[发明专利]一种基于UWB定位和航迹定位的智能割草机定位装置及方法

说明书

本发明公开了一种基于UWB定位和航迹定位的智能割草机定位装置及方法，该装置包括定位基站模块、定位标签模块、姿态角检测模块、航迹定位模块以及电机驱动模块。所述定位标签安装于智能割草机上，定位标签模块利用发送和接收信号时间差测得定位标签到不同基站的距离，用于求解定位标签的坐标，基于UWB定位实现对智能割草机的定位。所述姿态角检测模块检测智能割草机的姿态角，将姿态角检测模块检测到的航向角和电机驱动模块所测智能割草机轮子转数发给航迹定位模块，航迹定位模块通过选择不同定位模式来确定最终定位坐标，通过将UWB定位技术和航迹推算定位技术的融合使用，提高了智能割草机作业效率。

技术领域

本发明属于割草机领域，具体涉及一种基于UWB定位和航迹定位的智能割草机定位装置及方法。

背景技术

随着经济的发展，城市绿化面积和家庭草地的大幅度增加，智能割草机市场越来越大。目前市场在售智能割草机品种繁多，按其操作方式可以分为智能割草机和非智能割草机。智能割草机的主要特点是不需要人为干预，可以自主工作，自主充电等功能。市场上大多数智能割草机在工作前都安装有电子篱笆以防止智能割草机逃离工作区，当智能割草机碰到电子篱笆便以任何角度返回继续向前行进作业，目前大多数智能割草机都采用随机规划的方式进行割草，并未实现路径规划，虽然有智能割草机具备定位功能但是定位精度都未能满足路径规划的需求。显然，随机规划的割草方式不仅大大增加了智能割草机的耗能，还大大降低了其作业效率。

发明内容

发明目的：针对上述现有技术的不足，本发明提出一种基于UWB定位和航迹定位的智能割草机定位装置及方法，提高智能割草机的定位精度和范围。

技术方案：为了实现上述发明的目的，本发明公开了一种基于UWB定位和航迹定位的智能割草机定位装置，包括如下模块：

定位基站模块，部署在智能割草机需要定位的场地之中，用于接收定位标签发送的信号，并向定位标签发送反馈信号；

定位标签模块，利用发送和接收信号时间差测得定位标签到不同基站的距离，用于求解定位标签的坐标，基于UWB定位实现对智能割草机的定位；

姿态角检测模块，用于检测智能割草机的姿态角，并将所测姿态角传送至航迹定位模块；电机驱动模块，用于检测割草机的左轮的转数和右轮的转数，并将转数发送至航迹定位模块；

航迹定位模块，接受数据并进行数据处理，通过航迹定位实现对智能割草机的定位。

其中，定位标签模块具有以下单元：

UWB定位控制器单元，用于当定位标签模块可接受定位基站模块信号，基于UWB定位进行测距和计算定位标签坐标，对智能割草机进行定位。

并且，基站和标签模块都含有UWB定位控制器单元，基站的UWB定位控制器单元负责信号的发送和接受，与定位标签进行通信；定位标签的UWB定位控制器单元负责信号发送接受，并测距和解算出定位标签的坐标。

并且，所述UWB定位控制器单元功能如下：

(1)通过固定在智能割草机上的定位标签实时接收来自至少三个固定基站的信号，测得智能割草机上的定位标签到各个基站A₁，A₂，A₃……A_n之间的距离分别为d₁，d₂，d₃……d_n；

(2)通过定位算法得出绝对定位标签的坐标(x_a，y_a)，则割草机的位置坐标为：

x_e＝x_a-X_r

y_e＝y_a-Y_r