese^ durch^den^Digitalrechner^generiert^werden.^Dazu^ist^eine^Beschreibung^der^Fahr- zeugdynamik/Stellglieder^des^landwirtschaftlichen^Arbeitsfahrzeugs^notwendig,^wel- che^in^der^Speichereinheit^des^Digitalrechners^hinterlegt^werden^können.^ ^ In^weiterer^Ausbildung^ist^eine^manuelle^Eingabeeinheit^vorgesehen,^zur^Gewichtung^ der^einzelnen^Faktoren^der^Energiefunktion.^Diese^kann^beispielsweise^ebenfalls^in^ dem^Digitalrechner^vorgesehen^sein.^^ ^ Ferner^können^die^arbeitsfahrzeugspezifischen^Daten^zusätzlich^die^Arbeitsbreite^des^ landwirtschaftlichen^Arbeitsfahrzeugs^umfassen.^Dadurch^können^beispielsweise^die^ generierten^abzufahrenden^Punkte^durch^das^Routenplanungssystem^diesbezüglich^ angepasst^werden,^so^dass^eine^möglichst^geringe^Überschneidung^beim^Abfahren^ des^Bearbeitungsfahrwegs^entsteht.^ ^
ZF^Friedrichshafen^AG^ Akte^215422^ Friedrichshafen^^ 2023-03-28^ ^ ^ Auch^können^die^feldspezifischen^Daten^zusätzlich^von^einer^Sensorik^des^landwirt- schaftlichen^Arbeitsfahrzeugs^aufgenommenen^Umfelddaten^des^Umfelds^/der^Um- gebung^des^landwirtschaftlichen^Arbeitsfahrzeugs^umfassen.^ Diese^Daten^können^in^entsprechender^Abwandlung^in^die^Bedingungen^mit^aufge- nommen^werden,^beispielsweise^die^Energiefunktion/^die^optimale^Geschwindigkeit^ dahingehend^angepasst^werden.^ ^ In^weiterer^Ausbildung^ist^die^Energiefunktion^^^gegeben^durch^:^ ^
^ wobei^^^,^^^ = ^1.. , ^^gleich^die^Anzahl^von^abzufahrenden^Punkten^ist,^und^f^eine^An- zahl^von^Punktetupeln,^so^dass^^^ , ^^^jeweils^benachbarte^Punkte^sind,^ ^^^jeweils^einen^abzufahrenden^Bearbeitungsfahrweg^darstellt,^welcher^aus^einer^An- zahl^von^Punktetupeln^besteht,^so^dass^(^^, ^^^^)^⊂ ^^jeweils^benachbarte^Punkte^ und^als^Verbindungskante^^^verbunden^sind^und^^ ^(^^)^der^zeitlich^diskretisierte^Bearbeitungsfahrweg^ist^und^^ ^‖^̇(^^)‖ − ^^^^^^die^Abweichung^von^der^optimalen^Fahrgeschwindigkeit^ist,^und^^ ^̈(^^)^die^Kosten^für^die^positive^und^negative^Beschleunigung^sind,^und^wobei^
^sicherstellt,^dass^jeder^Punkt^auf^dem^Feld^abgefahren^wird,^anhand^von^ negativen^Kosten.^ ^ Dabei^entspricht^die^Energiefunktion^einer^quadratisch^binären^Energiefunktion^^^mit^ binären^Variablen.^ ^ Alternativ^ist^die^Energiefunktion^^^gegeben^durch^:^
^ wobei^^^,^^^ = ^1.. , ^^gleich^die^Anzahl^von^abzufahrenden^Punkten,^und^f^eine^Anzahl^ von^Punktetupeln^ist,^so^dass^^^, ^^^jeweils^benachbarte^Punkte^sind,^
ZF^Friedrichshafen^AG^ Akte^215422^ Friedrichshafen^^ 2023-03-28^ ^ ^ ^^^jeweils^einen^abzufahrenden^Bearbeitungsfahrweg^darstellt,^welcher^aus^einer^An- zahl^von^Punktetupeln^besteht,^so^dass^(^^, ^^^^)^⊂ ^^jeweils^benachbarte^Punkte^ und^als^Verbindungskante^^^verbunden^sind^und^^ ^(^^)^der^zeitlich^diskretisierte^Bearbeitungsfahrweg^ist,^und^wobei^ ^‖^̇(^^)‖ − ^^^^^^die^Abweichung^von^der^optimalen^Fahrgeschwindigkeit^ist,^und^^ ^̈(^^)^die^Kosten^für^die^positive^und^negative^Beschleunigung^sind,^und^
^sicherstellt,^dass^jeder^Punkt^auf^dem^Feld^abgefahren^wird^anhand^von^ negativen^Kosten^und^wobei^^ ^^^^, ^^, ^^^Gewichtungsfaktoren^sind.^ ^ Dadurch^können^die^Abnutzung^als^Funktion^der^Beschleunigung^minimiert^werden^ oder^der^Energieverbrauch^als^minimale^Abweichung^von^einer^optimalen^Fahrge- schwindigkeit.^Ferner^kann^anhand^der^Gewichtungen^der^optimale^Bearbeitungs- fahrweg^beeinflusst^werden.^ ^ Ferner^kann^insbesondere^eine^Anzeigeneinheit^vorgesehen^sein,^zum^Anzeigen^des^ Bearbeitungsfahrwegs^und^zum^manuellen^Eingeben^der^Gewichtungsfaktoren.^^ ^ Weitere^Eigenschaften^und^Vorteile^der^vorliegenden^Erfindung^ergeben^sich^aus^der^ nachfolgenden^Beschreibung^unter^Bezugnahme^auf^die^beiliegenden^Figuren.^Darin^ zeigen^schematisch:^ ^ FIG^1:^ein^Routenplanungssystem^gemäß^der^Erfindung,^ FIG^2:^einen^ersten^Bearbeitungsfahrweg,^ FIG^3:^ein^zweiter^Bearbeitungsfahrweg.^ ^ Das^Routenplanungssystem^1^weist^eine^Speichereinheit^2^auf,^in^welcher^mehrere^ feldspezifische^Daten^gespeichert^sind.^Die^Speichereinheit^2^kann^auf^einem^inte- grierten^Digitalrechner^5^angeordnet^sein.^ ^ Diese^feldspezifischen^Daten^umfassen^zumindest^die^Koordinaten^einer^Anzahl^ℕ^
