CN113759377B - 自移动设备定位方法、装置、存储介质、设备及系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种自移动设备定位方法、自移动设备定位装置、计算机可读存储介质、电子装置、自移动设备及自移动设备定位系统，所述自移动设备定位方法至少包括如下步骤：获得所述自移动设备基于面状反射信息确定的至少两个虚拟信标；接收针对预设信标产生的第一目标反射信息以及针对所述至少两个虚拟信标产生的第二目标反射信息；基于所述第一目标反射信息以及所述第二目标反射信息，确定所述自移动设备的定位信息。本发明的自移动设备定位方法通过单个预设信标以及面状反射信息的虚拟信标即可进行定位，其成本更低，定位更为方便，同时，受天气和光线等因素的影响小，定位更为稳定可靠。

Description

自移动设备定位方法、装置、存储介质、设备及系统

技术领域

本发明涉及定位技术领域，尤其涉及一种自移动设备定位方法、自移动设备定位装置、计算机可读存储介质、电子装置、自移动设备及自移动设备定位系统。

背景技术

目前，自移动设备已经越来越多的得到应用来代替人力完成工作，以自动割草机为例，其能够自行在草坪上移动以进行割草作业。为使自移动设备能够在限定的范围内活动，可以在工作区域周围布设导线，自移动设备通过导线通电产生的磁场信号来判断自身是否位于工作区域内；该种方式需要布设导线，成本高，操作不便，因此，目前也出现了在自移动设备内存储与工作区域对应的边界信息，通过GPS定位等方式判断是否位于工作区域内技术。

草坪上通常具有多种障碍物，例如建筑物、篱笆、湖泊等，自移动设备在工作过程中，需要避开障碍物以可靠的持续工作。因此，对自移动设备在边界线内的定位精度提出了很高的要求。目前，自移动设备的定位通常需要为有源信标提供电源，布置比较复杂，成本较高。

因此，有必要对现有技术予以改良以克服现有技术中的所述缺陷。

发明内容

本发明的目的在于提供一种自移动设备定位方法、自移动设备定位装置、计算机可读存储介质、电子装置、自移动设备及自移动设备定位系统，能够方便的实现自移动设备的定位。

为实现上述发明目的，第一方面，本发明提出了一种自移动设备定位方法，至少包括如下步骤：

获得所述自移动设备基于面状反射信息确定的至少两个虚拟信标；

接收针对预设信标产生的第一目标反射信息以及针对所述至少两个虚拟信标产生的第二目标反射信息；

基于所述第一目标反射信息以及所述第二目标反射信息，确定所述自移动设备的定位信息。

进一步地，所述获得所述自移动设备基于面状反射信息确定的至少两个虚拟信标，包括：

基于所述面状反射信息中各反射信息点的反射质量，确定所述至少两个虚拟信标；

或者基于所述面状反射信息中各反射信息点之间的距离，确定所述至少两个虚拟信标；

或者基于所述面状反射信息中各反射信息点的点阵密度，确定所述至少两个虚拟信标。

进一步地，所述基于所述面状反射信息中各反射信息点的点阵密度，确定所述至少两个虚拟信标，包括：

确定所述面状反射信息中点阵密度大于设定阈值的目标区域，基于所述目标区域，确定所述至少两个虚拟信标。

进一步地，所述获得所述自移动设备基于面状反射信息确定的至少两个虚拟信标之前，还包括：

获得所述自移动设备接收的反射信息，所述反射信息是基于所述自移动设备的发射信息产生的；

确定所述反射信息中的所述面状反射信息。

进一步地，所述基于所述第一目标反射信息以及所述第二目标反射信息，确定所述自移动设备的定位信息，包括：

基于所述第一目标反射信息、所述第二目标反射信息以及所述自移动设备对应的工作区域的边界信息，确定所述自移动设备在所述工作区域内的所述定位信息，其中所述边界信息是所述自移动设备在初始化工作后确定的。

