CN113064191A - 自主机器人的基准站共享方法、系统及存储介质 - Google Patents
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Abstract
本说明书实施例提供了一种自主机器人的基准站共享方法、系统及存储介质，该系统包括：基准站，其配置于第一自主机器人周边的固定位置，用于接收卫星信号并据此输出差分电文；第一移动站，其配置于所述第一自主机器人上，用于接收所述差分电文，并根据所述差分电文及自身接收到的卫星信号进行差分定位；至少一个第二移动站，其配置于对应的第二自主机器人上；第一网关，其配置于所述基准站侧，用于将所述差分电文通过通信网络提供给所述第二移动站，以便于所述第二移动站进行差分定位。本说明书实施例可以降低自主机器人的差分定位成本。
Description
技术领域
本说明书涉及自主机器人的定位技术领域，尤其是涉及一种自主机器人的基准站共享方法、系统及存储介质。
背景技术
自主机器人(或称为自移动机器人)是其本体自带各种必要的传感器、控制器，在运行过程中无外界人为信息输入和控制的条件下，可以独立完成一定的任务的机器人，即自主机器人可以在工作区域内自主移动并执行作业任务。
一般地，自主机器人上配置有卫星定位导航装置，以定位并引导自主机器人在工作区域内的移动。鉴于单独的卫星定位导航装置的定位精度不高，通常在自主机器人的附近设置有位置固定的基准站，该基准站可以从卫星定位系统接收卫星信号，根据卫星信号提供相应的差分电文给移动站(即自主机器人上配置的卫星定位导航装置)。移动站可依据差分电文对自身接收到的卫星信号进行修正，从而可以提高自主机器人的定位导航精度，这种定位方式通常也称为差分定位。
目前，对于每个用户而言，要实现其自主机器人的差分定位，一般需要为其自主机器人自建一个基准站，显然这种自主机器人的差分定位成本较高。因此，如何降低自主机器人的差分定位成本已成为目前亟待解决的技术问题。
发明内容
本说明书实施例的目的在于提供一种自主机器人的基准站共享方法、系统及存储介质，以降低自主机器人的差分定位成本。
为达到上述目的，一方面，本说明书实施例提供了一种自主机器人的基准站共享系统，所述系统包括：
基准站，其配置于第一自主机器人周边的固定位置，用于接收卫星信号并据此输出差分电文；
第一移动站，其配置于所述第一自主机器人上，用于接收所述差分电文，并根据所述差分电文及自身接收到的卫星信号进行差分定位；
至少一个第二移动站，其配置于对应的第二自主机器人上；
第一网关，其配置于所述基准站侧，用于将所述差分电文通过通信网络提供给所述第二移动站，以便于所述第二移动站进行差分定位。
另一方面，本说明书实施例还提供了一种自主机器人的基准站共享方法，包括：
使用基准站接收卫星信号并据此输出差分电文；所述基准站配置于第一自主机器人周边的固定位置；
使用第一移动站接收所述差分电文，并根据所述差分电文及自身接收到的卫星信号进行差分定位；所述第一移动站配置于所述第一自主机器人上；
使用第一网关将所述差分电文提供给至少一个第二移动站，以便于所述第二移动站进行差分定位；所述第一网关配置于所述基准站侧，所述第二移动站配置于对应的第二自主机器人上。
另一方面，本说明书实施例还提供了一种计算机存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现上述的基准站共享方法。
由以上本说明书实施例提供的技术方案可见，本说明书实施例可通过一个基准站向第一移动站和至少一个第二移动站提供差分电文，以供这些移动站进行差分定位之用。对于第二移动站的用户而言，由于其可以利用第一移动站对应的基准站所提供的差分电文进行差分定位，而无需再自建基准站，从而大大降低了第二移动站的差分定位成本。对于第一移动站的用户而言，作为基准站维护者，由于其对外(即向一个或多个第二移动站)共享了自己的基准站；作为回报，其可以向第二移动站的用户收取适当的共享服务费，从而也降低了第一移动站的差分定位成本。
附图说明
为了更清楚地说明本说明书实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术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说明书中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。在附图中：
图1为本说明书一些实施例中自主机器人的基准站共享系统的结构示意图；
图2为本说明书另一些实施例中自主机器人的基准站共享系统的结构示意图；
图3为本说明书一些实施例中多个第二移动站接收卫星信号的示意图；
