CN110332937A - 应用于智能割草机的基于多基准源的定位方法 - Google Patents
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Abstract
本申请实施例提出了应用于智能割草机的基于多基准源的定位方,包括采集智能割草机作业区域边界相对于默认基准源的相对定位数据;令智能割草机同步接收基准源中备选基准源发射的备选定位信号,基于备选定位信号计算备选基准源与默认基准源的相对坐标;当智能割草机无法根据默认基准源的数据进行可靠定位,则根据备选定位信号确定自身在边界图中的具体位置。基于多个固定安装在作业区域中的可发射定位信号的基准源,使智能割草机根据基准源发射的定位信号进行定位,并且在基于某个基准源发射的定位信号无法实现可靠定位时,转用其他信号源从而以坐标转换的方式间接实现自身与基准源的定位,提升了定位的可靠性。
Description
技术领域
本发明属于信号处理领域,尤其涉及应用于智能割草机的基于多基准源的定位方法。
背景技术
现有的智能割草机在割草作业区域内进行割草作业时,需要进行实时定位,以便根据自身当前的位置对割草路径进行有效规划,从而实现避开障碍物、以最短路径完成割草作业的目的。但是目前基于RTK的定位方式由于环境遮挡,可能导致机器在部分区域无法有效定位,无法满足快速精准定位的需求。
发明内容
为了解决现有技术中存在的缺点和不足,本发明提出了一种应用于智能割草机的基于多基准源的定位方法,能够利用多个基准源进行定位,并且在某个基准源无法使用时及时切换其他基准源并运用坐标变换的方式完成定位,提升了定位的精准性和可用性。
具体的,本实施例提出的应用于智能割草机的基于多基准源的定位方法,应用于固定安装有至少两个发射定位信号的基准源的作业区域,所述定位方法,包括:
采集智能割草机作业区域边界相对于默认基准源的相对定位数据,在行进过程中接收基准源中默认基准源发射的定位信号,基于定位信号绘制作业区域的边界图;
在绘制边界图的过程中,令智能割草机同步接收基准源中备选基准源发射的备选定位信号,基于备选定位信号计算备选基准源与默认基准源的相对坐标;
当智能割草机在作业区域中进行割草作业时,如果无法根据默认基准源的数据进行可靠定位,则根据备选定位信号,结合已知的备选基准源与默认基准源的相对坐标计算得到自身相对于默认基准源的位置信息,确定自身在边界图中的具体位置。
可选的,所述控制智能割草机沿作业区域边界行进,在行进过程中接收基准源中默认基准源发射的定位信号,基于定位信号绘制作业区域的边界图,包括:
令智能割草机在沿作业区域边界行进的过程中持续接收默认基准源发送的定位信号;
基于接收到的定位信号确定智能割草机自身相对于默认基准源的相对距离以及与标准方向的所呈角度,根据计算得到的相对距离和所呈角度确定智能割草机相对于默认基准源的相对位置;
将得到的多组相对位置连线构成作业区域的边界图。
可选的,所述在绘制边界图的过程中,令智能割草机同步接收基准源中备选基准源发射的备选定位信号,基于备选定位信号计算备选基准源与默认基准源的相对坐标,包括:
在控制智能割草机沿作业区域边界行进构建边界图的过程中,同时令智能割草机接收基准源中除默认基准源外备份基准源发射的备选定位信号;
根据智能割草机接收到的默认基准源发射的定位信号与备选定位信号之间存在的坐标差值,经运算得到备选基准源与默认基准源的相对坐标。
可选的,所述根据智能割草机接收到的默认基准源发射的定位信号与备选定位信号之间存在的坐标差值,经运算得到备选基准源与默认基准源的相对坐标,包括:
构建基准坐标系,默认基准源位于基准坐标系中的坐标原点处,构建备选坐标系,备选基准源位于备选坐标系中的坐标原点处;
根据接收到的坐标差值,计算备选坐标系坐标原点相对于基准坐标系坐标原点的坐标差值;
根据基准坐标系坐标原点的实际坐标值结合坐标差值计算得到备选基准源与默认基准源的相对坐标。
可选的,所述当智能割草机在作业区域中进行割草作业时,如果未能成功接收默认基准源发射的定位信号导致无法进行可靠定位,则根据备选定位信号,结合已知的备选基准源与默认基准源的相对坐标计算得到自身相对于默认基准源的位置信息,确定自身在边界图中的具体位置,包括:
当智能割草机在作业区域中进行割草作业时,如果接收到默认基准源发射的定位信号强度低于标准阈值,则判定基于定位信号无法进行可靠定位;
接收当前时刻备选基准源发射的备选定位信号;
基于备选定位信号和相对坐标进行坐标运算,间接得到智能割草机相对于默认基准源的位置信息,最终确定智能割草机在边界图中的具体位置。
可选的,所述基于备选定位信号和相对坐标进行坐标运算,间接得到智能割草机相对于默认基准源的位置信息,最终确定智能割草机在边界图中的具体位置,包括:
对接收到的备选定位信号和已知的相对坐标进行向量运算,确定智能割草机相对于备选基准源的位置信息;
根据计算得到的位置信息结合已知的备选基准源与默认基准源的相对坐标计算得到智能割草机自身相对于默认基准源的位置信息。
可选的,所述定位方法还包括:
在边界图构建结束后,依据已知的边界图进行作业环境内的割草作业导航,在割草作业导航过程中,令智能割草机选取信号最可靠的基准源进行坐标变换,基于变换后的坐标对自身进行定位。
可选的,所述在边界图构建结束后,依据已知的边界图进行作业环境内的割草作业导航,在割草作业导航过程中,令智能割草机选取距离当前位置最近的基准源进行坐标变换,基于变换后的坐标对自身进行定位,包括:
在作业导航过程中,当智能割草机行驶至默认基准源附近处,默认基准源的定位信号可以用来准确定位,则令智能割草机根据默认基准源发射的定位信号对自身进行定位。
可选的,所述定位方法,包括:
默认基准源的定位信号不能用来准确定位,则令智能割草机根据已构建的边界图选取处默认基准源外距离最近的基准源作为目标基准源;
接收目标基准源发射的定位信号;
根据已构建的边界图中目标基准源与默认基准源之间的相对位置数据将智能割草机相对于目标基准源的定位坐标转换为智能割草机相对于默认基准源的定位坐标;
基于转换后的定位坐标对完成智能割草机相对于默认基准源的定位。
可选的,所述定位信号包括用于表示自身类型的设备标识码、表示所处方向的设备方位码以及具有唯一性的设备特征码。
本发明提供的技术方案带来的有益效果是:
基于多个固定安装在作业区域中的可发射定位信号的基准源,使智能割草机根据基准源发射的定位信号进行定位,并且在基于某个基准源发射的定位信号无法实现可靠定位时,转用其他信号源从而以坐标转换的方式间接实现自身与基准源的定位,提升了定位的可靠性。
附图说明
为了更清楚地说明本发明的技术方案,下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本申请实施例提出的应用于智能割草机的基于多基准源的定位方法示意图;
图2为本申请实施例提出的应用于智能割草机的基于多基准源的另一定位方法示意图。
具体实施方式
为使本发明的结构和优点更加清楚,下面将结合附图对本发明的结构作进一步地描述。
实施例一
本实施例提出的应用于智能割草机的基于多基准源的定位方法,应用于固定安装有至少两个发射定位信号的基准源的作业区域,如图1所示,所述定位方法,包括:
11、采集智能割草机作业区域边界相对于默认基准源的相对定位数据,在行进过程中接收基准源中默认基准源发射的定位信号,基于定位信号绘制作业区域的边界图;
12、在绘制边界图的过程中,令智能割草机同步接收基准源中备选基准源发射的备选定位信号,基于备选定位信号计算备选基准源与默认基准源的相对坐标;
13、当智能割草机在作业区域中进行割草作业时,如果无法根据默认基准源的数据进行可靠定位,则根据备选定位信号,结合已知的备选基准源与默认基准源的相对坐标计算得到自身相对于默认基准源的位置信息,确定自身在边界图中的具体位置。
在现有技术中,智能割草机对自身所处位置的判断一般基于GPS或者RTK等方式实现,但是如果智能割草机的作业环境较为复杂,导致GPS等信号无法准确接收的情况,从而使得智能割草机定位失败。为了弥补现有定位技术导致的定位缺陷,本申请实施例提出了一种定位方法,基于多个固定安装在作业区域中的可发射定位信号的基准源,使智能割草机根据基准源发射的定位信号进行定位,并且在基于某个基准源发射的定位信号无法实现可靠定位时,转用其他信号源从而以坐标转换的方式间接实现自身与基准源的定位,提升了定位的可靠性。