进一步地，所述边界信息是所述自移动设备在初始化工作后确定的，包括：

获得所述自移动设备的定位模块确定的位置信息，所述位置信息是所述定位模块通过对所述工作区域进行定位产生的。

进一步地，所述预设信标包括两块相互连接的铜板，两块所述铜板呈角度设置，并在连接处形成反射线；或者，所述预设信标包括三块相互连接的铜板，三块所述铜板两两垂直，并在连接处形成反射点。

进一步地，在确定所述自移动设备的定位信息时还根据所述自移动设备的惯性传感器和/或RTK定位数据进行校正。

第二方面，本发明提出了一种自移动设备定位装置，包括：

信息接收模块，用于接收基于自移动设备的发射信息产生的反射信息；

处理模块，用于根据所述信息接收模块获取的面状反射信息确定至少两个虚拟信标；并根据所述信息接收模块接收到的针对预设信标产生的第一目标反射信息以及针对所述至少两个虚拟信标产生的第二目标反射信息确定所述自移动设备的定位信息。

第三方面，本发明提出了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质中存储有程序，其中，所述程序运行时执行如上所述的自移动设备定位方法。

第四方面，本发明提出了一种电子装置，包括存储器和处理器，所述存储器中存储有计算机程序，所述处理器被设置为通过所述计算机程序执行如上所述的自移动设备定位方法。

第五方面，本发明提出了一种自移动设备，包括：

探测器，用于发射信息并接收基于所述发射信息产生的反射信息；

存储器，所述存储器中存储有程序；以及

控制器，与所述探测器和所述存储器通信连接，所述程序由所述控制器加载并执行以实现如上所述的自移动设备定位方法。

第六方面，本发明提出了一种自移动设备定位系统，包括：

自移动设备，包括毫米波雷达，所述毫米波雷达用于发射信号波并接收反射的信号波；以及

信标，设置于所述自移动设备的工作区域内部或者外部，用于反射所述毫米波雷达发出的信号波；

根据至少单个所述信标反射的信号波及所述信标在所述工作区域中的位置参数，得出所述自移动设备在所述工作区域中的相对位置。

进一步地，所述自移动设备还包括存储模块，所述存储模块内存储有所述工作区域的边界线信息和所述信标的位置参数。

进一步地，所述毫米波雷达包括信号处理单元、信号波发生单元以及信号波接收单元，所述信号波发生单元用于发射第一目标信号，所述信号波接收单元用于接收基于所述第一目标信号产生的第二目标信号，所述信号处理单元根据所述第一目标信号以及所述第二目标信号确定所述自移动设备的相对位置。

进一步地，所述信标包括两块相互连接的铜板，两块所述铜板呈角度设置，并在连接处形成反射线；或者，所述信标包括三块相互连接的铜板，三块所述铜板两两垂直，并在连接处形成反射点。

进一步地，所述工作区域内或者工作区域外预设范围内设置有固定障碍物，所述信标设置于所述固定障碍物的预设距离内，所述自移动设备存储有所述信标与所述固定障碍物的虚拟信标的相对位置参数，根据所述自移动设备相对所述信标、至少两个所述虚拟信标的位置参数确定所述自移动设备在所述工作区域内的相对位置。

进一步地，所述预设距离为10厘米。

进一步地，所述信标布置于距地面0～10米的位置。

第七方面，本发明还提出了一种自移动设备，用于在工作区域内移动作业，所述自移动设备包括毫米波雷达，所述毫米波雷达用于发出信号波并接收由信标反射的信号波，所述自移动设备根据至少单个所述信标反射的信号波及所述信标在所述工作区域中的位置参数，得出所述自移动设备在所述工作区域中的相对位置。

进一步地，所述工作区域内或者工作区域外预设范围内设置有固定障碍物，所述信标设置于所述固定障碍物的预设距离内，所述自移动设备存储有所述信标与所述固定障碍物的虚拟信标的相对位置参数，所述自移动设备根据其相对所述信标、至少两个所述虚拟信标的位置参数确定所述自移动设备在所述工作区域内的相对位置。