图4为本说明书一些实施例中自主机器人的基准站共享方法的流程图。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本说明书中的技术方案，下面将结合本说明书实施例中的附图，对本说明书实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本说明书一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本说明书中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本说明书保护的范围。
本说明书提及的自主机器人可以在工作区域内自主移动，以自动执行作业任务。在本说明书的实施例中，所述自主机器人例如可以为地面清洁机器人或草地护理机器人等。例如，在一些示例性实施例中，所述地面清洁机器人比如可以为自动扫地机、自动拖地机或自动扫雪机等；所述草地护理机器人比如可以为智能割草机、自动浇灌机、自动草坪护理机等。
如上文所述，对于自主机器人的个体用户而言，要实现自主机器人的差分定位，一般需要为其自主机器人自建一个基准站，这导致了自主机器人的差分定位成本普遍较高。
有鉴于此，为了降低自主机器人的差分定位成本，本说明书的实施例提供了自主机器人的基准站共享系统。参考图1所示，在本说明书一些实施例中，自主机器人的基准站共享系统可以包括基准站10、第一移动站20、至少一个第二移动站60和第一网关30。其中，基准站10可配置于第一自主机器人周边的固定位置(该固定位置的位置坐标已知)，其可以用于从卫星定位系统40接收卫星信号并据此输出差分电文。第一移动站20可以配置于所述第一自主机器人上，其可以用于接收所述差分电文，并根据所述差分电文及自身接收到的卫星信号进行差分定位。第二移动站60可配置于对应的第二自主机器人上。第一网关30可配置于所述基准站10侧，其可以用于将所述差分电文通过通信网络提供给所述第二移动站60，以便于所述第二移动站60进行差分定位。与第一移动站20类似，第二移动站60同样需要从卫星定位系统40接收卫星信号(例如图3所示)，以根据所述差分电文及自身接收到的卫星信号进行差分定位。本说明书中，为了便于描述，在图1所示实施例中，将配置有移动站的第一自主机器人称为第一移动站20；同样，第二移动站60可以是指配置有移动站的第二自主机器人。
由此可见，本说明书上述实施例实现了可通过一个基准站10向第一移动站20和至少一个第二移动站60提供差分电文，以供这些移动站进行差分定位之用。对于第二移动站60的用户而言，由于其可以利用第一移动站20对应的基准站10所提供的差分电文进行差分定位，而无需再自建基准站，从而大大降低了第二移动站60的差分定位成本。对于第一移动站20的用户而言，作为基准站维护者，由于其对外(即向一个或多个第二移动站60)共享了自己的基准站10；作为回报，其可以向第二移动站60的用户收取适当的共享服务费，从而也降低了第一移动站20的差分定位成本。不仅如此，对于任何已自建有基准站10的用户而言，其可以自由选择是否对外共享基准站10；而对于新购了自主机器人尚未自建基准站10的用户而言，当已有其他用户对外共享了基准站10的情况下，其可以自由选择是自建基准站10还是利用其他用户对外共享的基准站10，从而为用户提供了更多的选择，提高了用户体验。
本说明书提及的差分定位可以包括但不限于位置差分、伪距差分、载波相位平滑后的伪距差分、以及其他载波相位差等。例如在一示例性实施例中，所述差分定位可以采用载波相位差中的RTK(Real-time kinematic，实时动态)载波相位差分技术。
在本说明书的实施例中，上述的差分定位是建立在移动站(包括第一移动站20和第二移动站60)与基准站10的误差(例如卫星星历误差、卫星时钟误差、电离层延迟和多路径效应等)强烈类似这一基础之上。因此，随着移动站与基准站之间距离的增加，其误差类似性越来越差，定位精度就会越来越低。因此，为了有利于保证定位精度，第一移动站20、第二移动站60和基准站10可以选择同一个卫星定位系统，并且第二移动站60与基准站10的距离应在一个合适距离范围内。例如，在本说明书一示例性实施例中，第一移动站20、第二移动站60和基准站10可以均选择GPS卫星定位系统，并且第二移动站60与基准站10的距离不超过10KM。当然，在其他实施例中，卫星定位系统也可以为伽利略卫星导航系统、北斗卫星导航系统、或GLONASS等；并且，第二移动站60与基准站10的距离也可以根据实际情况确定，本说明书对此不作限定。