= 1, .. , ^}^des^Arbeitsfahrzeugs,^wobei^die^Punkte^ { ^^, ^ = 1, .. , ^ } ^das^gesamte^Feld^hinreichend^genau^abdecken.^^
ZF^Friedrichshafen^AG^ Akte^215422^ Friedrichshafen^^ 2023-03-28^ ^ ^ Somit^gilt^ ^
^ Ferner^weist^die^Speichereinheit^2^die^Koordinaten^für^die^Feldumrandung^^^^auf.^ ^ Zudem^weist^die^Speichereinheit^2^zumindest^einen^oder^eine^Menge^von^Startpunk- ten^^^auf:^
^ und^zumindest^einen^oder^eine^Menge^von^Endpunkten^^,^welche^durch:^ ^
^ gegeben^ist.^ ^ FIG^2^als^auch^FIG^3^zeigt^ein^Feld^mit^einem^Startpunkt^^^einem^Endpunkt^^^als^ auch^den^abzufahrenden^Punkten^{^^, ^ =
^ Anhand^der^abzufahrenden^Punkten^{^^, ^ =
anhand^erkannter^nachbarschaftlicher^Beziehungen^zwischen^allen^Punkten^ {^^, ^ = 1, .. , ^}^als^auch^dem^zumindest^einen^Endpunkt^^^und^dem^zumindest^einen^ Startpunkt^^^generiert.^Dies^bedeutet,^dass^zunächst^die^jeweiligen^Nachbarspunkte^ eines^Punktes^erkannt^werden,^und^anhand^dessen^Verbindungskanten^^^generiert^ werden.^^ ^ Die^Verbindungskanten^^^stellen^somit^die^fahrbaren^Verbindungen^zwischen^den^ nächsten^Nachbarspunkten^^^^, ^^^^, ^ =
kanten^^^gegeben^sind^durch:^
^ Dabei^kann^eine^Verbindung^erlaubt^sein,^oder^nicht.^ ^
ZF^Friedrichshafen^AG^ Akte^215422^ Friedrichshafen^^ 2023-03-28^ ^ ^ ^ Die^Menge^der^erlaubten^Verbindungskanten^^^kann^als^Matrix^dargestellt^werden:^ ^ ^
^ Dabei^ist^eine^Verbindungskante^^^erlaubt,^wenn^es^sich^um^benachbarte,^befahr- bare^Punkte^handelt.^Eine^Verbindungskante^ist^beispielsweise^nicht^erlaubt,^wenn^ es^sich^um^zwei^Punkte^zwischen^denen^die^Feldumrandung^^^^liegt^handelt,^d.h.^ eine^Verbindungskante^^^darf^die^Feldumrandung^^^^nicht^kreuzen.^ ^ Ferner^ist^eine^diskrete^Menge^von^Zeitschritten^^^vorhanden:^ ^ ^^ = ^^^, .. , ^^^^ ^ welche^die^Diskretisierung^der^Zeit^darstellt.^^ ^ Anschließend^kann^ein^Bearbeitungsfahrweg^^^durch^Punktetupel^^^^ ∈ ^^definiert^ werden,^wobei^(^^,^, ^^,^^^)^⊂ ^^jeweils^benachbarte^Punkte^und^als^Verbindungskante^ ^^verbunden^sind:^ ^ = (^^^^, ^^^, … ^^^)^ ^ welcher^durch^eine^zeitliche^Diskretisierung^als^Bearbeitungsfahrweg^^(^^)^unterteilt^ werden^kann.^ ^ Der^Bearbeitungsfahrweg^^(^^)^kann^als^binäre^Variablen^anhand^einer^Matrix^ ^dar- gestellt^werden:^
^ Dabei^gibt^x^den^Standort^des^Fahrzeugs^zur^Zeit^^^, ^ = 1, .. ^^an^einem^abzufahren- den^Punkt^^ = { ^^, .. , ^^ } ^an.^^ ^
ZF^Friedrichshafen^AG^ Akte^215422^ Friedrichshafen^^ 2023-03-28^ ^ ^ Ferner^kann^ein^Geschwindigkeitsvektor^^̇(^^)^des^diskretisierten^Bearbeitungsfahr- wegs^^(^^)^definiert^werden^als:^^ ^ ^
^ Ferner^kann^ein^Beschleunigungsvektor^^̈(^^ )^des^diskretisierten^Bearbeitungsfahr- wegs^^ ( ^^ ) ^definiert^werden^als:^^ ^ ^
^ Anschließend^kann^die^Energiefunktion^^^wie^folgt^generiert^werden:^ ^
^ wobei^^ ^‖^̇(^^)‖ − ^^^^^^die^Abweichung^von^der^optimalen^Fahrgeschwindigkeit^^^^^^dar- stellt,^^ ^̈(^^)^die^Energiekosten^für^die^positive^und^negative^Beschleunigung^sind,^beispiels- weise^die^Energiekosten^für^scharfe^Kurven,^d.h.^die^Beschleunigung^oder^die^Krüm- mung^des^Weges,^