进一步地，所述毫米波雷达包括信号处理单元、信号波发生单元以及信号波接收单元，所述信号波发生单元用于发射第一目标信号，所述信号波接收单元用于接收基于所述第一目标信号产生的第二目标信号，所述信号处理单元根据所述第一目标信号以及所述第二目标信号确定所述自移动设备的相对位置。

与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：本发明通过预设信标以及面状反射信息的虚拟信标进行定位，通过单个预设信标结合原本即存在的外部物体即可实现定位，其成本更低，定位也更为方便，同时，预设信标无需为有源信标，布置更为方便，另外，通过预设信标和外部物体的反射信号定位，稳定性更好，受天气和光线等因素的影响小，因而能够更稳定、可靠的实现定位。

附图说明

图1是本发明一种实施方式的自移动设备定位方法的流程图。

图2是本发明中自移动设备位于工作区域内时的示意图。

图3是本发明中一种情形下的自移动设备与预设信标及两个虚拟标点的位置示意图。

图4是本发明中具有反射线的预设信标的结构示意图。

图5是本发明中具有反射点的预设信标的结构示意图。

图6是本发明中建筑物形成的阴影区域的示意图。

图7是本发明中一种实施方式的自移动设备定位装置的框图。

图8是本发明中一种实施方式的电子装置的框图。

图9是本发明中一种实施方式的自移动设备示意图。

图10是本发明中自移动设备内部的电路模块图。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图，对本发明的具体实施方式做详细的说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明中的术语“包括”和“具有”以及它们任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。例如包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备没有限定于已列出的步骤或单元，而是可选地还包括没有列出的步骤或单元，或可选地还包括对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

在本文中提及“实施例”意味着，结合实施例描述的特定特征、结构或特性可以包含在本发明的至少一个实施例中。在说明书中的各个位置出现该短语并不一定均是指相同的实施例，也不是与其它实施例互斥的独立的或备选的实施例。本领域技术人员显式地和隐式地理解的是，本文所描述的实施例可以与其它实施例相结合。

对应于本发明一种较佳实施例的自移动设备定位方法，如图1所示，其包括如下步骤：

S1.获得所述自移动设备基于面状反射信息确定的至少两个虚拟信标；

S2.接收针对预设信标产生的第一目标反射信息以及针对所述至少两个虚拟信标产生的第二目标反射信息；

S3.基于所述第一目标反射信息以及所述第二目标反射信息，确定所述自移动设备的定位信息。

参考图2和图3，自移动设备1在工作区域3内移动时，能够采集自移动设备1周围的环境信息，具体的，自移动设备1能够通过雷达传感器或者图像传感器等获得环境信息。

一种可选的实施例中，自移动设备1通过例如毫米波雷达等探测器10向外发射信息(例如以电磁波的形式发射信息)，该发射信息能够被外界物体反射，进而产生反射信息。该反射信息能够由自移动设备1接收到，并形成对应物体的点阵。由于物体的形状、材质、高度、结构等各不相同，因此其反射信息也具有不同的特征，对于具有较为平整的表面的物体，其能够产生面状反射信息，面状反射信息也是由多个点构成的点阵，可以从中选取两个点作为虚拟信标302。

自移动设备1根据接收到的针对预设信标2产生的第一目标反射信息以及针对至少两个虚拟信标302产生的第二目标反射信息进行计算，预设信标2是实体信标，其坐标等位置参数预先存储于自移动设备1内，进而使得自移动设备1能够根据其与两个虚拟信标302以及预设信标2之间的相对距离等参数通过例如三点定位等算法确定自身的定位信息。

通过上述方式，既可以确定自移动设备1的定位信息，又可以确定在自移动设备1工作时，可能会遇到障碍物信息，并能够进一步控制自移动设备1与障碍物信息之间的距离等。

作为一种优选的实施方式，本发明的自移动设备定位方法在步骤S1之前还包括如下步骤：

获得所述自移动设备1接收的反射信息，所述反射信息是基于所述自移动设备1的发射信息产生的；

确定所述反射信息中的所述面状反射信息。

即，在步骤S1之前，自移动设备1例如通过毫米波雷达以毫米波的形式向外发射信息，并接收外部物体基于该发射信息产生的反射信息，之后再根据反射信息的特征确定反射信息中的面状反射信息。