具体的,步骤11所提出的边界图绘制流程包括:
111、令智能割草机在沿作业区域边界行进的过程中持续接收默认基准源发送的定位信号;
112、基于接收到的定位信号确定智能割草机自身相对于默认基准源的相对距离以及与标准方向的所呈角度,根据计算得到的相对距离和所呈角度确定智能割草机相对于默认基准源的相对位置;
113、将得到的多组相对位置连线构成作业区域的边界图。
基准源发射的定位信号被智能割草机所接受,后者基于接收到的定位信号的来源方向以及发送接收时间差的运算,就能得到当前时刻基准源相对于自身的方位和距离。其中方位可以借助基准源相对于智能割草机自身坐标系所呈角度来确定。
智能割草机在确定了自身相对于基准源的相对位置后,就可以以固定位置的默认基准源为坐标原点建立坐标系,相对位置即为该坐标系中的坐标值。当控制智能割草机沿作业区域边界行进完成后,能够得到多个相对于默认基准源的相对位置即未该坐标系统的坐标点,将全部坐标点沿时间先后顺序依次连接就得到了作业区域的边界图。
步骤12所提出的基于坐标运算获取备选基准源与默认基准源的相对坐标的过程为:
121、在控制智能割草机沿作业区域边界行进构建边界图的过程中,同时令智能割草机接收基准源中除默认基准源外备份基准源发射的备选定位信号;
122、根据智能割草机接收到的默认基准源发射的定位信号与备选定位信号之间存在的坐标差值,经运算得到备选基准源与默认基准源的相对坐标。
在实施中,智能割草机同时接收默认基准源和备选基准源分别发送的定位信号以及备选定位信号。由于两个基准源之间存在位置差,使得智能割草机能够根据已知的默认基准源的位置结合定位信号之间的坐标差值确定备选基准源与默认基准源的相对坐标。
可选的,所述根据智能割草机接收到的默认基准源发射的定位信号与备选定位信号之间存在的坐标差值,经运算得到备选基准源与默认基准源的相对坐标,包括:
构建基准坐标系,默认基准源位于基准坐标系中的坐标原点处,构建备选坐标系,备选基准源位于备选坐标系中的坐标原点处;
根据接收到的坐标差值,计算备选坐标系坐标原点相对于基准坐标系坐标原点的坐标差值;
根据基准坐标系坐标原点的实际坐标值结合坐标差值计算得到备选基准源与默认基准源的相对坐标。
在实施中,已有基准坐标系XOY以及备选坐标系X`O`Y`,后者通过前者按向量(a,b)平移得到,基准坐标系坐标原点的实际坐标值(m,n)备选坐标系X`O`Y`中的备选基准源相对于默认基准源的相对坐标为(m+a,n+b)。除了图2所示的坐标平移变换方式外,还可使用旋转变换以及旋转平移变换,本实施例中不再赘述。
步骤13所提出的基于备选定位信号实现自身定位的操作包括:
131、当智能割草机在作业区域中进行割草作业时,如果接收到默认基准源发射的定位信号强度低于标准阈值,则判定基于定位信号无法进行可靠定位;
132、接收当前时刻备选基准源发射的备选定位信号;
133、基于备选定位信号和相对坐标进行坐标运算,间接得到智能割草机相对于默认基准源的位置信息,最终确定智能割草机在边界图中的具体位置。
在实施中,在根据默认基准源无法实现可靠定位时,令智能割草机放弃对默认基准源定位信号的接收,转而基于备选定位信号进行间接定位。之所以称之为间接定位,是因为首先确定智能割草机相对于备选基准源的位置,接着基于已知的备选基准源与默认基准源的位置进行向量求和,最终得到智能割草机相对于默认基准源的位置。
具体包括:
1331、对接收到的备选定位信号和已知的相对坐标进行向量运算,确定智能割草机相对于备选基准源的位置信息;
1331、根据计算得到的位置信息结合已知的备选基准源与默认基准源的相对坐标计算得到智能割草机自身相对于默认基准源的位置信息。
实施例二
在实施例一提出的构建边界图的基础上,本实施例进一步提出了另一种基于基准源实现坐标变换的定位方法,如图2所示,该定位方法还包括:
21、在边界图构建结束后,依据已知的边界图进行作业环境内的割草作业导航,在割草作业导航过程中,令智能割草机选取信号最可靠的基准源进行坐标变换,基于变换后的坐标对自身进行定位。
具体的,在作业导航过程中,当智能割草机行驶至默认基准源附近处,默认基准源的定位信号可以用来准确定位,则令智能割草机根据默认基准源发射的定位信号对自身进行定位。