^sicherstellt,^dass^jeder^Punkt^auf^dem^Feld^abgefahren^wird^anhand^von^ negativen^Energiekosten.^ und^wobei^^^^, ^^, ^^^Gewichtungsfaktoren^sind.^ ^ Dabei^kann^das^Routenplanungssystem^1,^insbesondere^der^Digitalrechner^5^eine^ Anzeigeneinheit^3^aufweisen^zum^manuellen^Eingeben^der^Gewichtungsfaktoren^ ^^^, ^^, ^^.^ ^
ZF^Friedrichshafen^AG^ Akte^215422^ Friedrichshafen^^ 2023-03-28^ ^ ^ Erfindungsgemäß^wird^nun^die^Energiefunktion^als^quadratische^binäre^Energiefunk- tion^^^mit^binären^Variablen^formuliert.^^ ^ Die^Energiefunktion^^^ist^somit^als^quadratisch^binäres^Optimierungsproblem^ (QUBO)^mit^den^entsprechenden^Nebenbedingungen^formuliert.^ ^ Dabei^gilt^die^Nebenbedingung,^dass^sich^das^landwirtschaftliche^Arbeitsfahrzeug^zu^ einem^diskretisierten^Zeitpunkt^^^, ^ = 1, .. ^^zwischen^dem^ersten^Zeitpunkt^und^dem^ letzten^Zeitpunkt^an^genau^einem^der^abzufahrenden^Punkte^ℕ = {^^, .. , ^^}^befindet.^^ ^ Dies^kann^ausgedrückt^werden^durch:^ ^
^ Die^Nebenbedingung^kann^mit^einem^Lagrange-Operator^^^zu^der^Energiefunktion^^ ^^hinzu^addiert^werden;^und^muss^bei^dem^Erreichen^des^Grundzustandes^berück- sichtigt^werden:^
^ Ebenso^gilt^die^Bedingung,^dass^das^landwirtschaftliche^Arbeitsfahrzeug^alle^Punkte^ zumindest^einmal^abfährt.^ ^ Dies^kann^ausgedrückt^werden^durch:^ ^
^ Die^Nebenbedingung^kann^mit^einem^Lagrange-Operator^zu^der^Energiefunktion^^ ^^hinzu^addiert^werden;^und^muss^somit^bei^dem^Erreichen^des^Grundzustandes^be- rücksichtigt^werden.^ ^
ZF^Friedrichshafen^AG^ Akte^215422^ Friedrichshafen^^ 2023-03-28^ ^ ^ Ferner^muss^der^Startpunkt^^^gesetzt^werden^durch:^ ^ ^^^(^),^(^)^ = 1^^ ^∈^ ^ Die^Nebenbedingung^kann^mit^einem^Lagrange-Operator^^^zu^der^Energiefunktion^^ ^^hinzu^addiert^werden;^und^muss^ebenfalls^bei^dem^Erreichen^des^Grundzustandes^ berücksichtigt^werden:^
^ Ebenso^muss^der^Endpunkt^^^gesetzt^werden^durch:^ ^
^ Die^Nebenbedingung^kann^ebenfalls^mit^einem^Lagrange-Operator^^^zu^der^Energie- funktion^^^hinzu^addiert^werden;^und^muss^bei^dem^Erreichen^des^Grundzustandes^ berücksichtigt^werden.^
^ Durch^diese^Bedingungen^fährt^das^landwirtschaftliche^Arbeitsfahrzeug^den^zumin- dest^einen^Startpunkt^^^an^einem^ersten^Zeitpunkt^^(1)^und^den^zumindest^einen^ Endpunkt^^^an^einem^letzten^Zeitpunkt^^(^)^korrekt^an.^ ^ Ferner^gilt^die^Bedingung,^dass^der^Bearbeitungsfahrweg^^(^^)^zu^keinem^Zeitpunkt^ eine^Feldumrandung^^^^kreuzen^darf.^^ ^ Dies^kann^ausgedrückt^werden^durch:^ ^
^
ZF^Friedrichshafen^AG^ Akte^215422^ Friedrichshafen^^ 2023-03-28^ ^ ^ Die^Nebenbedingung^kann^ebenfalls^mit^einem^Lagrange-Operator^zu^der^Energie- funktion^^^hinzu^addiert^werden;^und^muss^bei^dem^Erreichen^des^Grundzustandes^ berücksichtigt^werden.^ ^ Anschließend^wird^die^Energiefunktion^^^mit^dem^Quantenannealing-System^4^mini- miert.^^ ^ Zu^Beginn^der^Berechnung^werden^die^Qubits^in^dem^Quantenannealing-System^4^ mit^einer^der^Energiefunktion^^^entsprechenden^Energielandschaft^assoziiert.^Dies^ kann^mittels^des^Digitalrechners^5^vorgenommen^werden.^Anschließend^wird^die^ Energiefunktion^^^gleichförmig^in^Richtung^Grundzustand^geändert.^Der^unbekannte^ Grundzustand^der^Energiefunktion^^^kodiert^die^Minimierung^durch^Messen^der^ab- geschlossenen^Entwicklung^der^Quantenbits.^ ^ Das^Quantenannealing-System^4^untersucht^alle^potentiellen^Lösungen^gleichzeitig^ bei^dem^quadratisch^binären^Optimierungsproblem^(QUBO)^durch^Quantum^Anneal- ing^zum^Finden^des^minimales^Energiezustands.^ ^ Digital^Annealing^bildet^Effekte^des^Quanten-Computings,^z.B.^Tunneleffekte^oder^ Superposition,^in^Spezial-Hardware^ab.