步骤S1中，面状反射信息内的两个虚拟信标302可以通过多种方式选择，例如：

在一种优选的实施方式中，基于所述面状反射信息中各反射信息点的反射质量，确定所述至少两个虚拟信标302。反射质量例如可以是反射信息点的信号强度或者信号稳定程度等，信号强度越高或者信号稳定程度越好的点的反射质量越好，通过将反射质量更高的点作为虚拟信标302，能够使得计算结果更为准确。

在另一种优选的实施方式中，可以基于面状反射信息中各反射信息点之间的距离，确定至少两个虚拟信标302。例如，可以在面状反射信息中选取点阵分布较为均匀的区域作为虚拟点面，虚拟点面的形状不限，例如可以是圆形或者是矩形的。虚拟信标302从该虚拟点面中进行选择，由于该虚拟点面内的点分布较为均匀，因此反射该区域的物体的表面也更为平整，后续的计算精度也更高。进一步地，根据两个虚拟信标302之间的距离来选取虚拟点面内的点作为虚拟信标302。通常的，虚拟信标302之间的距离越大，计算结果越精确，因此，可以在虚拟点面的两个相对设置的边缘处选取虚拟信标302，或者直接将虚拟点面内距离最远的两个点选取为虚拟信标302。

在又一种优选的实施方式中，还可以基于面状反射信息中各反射信息点的点阵密度，确定至少两个虚拟信标302。点阵密度也能够反应物体的表面质量，通常密度越高的区域，对应的物体表面越为光滑平整，因此，在点阵密度较高的区域选择虚拟信标302，也能够获得更为准确的计算结果。在该方式中，预先设定有密度阈值，可以先基于设定阈值确定目标区域，即将面状反射信息中点阵密度大于设定阈值的区域作为目标区域，之后基于目标区域，确定至少两个虚拟信标302。还可以设定多个阈值，从而将面状反射信息的点阵划分为密度大小不同的多个区域，然后可以在密度最高以及次高的区域各选一个点作为虚拟信标302，这样，可以增大虚拟信标302之间的距离，以使得计算结果更为准确。

可以理解的是，上述的三种选择虚拟信标302的方式并不是排他的，在不冲突的情况下可以相互结合使用；另外，选择虚拟信标302的方式不限于上述的三种方式，例如还可以通过随机选点的方式进行选择。

进一步地，步骤S3包括如下步骤：基于第一目标反射信息、第二目标反射信息以及自移动设备1对应的工作区域3的边界信息，确定自移动设备1在工作区域3内的定位信息，其中边界信息是自移动设备1在初始化工作后确定的。

通过结合工作区域3的边界信息，能够确定自移动设备1在工作区域3内的定位信息，从而使得自移动设备1能够方便的规划在工作区域3内的作业路径。

工作区域3的边界信息是自移动设备1在初始化工作后确定的，包括如下步骤：获得所述自移动设备1的定位模块确定的位置信息，所述位置信息是所述定位模块通过对所述工作区域3进行定位产生的。

具体而言，初始化工作时，可以通过手持或者遥控等方式，驱使定位模块或者含有定位模块的自移动设备1等装置沿着工作区域3的边界线32移动，在移动的同时定位模块对边界线32进行定位，可通过存储模块记录定位模块移动时的位置信息，从而形成工作区域3的边界信息，该边界信息即为自移动设备1建图的边界。定位模块例如可以采用GPS、北斗、IMU或者RTK等定位技术中的一种或多种进行定位。

在初始化工作时，还可以同时记录预设信标2在工作区域3内的位置信息，例如，可以驱使定位模块和毫米波雷达在工作区域3内移动，在移动的同时，毫米波雷达探测预设信标2，同时根据预设信标2的反射信息确定预设信标2的位置信息。毫米波雷达还能够根据外部物体的反射信号获得外部物体的点阵信息以及点阵内的点相对预设信标2的位置信息等，这些信息均可以记录在存储模块内，以记录障碍物在工作区域3内的位置，更便于后续规划作业路径和在作业时根据预设信标2和虚拟信标302进行定位。