在本说明书一些实施例中，为了提高系统可靠性和稳定性，基准站10可固定设置于卫星信号较好的位置。由于该位置的位置坐标已知，基准站10通过将该位置处的观测值(即根据接收到的卫星信号计算获得的位置坐标)与已知值进行比较，从而可以得到差分校正数据。而基准站10输出的差分电文中则携带有差分校正数据(或称为差分改正数)，以便于第一移动站20和第二移动站60可以基于该差分校正数据，来修正自身根据接收到的卫星信号计算获得的位置坐标，从而可以提高定位精度。在本说明书一些示例性实施例中，基准站10输出的差分电文可以为RTCM(Radio Technical Commission for Maritimeservices)或CMR(Compact Measurement Record)格式等，本说明书对此不作限定。
理论上，虽然可通过大功率数传电台等方式将基准站10获得的差分电文直接广播给第一移动站20和第二移动站60。然而，鉴于大功率数传电台价格高昂，在本说明书一些实施例中，利用配置于所述基准站10侧的第一网关30，将所述差分电文通过公用的通信网络提供给所述第二移动站60，则是一个较为经济可行的选择。其中，所述通信网络例如可以是互联网、云网络(如阿里云、亚马逊AWS(Amazon Web Services)、微软云、谷歌云)或移动数据网络(例如GPRS(General Packet Radio Service，通用分组无线业务))等。
自主机器人侧一般配置有一个网关，以用于与所述第一自主机器人进行数据传输。所述数据传输例如可以包括通过网关向所述第一自主机器人的用户端上传数据(比如状态数据等)，还可以包括通过网关接收所述用户端发送的指令等。因此，如果仅从降低成本的角度考虑，可以将该网关兼做为第一网关30(即在一个网关设备上实现第一网关30和第二网关31的功能)。然而，如此以来，则需要将基准站10、第一网关30和第一移动站20进行组网和分时工作，从而容易导致系统的复杂度增高，以及从原有系统升级不易的问题。
因此，在本说明书一些实施例中，为了降低系统复杂度并有利于系统升级，可以在基准站维护者一则增加一个网关，以作为上述的第一网关30；而基准站维护者一则原有的网关，则可以作为第二网关31(例如图2所示)继续维持原先的功能，即第二网关31可以向所述第一自主机器人的用户端上传数据，和/或接收所述用户端发送的指令。
在本说明书一些实施例中，所述用户端可以为台式电脑、平板电脑、笔记本电脑、智能手机、数字助理、智能可穿戴设备等。其中，智能可穿戴设备可以包括智能手环、智能手表、智能眼镜、智能头盔等。当然，所述用户端并不限于上述具有一定实体的电子设备，其还可以为运行于上述电子设备中的软体。
在本说明书一些实施例中，所述第一网关30将所述差分电文通过通信网络提供给所述第二移动站，例如可以包括：所述第一网关30通信网络实时将差分报文组播给第二移动站60。相应地，如图2所示，所述系统还可以包括至少一个第三网关50，其可配置于对应的第二自主机器人侧(即每个第二自主机器人侧可配置有一个第三网关50)；通过第三网关50，第二移动站60可根据预设的接收策略从所述通信网络接收所述差分电文，从而可以实现按需获取差分电文。
例如，当所述第二移动站60处于工作状态时，其可以通过通信网络实时接收差分电文；在其他状态(例如待机状态、充电状态)下，第二移动站60则可以降低从通信网络接收差分电文的频率(甚至不接收差分电文)，以降低开销。比如，在一示例性实施例中，当第二移动站60处于待机状态时，可以将从通信网络接收差分电文的接收频率，由原先的每秒接收一次降低到每3秒接收一次，鉴于通过通信网络接收差分电文一般需要支付通信服务费，在保证定位精度的前提下，这种降低接收频率的方式可以有利于降低通信成本。
在本说明书一些实施例中，所述基准站10与所述第一移动站20之间，所述基准站10与所述第一网关30之间，所述第二网关31与所述第一移动站20之间，以及所述第三网关50与对应的第二移动站60之间，均可以通过无线传输协议进行通信。在一些示例性实施例中，所述无线传输协议例如可以为射频(RF)通信协议、蓝牙通信协议、WIFI通信协议等等。由于这些无线传输协议性能稳定且无额外的通信服务费产生，如此可以进一步降低实现成本。在一些实施例中，所述无线传输协议的功率为1w以下。在一些实施例中，所述无线传输协议的功率为0.5w以下。在一些实施例中，所述无线传输协议的频率为433MHz，或868MHz，或915MHz。
在本说明书一些实施例中，第一网关30、第二网关31和第三网关50均可以基于通用或专用网关设备实现。例如在一示例性实施例中，第一网关30可以基于路由器、网络交换机等实现。
为了描述的方便，描述以上装置时以功能分为各种单元分别描述。当然，在实施本说明书时可以把各单元的功能在同至少一个软件和/或硬件中实现。