^Dadurch^ergeben^sich^gegenüber^klassi- schen^IT-Architekturen^signifikante^Geschwindigkeitsvorteile;^zudem^ist^die^verfüg- bare^Computing-Kapazitäten^bei^obigen^Problem^nicht^allgemein^lösbar.^^ ^ Ferner^kann^das^Routenplanungssystem^1^den^so^generierten^Grundzustand^als^mi- nimale^Energiefunktion^auslesen^und^den^ausgelesenen^Grundzustand^in^einen^opti- malen^Bearbeitungsfahrweg^umsetzen.^ ^ Anschließend^kann^der^optimale^Bearbeitungsfahrweg^dem^Fahrer^in^dem^landwirt- schaftlichen^Arbeitsfahrzeug^angezeigt^werden.^ ^ Handelt^es^sich^um^ein^autonom^betriebenes^landwirtschaftliches^Arbeitsfahrzeug,^ kann^das^Routenplanungssystem^1/^das^Verfahren^Einstellparameter^generieren^und^ diese^an^das^autonom^betriebene^landwirtschaftliche^Arbeitsfahrzeug^übermitteln.^
ZF^Friedrichshafen^AG^ Akte^215422^ Friedrichshafen^^ 2023-03-28^ ^ ^ FIG^2^und^FIG^3^zeigen^zwei^verschiedene^Bearbeitungsfahrwege.^Der^Bearbei- tungsfahrweg^in^FIG^2^weist^viele^Kurven^und^viele^Punkte^auf,^die^zweimal^überfah- ren^werden,^was^ineffizient^und^kostspielig^ist.^ ^ Der^Bearbeitungsfahrweg^in^FIG^3^hingegen^weist^weniger^Kurven^und^weniger^ Punkte^auf,^die^doppelt^angefahren^werden.^ ^ Durch^das^Routenplanungssystem^1^/das^Verfahren^wird^ein^Bearbeitungsfahrweg^ gefunden,^welcher^auch^bei^großen^Feldern^mit^einer^hohen^Anzahl^von^abzufahren- den^Punkten^optimiert^ist.^ ^ ^ ^ ^
ZF^Friedrichshafen^AG^ File^215422^ Friedrichshafen^^ 2023-03-28^ ^ ^ Route planning system^and^method^for^agricultural^work^vehicles^for^generating^an^optimized^processing^route^ ^ ^ The^invention^relates^to^a^method^and^a^route planning system^for^agricultural^work^vehicles^for^generating^an^optimized^processing^route^on^a^field^by^using^a^quantum^annealing^system.^ ^ Agricultural^work^vehicles^are^highly^efficient^today.^Therefore,^the^operational^planning/organization^of^the^work^process^for^high-performance^work^vehicles^such^as^combine^harvesters,^but^also^other^agricultural^vehicles^is^increasingly^important. machines such as fertilizer spreaders, seed drills, forage harvesters, mowers, tedders, swathers, etc., are becoming increasingly important. During the grain harvest, there is only a limited number of harvesting hours available due to the weather, which are often not used optimally due to poor operational planning. ^ ^ Precise operational planning is also important for other agricultural machines in order to achieve the theoretical performance of the machines in practical use. ^ ^ In a certain area, e.g. a field to be worked, it is unclear which ^ ^ The^state^of^the^art^in^this^reveals^some^route^planning^systems^which^in^particular^have^optimization^with^regard^to^the^surveyed^environment/soil^or^the^harvesting^process^itself.^However,^such^optimizations^in^particular^with^regard^to^the^number^of^conditions^and^with^a^large^or^fragmented^field^often^reach^their^limits.^ ^ EP^1795986^A2^discloses^a^route^planning^system^for^agricultural^work^vehicles^which^in^particular^have^optimization^with^regard^to^the^number^of^conditions^and^with^a^large^or^fragmented^field ... working machines,^wherein^the^agricultural^working^machine^is^assigned^a^defined^working^width^for^generating^routes^in^a^territory^and^ ZF^Friedrichshafen^AG^ File^215422^ Friedrichshafen^^ 2023-03-28^ ^ ^ the^agricultural^working^machine^comprises^at^one^crop^storage^unit^for^accommodating^amounts^of^crop^and^the^amount^of^crop^can^be^loaded^onto^unloading^vehicles,^wherein^the^amount^of^crop^accommodated^by^a^crop^storage^unit^is^balanced^as^a^dependence^on^at^least^one^characteristic^parameter^and^the^balancing^can^be^dynamically^adapted^to^changes^in^the^at^least^one^characteristic^parameter^.