预设信标2被设置于产生面状反射信息的物体的预设距离内，预设距离例如是5m，以使得自移动设备1能够在接收到预设信标2的反射信息的同时获得面状反射信息，从而能够方便的进行定位。优选的，预设距离为10cm，这样，由于预设信标2与产生面状反射信息的物体相距较近，因此能够更为可靠的同时获得两者的反射信息。

作为一种优选的实施方式，产生面状反射信息的物体为固定障碍物30，例如房子等建筑物，其具有平整的表面300(例如其墙面)来产生面状反射信息，预设信标2优选设置于建筑物的墙角处，如图2所示，图2示出了四个预设信标2位于建筑物四个墙角处时的位置示意图。

预设信标2的反射信号对应的点阵具有与其他物体不同的特征，例如其点阵可以具有线状或者点状的特征，以便于自移动设备1判断接收到的反射信号，是否为预设信标2反射得到的。作为一种优选的实施方式，预设信标2具有反射线或者反射点，例如，参考图4，预设信标2可以包括两块相互连接的铜板20，两块铜板20呈角度设置，以在连接处形成反射线，进而使点阵具有线状特征，布置预设信标2时，优选该反射线与水平面垂直，以使得该反射线上各点的水平坐标均相同；或者，参考图5，预设信标2包括三块相互连接的铜板20，三块铜板20两两垂直，以在连接处形成反射点。由于铜板20反射信号的特征能够明显的区别于其他物体，且通过多块铜板20独特的位置设置，能够使得其反射信号形成的点阵形状更为独特，从而能够明显的与其他物体相区别，更便于自移动设备1准确的识别到预设信标2，不易发生误判的情况。

作为一种优选的实施方式，在确定自移动设备1的定位信息时还根据自移动设备1的惯性传感器和/或RTK定位数据进行校正，以获得更为准确的定位信息。

显然的，本发明通过预设信标以及面状反射信息的虚拟信标进行定位，通过单个预设信标结合原本即存在的外部物体即可实现定位，在自移动设备工作的同时还能够识别外部包括建筑物在内的障碍物，更好的进行路径规划和避障，其成本更低，定位也更为方便，同时，预设信标无需为有源信标，布置更为方便，另外，通过预设信标和外部物体的反射信号定位，稳定性更好，受天气和光线等因素的影响小，因而能够更稳定、可靠的实现定位。

作为一种优选的实施方式，自移动设备1通过毫米波雷达向外发射信息，由于毫米波穿透雾、烟、灰尘的能力强，受天气和光线变化的影响小，具有全天候全天时的特点，其还能分辨识别很小的目标，而且能同时识别多个目标。因此，通过设置预设信标2并配合外部物体来确定自移动设备1的位置，所需预设信标2的数量少，单个预设信标2即可实现定位，相比于布置有源信标，其布置更为方便，成本更低。

另外，自移动设备1还能够同时采用RTK定位技术，在房屋、篱笆、大树等的遮挡下，容易形成卫星信号若的阴影区域31，如图2和图6所示，图中示出了建筑物外周形成的阴影区域31的范围，在阴影区域31内，通过RTK技术定位不精确，此时可以采用预设信标2来实现精确的定位，在此种方式中，自移动设备1优选在阴影区域31外部时就能够检测到预设信标2，以始终能够精确的进行定位。而在非阴影区域，可以直接使用RTK定位技术进行定位，或者同时使用RTK定位技术和预设信标2进行定位，以获得更为准确的定位结果。

当然，自移动设备1不限于与RTK定位技术结合使用，例如其也可以与IMU、GPS定位、北斗定位等结合使用。

本发明还提出了一种自移动设备定位装置，图7示出了一种较佳实施例的自移动设备1定位装置的模块框图，该自移动设备定位装置包括信息接收模块5以及与所述信息接收模块5通信连接的处理模块50。

