[实用新型]精确定位系统及基站及自移动机器人系统

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种室外机器人的精确定位系统，尤其涉及一种利用卫星定位技术进行室外机器人的精确定位系统。

本实用新型还涉及一种用于室外机器人精确定位的基站。

本实用新型还涉及一种利用卫星定位技术进行精确定位的自移动机器人系统。

背景技术

目前，随着科技的发展，室外机器人的应用越来越广泛。如智能割草机可以自动地帮助人们维护草坪，将人们从草坪维护的枯燥且费时费力的家务工作中解放出来，因此受到极大欢迎。室外机器人执行功能任务过程中，无需用户的操作，这就要求室外机器人有很好地定位功能，使其能够在工作区域内自移动。

为了解决室外机器人定位问题，本领域技术人员做过多方尝试。专利US6445983，公开一种自主导航系统，能在视觉导航模式和GPS导航模式间切换的机器人系统，揭示了GPS系统，陀螺仪系统，视觉系统的综合运用。专利US7840352公开一种自动导航系统，揭示并保护了GPS导航，惯性导航和视觉导航的综合系统。在这两个专利中都使用GPS定位技术，但是都试图从GPS装置输出的数据中得到准确的定位信息。但是，GPS定位数据包含了难以避免的误差，其中包括系统误差，比如卫星和接收机的时钟差，星历误差，电离层和对流层延迟误差等，还包括跟接收机本身有关的随即误差。因此，基于单独的GPS定位数据只能达到1-5米以上的定位精度，正是这样的原因，自动导航系统都必须包括其他的定位导航方式来弥补GPS定位数据的不准确。

采用其他的定位导航方式，势必需要增加室外机器人系统的定位成本。而且，由于采用不同的定位导航方式，所得到的数据需要进行融合以实现互补。在现有技术水平下，较好的融合算法的研发和实现还是一个难题。

因此，目前很多室外移动机器人采用地面差分修正定位原理来协助修正GPS定位数据的不准确性。采用地面差分修正定位原理的定位系统，可以将定位精度提高至分米级。

采用地面差分修正定位原理的定位系统，一般包括基站和移动站。基站可固定设置在室外的某一预设地点，接收卫星定位系统所发射的射频信号，为移动站的定位提供参考。移动站设置在移动机器人上，接收卫星定位系统所发射的射频信号和基站的参考数据，获得相对基站位置的精确定位信息。

采用地面差分修正定位原理的定位系统能够正常工作的前提是，基站和移动站必须至少共同接收卫星定位系统中的预定数量的相同卫星所发射的射频信号。当基站与移动站所接收的卫星定位系统中的相同卫星数量不满足预定数量时，基站无法为移动站提供足够的参考数据，采用地面差分修正定位原理的定位系统就发生失效。

由于室外存在许多建筑物、树木、高大的障碍物等情况，移动站或基站所能接收卫星信号的接收角度会被遮挡，导致在室外的某些位置，移动站和基站无法实现共星数量达到预定数量。室外机器人以智能割草机为例，智能割草机在房屋四周的草坪上自移动和自工作。房屋通常为两层建筑楼，高度范围为5米到8米，在房屋周边1米范围内设有为智能割草机提供电能的充电站。当基站设置在充电站上时，基站所能接收卫星信号的接收角度就会一直被遮挡，从而导致移动站和基站共星数量达到预定数量的概率降低。当移动站运动至房屋或其他障碍物附近时，移动站所能接收卫星信号的接收角度也会被遮挡。此时，移动站和基站就很容易无法达到共星的预定数量，智能割草机就无法利用地面差分修正定位原理获得精准的定位信息。

因此，在采用地面差分修正定位原理的室外机器人精准定位系统中，如何保障移动站和基站共星的数量达到预定数量，确保地面差分修正定位始终有效，成为目前亟需解决的技术问题。

另一个问题为，为了实现室外机器人限定范围内防止出线的功能，需要对室外机器人进行定位。通常，使室外机器人的充电站和室外机器人通讯连接，充电站和室外机器人还与卫星通讯连接以获得各自的位置信息，充电站将该位置信息发送给室外机器人，室外机器人可通过计算得出自己的精确坐标，确定其是否超出限定范围。充电站和室外机器人上分别设有DGPS(Differential Global Positioning System，即差分全球定位系统)基站和DGPS移动站实现通讯。然而，现有的通讯方式，当室外机器人行驶到障碍物附近时，通讯信号大大减弱，这时室外机器人的定位精度将大大降低。