^ ^ The^EP^2267566^A2^discloses^a^method^for^planning^a^route^for^processing^ an agricultural area by a mobile machine, comprising the steps of: horizontal spatially resolved estimation of soil compaction resulting from previous processing of the area by the same or another machine, and taking into account the determined soil compaction when determining the course of a route for the intended processing of the area by the machine. US 7216033B2 discloses a method for planning the route of a vehicle, which comprises: defining a reference line with a reference contour in a work area; Creating a representation of the defined reference line, the reference line comprising at least one of a generally curved component and a generally linear component; and generating one or more contour lines having a tracking contour that tracks or mirrors the reference contour based on a vehicle width and a radius difference parameter associated with the curved component; the contour lines generated by a translation technique for the generally linear component and a radius modification technique for the curved component the;^wherein^the^generation^comprises^the^application^of^a^search^algorithm^to^possible^candidate^values^of^the^radius^difference^parameter^and^wherein^the^search^space^is^limited^such^that^the^radius^difference^parameter^is^limited^by^a^possible^radius^difference^parameter^which^is^generally^equal^to^or^smaller^than^the^vehicle^width.^It^is^therefore^an^object^of^the^invention^to^provide^a^method^and^a^route^planning^system^for^agricultural^work^vehicles^for^generating^an^optimized^ ZF^Friedrichshafen^AG^ File^215422^ Friedrichshafen^^ 2023-03-28^ ^ ^ processing route^on^a^field^in^order^to^achieve^improved^utilization^of^the^agricultural^work^vehicles.^^ ^ The^task^is^solved^by^a^route^planning^system^with^the^characteristics^of^claim^1^and^a^method^with^the^characteristics^of^claim^9.^ ^ The^task^is^solved^by^a^route^planning^system^for^agricultural^work^vehicles^for^generating^an^optimized^processing^route^on^a^field^using^a^quantum^annealing^system^comprehensive^^ a^storage unit^for^one^or^more^field-specific^data,^wherein^the^field-specific^data^have^at least^the^coordinates^for^the^field^border^as^well^as^the^coordinates^of^a^number^of^points^to^be^traveled^,^wherein^the^points^to^be^traveled^cover^the^entire^field^with^sufficient^accuracy^and^wherein^the^points^to^be^traveled^include^at least^one^start^point^and^one^end^point^,^and^one^or^more^work-vehicle-specific^data,^which^include^at least^the^optimal^speed^of^the^agricultural^work^vehicle^depending^on^consumption,^ wherein^the^route planning system^is^designed^to^generate^connecting^edges^based^on^recognized^neighborhood^relationships^between^all^points^as^well^as^the^at least^one^endpoint^and^the^at least^one^startpoint^,^and^^ wherein^the^route planning system^is^designed^to^form^different^processing^routes^based^on^different^matrices^which^indicate^the^respective^points^to^be^traveled^as^qubits^taking^the^time^into^account,^and^^ wherein^the^route planning system^is^designed^to^form^an^energy^function^formed^with^the^qubits^as^a^cost^function,^based^on^an^energy^for^an^acceleration. movement^of^the^agricultural^work^vehicle^as^well^as^the^deviation^from^the^predetermined^optimal^speed^as^well^from^discretized^points^as^time^and^where^and^where^a^quantum^annealing^system^is^provided^which^is^associated^with^an^energy^landscape^corresponding^to^the^energy^function^and^where^a^ground^state^of^the^quantum^annealing^system^encodes^a^minimization^of^the^energy^function^under^the^following^conditions^ -^the^agricultural^work^vehicle^travels^to^all^points^at^once,^ ZF^Friedrichshafen^AG^ File^215422^ Friedrichshafen^^ 2023-03-28^ ^ ^ -^ the^agricultural^work^vehicle^drives^to^at^at^a^first^point^in^time^and^to^at^at^a^last^point^correctly^,^ -^ the^agricultural^work^vehicle^is^at^exactly^one^of^the^points^to^be^driven^at^a^discretized^point^in^time^between^the^first^point^in^time^and^the^last^point^in^time,^ -^ the^agricultural^work^vehicle^does^not^cross^any^field^boundary,^^ and^wherein^the^quantum^annealing^system^is^used^to^approach^the^ground^state^ is designed and the route planning system is designed to read out the basic state as a minimum energy function and to convert the basic state into an optimal processing route. Furthermore, the task is solved by a method for generating an optimized processing route for agricultural work vehicles on a field using a quantum annealing system, comprising the steps of: - providing one or more field-specific data, the field-specific data having at least the coordinates for the field boundary and the coordinates of a number of points to be travelled to, where where^the^points^to^be^travelled^cover^the^entire^field^sufficiently^accurately^and^where^the^points^to^be^travelled^include^at^a^starting^point^and^an^end^point^,^ -^providing^one^or^more^work-vehicle-specific^data,^which^include^at^a^optimal^speed^of^the^agricultural^work-vehicle^depending^on^consumption,^ -^generating^connecting^edges^based^on^recognized^neighborhood^relationships^between^all^points^as^well^as^at^a^end^point^and^at^a^starting^point,^ -^providing^the^various^processing^routes^based^on^various^ Matrices, which specify the respective points to be travelled to (ℕ) as qubits, taking into account the time - using the qubits to form an energy function formed as a cost function, based on an energy for an acceleration of the agricultural ZF^Friedrichshafen^AG^ File^215422^ Friedrichshafen^^ 2023-03-28^ ^ ^ work vehicle^as^well^as^the^deviation^from^the^specified^optimal^speed^as^well^from^discretized^points^as^time^^ -^Associating^a^quantum^annealing^system^with^an^energy^landscape^corresponding^to^the^energy^function^,^where^a^ground^state^of^the^quantum^annealing^system^encodes^a^minimization^of^the^energy^function^under^the^following^conditions^:^ -^ the^agricultural^work^vehicle^travels^to^all^points^at^least^once^,^ -^ the^agricultural^work^vehicle^travels^to^at^least^one^start- point^at^a^first^point^in^time^and^at^at^a^last^point^correctly^set,^ -^ the^agricultural^work^vehicle^is^at^a^discretized^point^in^time^between^the^first^point^in^time^and^the^last^point^at^exactly^one^of^the^points^to^be^traveled,^^ -^ the^agricultural^work^vehicle^does^not^cross^any^field^edge,^^ -^ approaching^the^ground^state^of^the^quantum^annealing^system^and^reading^the^ground^state^as^a^minimal^energy^function^and^converting^the^ground^state^into^an^optimal^processing^path.^^ ^ The^points^to^be^traveled^can^be^determined,^for^example,^using^a^classical^ computing system and, for example, a current field view recorded by a drone. ^ Thus, for example, the soil condition can also be taken into account as a further condition or at the optimum speed. ^ Previous route planning systems for agricultural work vehicles can only be generated for a few points to be travelled to, i.e. smaller fields or no fields with many cuts/craggy fields. ^ In addition, the generation is limited under the various conditions and with regard to the optimization variables, as otherwise conventional computers would quickly reach their computing capacity. ZF^Friedrichshafen^AG^ File^215422^ Friedrichshafen^^ 2023-03-28^ ^ ^ Due to^computing^capacities,^it^has^not^been^possible^to^optimize^such^processing^paths^using^computers.