该信息接收模块5用于接收基于自移动设备1的发射信息产生的反射信息，该反射信息中包含有预设信标2反射的反射信息以及建筑物等物体反射的面状反射信息等。

处理模块50用于根据信息接收模块5获取的面状反射信息确定至少两个虚拟信标302；并根据信息接收模块5接收到的针对预设信标2产生的第一目标反射信息以及针对至少两个虚拟信标302产生的第二目标反射信息确定自移动设备1的定位信息。

相关细节可参考上述的方法实施例。需要说明的是：上述实施例中提供的自移动设备定位装置，仅以上述各功能模块的划分进行举例说明，实际应用中，可以根据需要而将上述功能分配由不同的功能模块完成，即将自移动设备定位装置的内部结构划分成不同的功能模块，以完成以上描述的全部或者部分功能。自移动设备定位装置优选设置于自移动设备1内部。

本发明还提出了一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质中存储有程序，该程序在运行时执行上文所述的自移动设备定位方法，例如可由处理器加载以执行上文所述的自移动设备定位方法。

本发明还提出了一种电子装置，图8是本申请一种较佳实施例的电子装置的框图，该电子装置可以是自移动设备1，也可以是安装于自移动设备1上、与该自移动设备1相互独立的其他设备。该电子装置至少包括存储器40和处理器4。

处理器4可以包括一个或多个处理核心，比如：4核心处理器、6核心处理器等。处理器4可以采用DSP(Digital Signal Processing，数字信号处理)、FPGA(Field－Programmable Gate Array，现场可编程门阵列)、PLA(Programmable Logic Array，可编程逻辑阵列)中的至少一种硬件形式来实现。处理器4也可以包括主处理器和协处理器，主处理器是用于对在唤醒状态下的数据进行处理的处理器，也称CPU(CentralProcessingUnit，中央处理器)；协处理器是用于对在待机状态下的数据进行处理的低功耗处理器。一些实施例中，处理器4还可以包括AI(Artificial Intelligence，人工智能)处理器，该AI处理器用于处理有关机器学习的计算操作。

存储器40可以包括计算机可读存储介质、高速随机存取存储器以及非易失性存储器中的一种或多种，非易失性存储器例如可以是磁盘存储设备、闪存存储设备等。存储器40中存储有计算机程序，处理器4被设置为通过所述计算机程序执行上文所述的自移动设备定位方法。

在一些实施例中，电子装置还可选包括有：外围设备接口和至少一个外围设备。处理器4、存储器40和外围设备接口之间可以通过总线或信号线相连。各个外围设备可以通过总线、信号线或电路板与外围设备接口相连。示意性地，外围设备包括但不限于：射频电路、触摸显示屏、音频电路、和电源等。

本发明还提出一种自移动设备1，图9是本发明一个实施例提供的自移动设备1的结构示意图，如图9所示，该自移动设备1至少包括：探测器10、存储器以及与探测器10和存储器均通信连接的控制器60。

探测器10用于向外发射信息，该发射信息被外部物体反射后，能够产生反射信息，并被所述探测器10接收到。作为一种优选的实施方式，该探测器10为毫米波雷达，能够以毫米波的形式向外发射信息，稳定性更好，进一步优选的，毫米波雷达能够在电机等装置的驱动下360°转动，使得其能够360°的扫描检测，扩大其检测区域。

控制器60用于对自移动设备1进行控制，比如：控制自移动设备1的启动、移动、停止，控制自移动设备1中的各个部件(例如环境采集装置)的启动、停止等。

本实施例中，控制器60与存储器通信相连；该存储器中存储有程序，该程序由控制器加载并执行以实现上文所述的自移动设备定位方法。

显然的，自移动设备1还可以包括其他的部件，例如移动装置61，移动装置61用于带动自移动设备1移动，其可以包括电机以及由电机驱动旋转的车轮等，从而能够驱动自移动设备1移动。移动装置61与控制器60通信相连，能够在控制器60的控制下运行并带动自移动设备1的整体运动。