与上述自主机器人的基准站共享系统对应，本说明书还还提供了自主机器人的基准站共享方法。参考图4所示，在本说明一些实施例中，自主机器人的基准站共享方法可以包括以下步骤：
S41、使用基准站接收卫星信号并据此输出差分电文；所述基准站配置于第一自主机器人周边的固定位置。
S42a、使用第一移动站接收所述差分电文，并根据所述差分电文及自身接收到的卫星信号进行差分定位；所述第一移动站配置于所述第一自主机器人上。
S42b、使用第一网关将所述差分电文提供给至少一个第二移动站，以便于所述第二移动站进行差分定位；所述第一网关配置于所述基准站侧，所述第二移动站配置于对应的第二自主机器人上。
本说明书一些实施例的基准站共享方法还可以包括：
使用第二网关向所述第一自主机器人的用户端上传数据，和/或接收所述用户端发送的指令；所述第二网关配置于所述第一自主机器人侧。
在本说明书一些实施例的基准站共享方法中，所述将所述差分电文通过通信网络提供给所述第二移动站，可以包括：
通过通信网络实时将所述差分电文组播给第二移动站。
本说明书一些实施例的基准站共享方法还可以包括：
使用至少一个第三网关根据预设的接收策略从所述通信网络接收所述差分电文，并将其提供给对应的第二移动站；所述第三网关配置于对应的第二自主机器人侧。
在本说明书一些实施例的基准站共享方法中，所述根据预设的接收策略从所述通信网络接收所述差分电文，包括：
根据预设的接收频率从所述通信网络接收差分电文。
在本说明书一些实施例的基准站共享方法中，所述基准站与所述第一移动站之间，以及所述基准站与所述第一网关之间通过无线传输协议进行通信。
在本说明书一些实施例的基准站共享方法中，所述第二网关与所述第一移动站之间通过无线传输协议进行通信。
在本说明书一些实施例的基准站共享方法中，所述第三网关与对应的第二移动站之间通过无线传输协议进行通信。
虽然上文描述的过程流程包括以特定顺序出现的多个操作，但是，应当清楚了解，这些过程可以包括更多或更少的操作，这些操作可以顺序执行或并行执行(例如使用并行处理器或多线程环境)。
本发明是参照根据本发明实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
在一个典型的配置中，计算设备包括至少一个处理器(CPU)、输入/输出接口、网络接口和内存。
内存可能包括计算机可读介质中的非永久性存储器，随机存取存储器(RAM)和/或非易失性内存等形式，如只读存储器(ROM)或闪存(flash RAM)。内存是计算机可读介质的示例。
计算机可读介质包括永久性和非永久性、可移动和非可移动媒体可以由任何方法或技术来实现信息存储。信息可以是计算机可读指令、数据结构、程序的模块或其他数据。计算机的存储介质的例子包括，但不限于相变内存(PRAM)、静态随机存取存储器(SRAM)、动态随机存取存储器(DRAM)、其他类型的随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、电可擦除可编程只读存储器(EEPROM)、快闪记忆体或其他内存技术、只读光盘只读存储器(CD-ROM)、数字多功能光盘(DVD)或其他光学存储、磁盒式磁带，磁盘式存储或其他磁性存储设备或任何其他非传输介质，可用于存储可以被计算设备访问的信息。按照本文中的界定，计算机可读介质不包括暂存电脑可读媒体(transitory media)，如调制的数据信号和载波。
还需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法或者设备中还存在另外的相同要素。
本领域技术人员应明白，本说明书的实施例可提供为方法、系统或计算机程序产品。因此，本说明书可采用完全硬件实施例、完全软件实施例或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本说明书可采用在至少一个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
本说明书可以在由计算机执行的计算机可执行指令的一般上下文中描述，例如程序模块。一般地，程序模块包括执行特定任务或实现特定抽象数据类型的例程、程序、对象、组件、数据结构等等。也可以在分布式计算环境中实践本说明书，在这些分布式计算环境中，由通过通信网络而被连接的远程处理设备来执行任务。在分布式计算环境中，程序模块可以配置于包括存储设备在内的本地和远程计算机存储介质中。
本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其，对于系统实施例而言，由于其基本相似于方法实施例，所以描述的比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。