^In^particular^for^larger^fields^or^fields^with^many^cuts,^conventional^optimization^proves^to^be^very^inefficient^or^unsolvable.^However,^optimization^using^quantum^computers^must^be^subjected^to^appropriate^requirements^/conditions^which^make^optimization^possible^in^the^first^place.^^ ^ Within^the^framework^of^the^invention,^a^computer^program^is^available^for^optimizing^a^ Arrangement of a gear by means of quantum computing. The computer program comprises instructions which cause a quantum computing hardware module, a classical hardware module inspired by quantum computing or a special-purpose hardware module inspired by quantum computing to carry out the steps of the method according to the invention or of the route planning system when the computer program runs on one of these hardware modules. Thus, the route planning system/the method can be based on a hybrid quantum-classical information processing which is carried out on a hybrid quantum-classical information processing system which has one or more classical^digital^computer^and^the^quantum^annealing^system.^ ^ A^quantum^annealing^system^can^investigate^all^potential^solutions^simultaneously^in^a^quadratic^binary^optimization^problem^(QUBO)^by^quantum^annealing.^ ^ According to the invention,^the^method/^route^planning^system^recognizes^the^neighborhood^relationships^of^the^various^points^to^be^traveled,^on^the^basis^of^which^permissible^processing^routes^can^be^defined^using^binary^variables.^ ^ Furthermore,^the^method/^route^planning^system^forms^a^cost^function^as^an^energy^function^on^a^digital^computer^in^particular^and^associates^the^quantum^annealing^system^with^an^energy^landscape^corresponding^to^the^energy^function.^ ^ ZF^Friedrichshafen^AG^ File^215422^ Friedrichshafen^^ 2023-03-28^ ^ ^ In particular, it also corresponds to a technical task to adapt the agricultural problem to be solved in such a way that it can be solved energetically using a quantum annealing process. Furthermore, the secondary conditions are formulated according to the invention in such a way that an optimal processing path is determined, for example for processing a field for an agricultural machine, which is minimized in terms of the time required, the energy and the consumption of the machine based on a negative or positive acceleration. ^ ^ The^side conditions^can^be^added^to^the^energy^function^with^a^Lagrange^multiplier^and^must^be^taken^into^the^ground^state^to^be^reached.^ ^ In^adiabatic^quantum^computing^the^problem^is^translated^into^the^energetic^structure^of^a^quantum^system.^By^gradually^changing^the^system^the^ground^state^is^reached^as^a^target^state,^from^which^the^solution^can^be^read^and^is^converted^into^an^optimal^processing^path^by^the^route^planning^system^/^the^procedure^based^on^the^read^qubits.^ ^ By^reaching^the^ground^state^an^optimal^processing^path^can^be^reached^under^ Taking into account the above-mentioned constraints, it can also be generated in very large fields with many points to be travelled. The optimum processing route can now be determined using the minimum energy function determined. Furthermore, the route planning system can have a digital computer for generating the energy function, with which the quantum annealing system interacts. With such a route planning system/method according to the invention, it is now possible to determine an optimized processing route under the given conditions, particularly in the case of large fields or winding fields. which is characterized by a high number of points to be visited. ^ ^ ZF^Friedrichshafen^AG^ File^215422^ Friedrichshafen^^ 2023-03-28^ ^ ^ Furthermore,^for^example^frequent^braking/starting^as^well^as^the^time^and^the^energy^consumption^can^now^be^taken^into^account^when^generating^the^optimal^processing^path.