可选的,所述定位方法,包括:
默认基准源的定位信号不能用来准确定位,则令智能割草机根据已构建的边界图选取处默认基准源外距离最近的基准源作为目标基准源;
接收目标基准源发射的定位信号;
根据已构建的边界图中目标基准源与默认基准源之间的相对位置数据将智能割草机相对于目标基准源的定位坐标转换为智能割草机相对于默认基准源的定位坐标;
基于转换后的定位坐标对完成智能割草机相对于默认基准源的定位。
在实施中,与实施例一中的切换用于定位的基准源的思想一致,这里切换的方式是选取与默认基准源位置最接近的基准源。之所以选取距离最近作为切换的标准,是为了降低切换后基于目标基准源与默认基准源之间相对位置过大引起的定位精度下降问题。
为了避免因定位信号自身格式内容重复导致定位失败,本实施例对定位信号的格式进行规定,包括用于表示自身类型的设备标识码、表示所处方向的设备方位码以及具有唯一性的设备特征码。
上述实施例中的各个序号仅仅为了描述,不代表各部件的组装或使用过程中的先后顺序。
以上所述仅为本发明的实施例,并不用以限制本发明,凡在本发明的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.应用于智能割草机的基于多基准源的定位方法,应用于固定安装有至少两个发射定位信号的基准源的作业区域,其特征在于,所述定位方法,包括:
采集智能割草机作业区域边界相对于默认基准源的相对定位数据,在行进过程中接收基准源中默认基准源发射的定位信号,基于定位信号绘制作业区域的边界图;
在绘制边界图的过程中,令智能割草机同步接收基准源中备选基准源发射的备选定位信号,基于备选定位信号计算备选基准源与默认基准源的相对坐标;
当智能割草机在作业区域中进行割草作业时,如果无法根据默认基准源的数据进行可靠定位,则根据备选定位信号,结合已知的备选基准源与默认基准源的相对坐标计算得到自身相对于默认基准源的位置信息,确定自身在边界图中的具体位置。
2.根据权利要求1所述的应用于智能割草机的基于多基准源的定位方法,其特征在于,所述控制智能割草机沿作业区域边界行进,在行进过程中接收基准源中默认基准源发射的定位信号,基于定位信号绘制作业区域的边界图,包括:
令智能割草机在沿作业区域边界行进的过程中持续接收默认基准源发送的定位信号;
基于接收到的定位信号确定智能割草机自身相对于默认基准源的相对距离以及与标准方向的所呈角度,根据计算得到的相对距离和所呈角度确定智能割草机相对于默认基准源的相对位置;
将得到的多组相对位置连线构成作业区域的边界图。
3.根据权利要求1所述的应用于智能割草机的基于多基准源的定位方法,其特征在于,所述在绘制边界图的过程中,令智能割草机同步接收基准源中备选基准源发射的备选定位信号,基于备选定位信号计算备选基准源与默认基准源的相对坐标,包括:
在控制智能割草机沿作业区域边界行进构建边界图的过程中,同时令智能割草机接收基准源中除默认基准源外备份基准源发射的备选定位信号;
根据智能割草机接收到的默认基准源发射的定位信号与备选定位信号之间存在的坐标差值,经运算得到备选基准源与默认基准源的相对坐标。
4.根据权利要求3所述的应用于智能割草机的基于多基准源的定位方法,其特征在于,所述根据智能割草机接收到的默认基准源发射的定位信号与备选定位信号之间存在的坐标差值,经运算得到备选基准源与默认基准源的相对坐标,包括:
构建基准坐标系,默认基准源位于基准坐标系中的坐标原点处,构建备选坐标系,备选基准源位于备选坐标系中的坐标原点处;
根据接收到的坐标差值,计算备选坐标系坐标原点相对于基准坐标系坐标原点的坐标差值;
根据基准坐标系坐标原点的实际坐标值结合坐标差值计算得到备选基准源与默认基准源的相对坐标。
5.根据权利要求1所述的应用于智能割草机的基于多基准源的定位方法,其特征在于,所述当智能割草机在作业区域中进行割草作业时,如果未能成功接收默认基准源发射的定位信号导致无法进行可靠定位,则根据备选定位信号,结合已知的备选基准源与默认基准源的相对坐标计算得到自身相对于默认基准源的位置信息,确定自身在边界图中的具体位置,包括:
当智能割草机在作业区域中进行割草作业时,如果接收到默认基准源发射的定位信号强度低于标准阈值,则判定基于定位信号无法进行可靠定位;
接收当前时刻备选基准源发射的备选定位信号;
基于备选定位信号和相对坐标进行坐标运算,间接得到智能割草机相对于默认基准源的位置信息,最终确定智能割草机在边界图中的具体位置。
6.根据权利要求5所述的应用于智能割草机的基于多基准源的定位方法,其特征在于,所述基于备选定位信号和相对坐标进行坐标运算,间接得到智能割草机相对于默认基准源的位置信息,最终确定智能割草机在边界图中的具体位置,包括:
对接收到的备选定位信号和已知的相对坐标进行向量运算,确定智能割草机相对于备选基准源的位置信息;
根据计算得到的位置信息结合已知的备选基准源与默认基准源的相对坐标计算得到智能割草机自身相对于默认基准源的位置信息。
7.根据权利要求1所述的应用于智能割草机的基于多基准源的定位方法,其特征在于,所述定位方法还包括:
在边界图构建结束后,依据已知的边界图进行作业环境内的割草作业导航,在割草作业导航过程中,令智能割草机选取信号最可靠的基准源进行坐标变换,基于变换后的坐标对自身进行定位。
8.根据权利要求7所述的应用于智能割草机的基于多基准源的定位方法,其特征在于,所述在边界图构建结束后,依据已知的边界图进行作业环境内的割草作业导航,在割草作业导航过程中,令智能割草机选取距离当前位置最近的基准源进行坐标变换,基于变换后的坐标对自身进行定位,包括:
在作业导航过程中,当智能割草机行驶至默认基准源附近处,默认基准源的定位信号可以用来准确定位,则令智能割草机根据默认基准源发射的定位信号对自身进行定位。
9.根据权利要求7所述的应用于智能割草机的基于多基准源的定位方法,其特征在于,所述定位方法,包括:
默认基准源的定位信号不能用来准确定位,则令智能割草机根据已构建的边界图选取处默认基准源外距离最近的基准源作为目标基准源;
接收目标基准源发射的定位信号;
根据已构建的边界图中目标基准源与默认基准源之间的相对位置数据将智能割草机相对于目标基准源的定位坐标转换为智能割草机相对于默认基准源的定位坐标;
基于转换后的定位坐标对完成智能割草机相对于默认基准源的定位。
10.根据权利要求1至9任一项所述的应用于智能割草机的基于多基准源的定位方法,其特征在于,所述定位信号包括用于表示自身类型的设备标识码、表示所处方向的设备方位码以及具有唯一性的设备特征码。
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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PB01 | Publication | ||
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SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
CB02 | Change of applicant information | ||
CB02 | Change of applicant information |
Address after: No. 150 Wenlong Road, Yuxin Town, Nanhu District, Jiaxing City, Zhejiang Province Applicant after: Zhejiang Yate Electric Appliance Co.,Ltd. Address before: No. 150 Wenlong Road, Yuxin Town, Nanhu District, Jiaxing City, Zhejiang Province Applicant before: ZHEJIANG YAT ELECTRICAL APPLIANCE Co.,Ltd. |
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GR01 | Patent grant | ||
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