以上所述仅为本说明书的实施例而已，并不用于限制本说明书。对于本领域技术人员来说，本说明书可以有各种更改和变化。凡在本说明书的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本说明书的权利要求范围之内。
Claims (19)
1.一种自主机器人的基准站共享系统，其特征在于，所述系统包括：
基准站，其配置于第一自主机器人周边的固定位置，用于接收卫星信号并据此输出差分电文；
第一移动站，其配置于所述第一自主机器人上，用于接收所述差分电文，并根据所述差分电文及自身接收到的卫星信号进行差分定位；
至少一个第二移动站，其配置于对应的第二自主机器人上；
第一网关，其配置于所述基准站侧，用于将所述差分电文通过通信网络提供给所述第二移动站，以便于所述第二移动站进行差分定位。
2.如权利要求1所述的基准站共享系统，其特征在于，所述系统还包括：
第二网关，其配置于所述第一自主机器人侧，用于向所述第一自主机器人的用户端上传数据，和/或接收所述用户端发送的指令。
3.如权利要求1所述的基准站共享系统，其特征在于，所述将所述差分电文通过通信网络提供给所述第二移动站，包括：
通过通信网络实时将所述差分电文组播给第二移动站。
4.如权利要求3所述的基准站共享系统，其特征在于，所述系统还包括：
至少一个第三网关，其配置于对应的第二自主机器人侧，用于根据预设的接收策略从所述通信网络接收所述差分电文，并将其提供给对应的第二移动站。
5.如权利要求4所述的基准站共享系统，其特征在于，所述根据预设的接收策略从所述通信网络接收所述差分电文，包括：
根据预设的接收频率从所述通信网络接收差分电文。
6.如权利要求1所述的基准站共享系统，其特征在于，所述基准站与所述第一移动站之间，以及所述基准站与所述第一网关之间通过无线传输协议进行通信。
7.如权利要求2所述的基准站共享系统，其特征在于，所述第二网关与所述第一移动站之间通过无线传输协议进行通信。
8.如权利要求4所述的基准站共享系统，其特征在于，所述第三网关与对应的第二移动站之间通过无线传输协议进行通信。
9.如权利要求6-8任一项所述的基准站共享系统，其特征在于，所述无线传输协议的功率为1w以下，和/或所述无线传输协议的频率为433MHz，868MHz，915MHz的其中之一。
10.一种自主机器人的基准站共享方法，其特征在于，包括：
使用基准站接收卫星信号并据此输出差分电文；所述基准站配置于第一自主机器人周边的固定位置；
使用第一移动站接收所述差分电文，并根据所述差分电文及自身接收到的卫星信号进行差分定位；所述第一移动站配置于所述第一自主机器人上；
使用第一网关将所述差分电文提供给至少一个第二移动站，以便于所述第二移动站进行差分定位；所述第一网关配置于所述基准站侧，所述第二移动站配置于对应的第二自主机器人上。
11.如权利要求10所述的基准站共享方法，其特征在于，还包括：
使用第二网关向所述第一自主机器人的用户端上传数据，和/或接收所述用户端发送的指令；所述第二网关配置于所述第一自主机器人侧。
12.如权利要求10所述的基准站共享方法，其特征在于，所述将所述差分电文通过通信网络提供给所述第二移动站，包括：
通过通信网络实时将所述差分电文组播给第二移动站。
13.如权利要求12所述的基准站共享方法，其特征在于，还包括：
使用至少一个第三网关根据预设的接收策略从所述通信网络接收所述差分电文，并将其提供给对应的第二移动站；所述第三网关配置于对应的第二自主机器人侧。
14.如权利要求13所述的基准站共享方法，其特征在于，所述根据预设的接收策略从所述通信网络接收所述差分电文，包括：
根据预设的接收频率从所述通信网络接收差分电文。
15.如权利要求10所述的基准站共享方法，其特征在于，所述基准站与所述第一移动站之间，以及所述基准站与所述第一网关之间通过无线传输协议进行通信。
16.如权利要求11所述的基准站共享方法，其特征在于，所述第二网关与所述第一移动站之间通过无线传输协议进行通信。
17.如权利要求13所述的基准站共享方法，其特征在于，所述第三网关与对应的第二移动站之间通过无线传输协议进行通信。
18.如权利要求15-17任一项所述的基准站共享方法，其特征在于，所述无线传输协议的功率为1w以下，和/或所述无线传输协议的频率为433MHz，868MHz，915MHz的其中之一。
19.一种计算机存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现权利要求10-17任意一项所述的基准站共享方法。
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