^^ ^ In^particular,^by^setting^a^starting^point^and^an^end^point^and^minimizing^with^regard^to^the^starting^point^and^the^end^point,^transfer^points^can^also^be^generated^in^the^field,^for^transferring^the^crops^to^another^machine,^for^example^.^ ^ In^further^training,^a^display^unit^,^for^example^a^display,^in^particular especially on the integrated digital computer, which is designed to display the optimized processing route. This can, for example, then be transmitted to the driver in the agricultural work vehicle to process the field. In further training, the route planning system is designed to generate setting parameters for autonomous operation of the agricultural work vehicle based on the optimized processing route. In particular, these can be generated by the digital computer. For this, a description of the vehicle dynamics/actuators of the agricultural work vehicle is necessary, which che^can^be^stored^in^the^memory^unit^of^the^digital^computer.^ ^ In^further^development^a^manual^input^unit^is^provided^for^weighting^the^individual^factors^of^the^energy^function.^This^can^also^be^provided^in^the^digital^computer,^for^example.^^ ^ Furthermore,^the^work^vehicle-specific^data^can^also^include^the^working^width^of^the^agricultural^work^vehicle.^This^allows^for^the^points^to^be^generated^to^be^adjusted^by^the^route^planning^system^in^this^respectively,^so^that^the^overlap^is^as^small^as^possible^when^driving^the^processing^route.^ ^ ZF^Friedrichshafen^AG^ File^215422^ Friedrichshafen^^ 2023-03-28^ ^ ^ The^field-specific^data^can^also^include^environmental^data^of^the^environment^/the^surroundings^of^the^agricultural^work^vehicle^recorded^by^a^sensor^system^of^the^agricultural^work^vehicle.^ These^data^can^be^included^in^the^conditions^in^appropriate^modifications,^for^example^the^energy^function/^the^optimal^speed^can^be^adjusted^accordingly.^ ^ In^further^training^the^energy^function^^^is^given^by^:^ ^ 
ZF^Friedrichshafen^AG^ Akte^215422^ Friedrichshafen^^ 2023-03-28^ ^ ^ Bezugszeichenliste^ ^ 1^^ Routenplanungssystem^ 2^^ Speichereinheit^ 3^^ Anzeigeneinheit^ 4^^ Quantenannealing-System^^ 5^^ Digitalrechner^ ^^, ^ = 1, .. ^^diskretisierte^Zeitpunkte^^ ^^^^ Feldumrandung^ ^(^^)^^ Diskretisierter^Bearbeitungsfahrweg^^ ^̇(^^)^ Geschwindigkeitsvektor^^ ^̈(^^)^^ Beschleunigungsvektor^^ ^^^ Startpunkt^ ^^^ Endpunkt^ ^^, ^ = 1, .. ^^diskretisierte^Zeitpunkte^^ ^^^ Verbindungskante^ ^^^^, ^^, ^^Gewichtungsfaktoren^^ ^^^ Energiefunktion^^ ℕ = {^^, .. , ^^}^abzufahrenden^Punkte^ ^ ^ ^
ZF^Friedrichshafen^AG^ File^215422^ Friedrichshafen^^ 2023-03-28^ ^ ^ List of reference symbols^ ^ 1^^ Route planning system^ 2^^ Storage unit^ 3^^ Display unit^ 4^^ Quantum annealing system^^ 5^^ Digital computer^ ^ ^ , ^ = 1, .. ^^discretized^times^^ ^^^^ Field boundary^ ^(^ ^ )^^ Discretized^processing path^^ ^̇(^ ^ )^ Velocity vector^^ ^̈(^ ^ )^^ Acceleration vector^^ ^^^ Start point^ ^^^ End point^ ^ ^ , ^ = 1, .. ^^discretized^times^^ ^^^ Connecting edge^ ^^ ^^ , ^ ^ , ^ ^ Weighting factors^^ ^^^ Energy function^^ ℕ = {^ ^ , .. , ^ ^ }^points to be traveled^ ^ ^ ^