本发明还提出了一种自移动设备定位系统，其包括用于在预设的工作区域3内移动以进行作业的自移动设备1。自移动设备1例如可以是割草机，其对应的工作区域3为草坪，割草机能够在草坪上移动，并进行割草作业。

自移动设备1包括探测器10，优选的，探测器10为毫米波雷达，该毫米波雷达用于发射信号波(发射的信号波可理解为上文所述的发射信息)，信号波在遇到外部物体(例如墙壁、篱笆、树桩等物体)后，将被反射回来，毫米波雷达能够接收该反射的信号波(反射的信号波可理解为上文所述的反射信息)，并根据发射和接收信号波的时间间隔以及信号波的传播速度等参数，确定其与外部物体的相对位置(例如两者之间的距离)，同时，毫米波雷达还能够根据接收到的信号波得到反射该信号波的物体的点阵信息。

自移动设备定位系统还包括设置在自移动设备1的工作区域3内部或者外部的预设信标2，该预设信标2同样能够反射毫米波雷达发出的信号波，且自移动设备1能够判断接收到的信号波是否为由预设信标2反射的信号波。自移动设备1根据至少单个预设信标2反射的信号波以及预设信标2在工作区域3中的位置参数，得出自移动设备1在工作区域3中的相对位置。

在一种优选的实施方式中，如图2和图3所示，工作区域3内部或者外部设置有固定障碍物30，固定障碍物30优选至少具有一较为平整的表面300，例如固定障碍物30可以是建筑物的墙体，该平整的表面300为墙面，该平整的表面300能够反射信号波，进而产生面状反射信息，反射的信号波被毫米波雷达接收后，能够识别为特征面。预设信标2被设置于固定障碍物30的预设距离内。自移动设备1能够从该平整的表面300反射的点阵信息中选取至少两个点作为虚拟标点302，进而根据自移动设备1相对预设信标2、至少两个虚拟信标302的位置参数，通过三点定位等算法确定自移动设备1在工作区域3内的相对位置。

进一步地，自移动设备1内存储有预设信标2与固定障碍物30的虚拟信标302的相对位置参数，以便于更准确的定位。作为一种优选的实施方式，固定障碍物30的点阵中的点与预设信标2的相对位置参数可以通过如下方式获得：在自移动设备初始化工作时，通过手持或者遥控等方式，驱使毫米波雷达及定位模块(或者具有毫米波雷达和定位模块的自移动设备1)在工作区域3内移动，例如可以绕着固定障碍物30移动，在移动的过程中，通过毫米波雷达扫描工作区域3内的物体，记录固定障碍物30的点阵以及预设信标2的相对位置参数。如此，在后续自移动设备1工作时，即可在扫描得到的固定障碍物30的点阵选取至少两个虚拟信标302，然后结合预设信标2的位置参数等信息计算自移动设备1在工作区域3内的相对位置。

如上文所述，固定障碍物30较为平整的表面300能够产生面状反射信息，并被毫米波雷达识别为特征面，在选取虚拟信标302时，可以参考上文自移动设备定位方法中所述的选取方式，例如，可以基于点阵内点的反射质量进行选取，反射质量例如可以是反射信息点的信号强度或者信号稳定程度等，信号强度越高或者信号稳定程度越好的点的反射质量越好，通过将反射质量更高的点作为虚拟信标302，能够使得计算结果更为准确。又例如，可以在特征面内点阵密度较高的目标区域内取点，可以设定密度阈值，将密度高于阈值的区域选取为目标区域，进而在目标区域选取点作为虚拟信标302，通常，区域内点阵密度越高，表明该处对应的平面更为光滑平整，后续的计算结果也更为准确。在一种优选的实施方式中，算法随机在目标区域内选取两个虚拟信标302进行计算，在另一种优选的实施方式中，算法挑选该区域中相距最远的两个虚拟信标302进行计算，通常，两个虚拟信标302的距离越远，计算得到的自移动设备1的位置结果越精确，因此，通过挑选该区域中相距最远的两个虚拟信标302来计算，可以获得更为精确的定位结果。

作为一种优选的实施方式，预设信标2与固定障碍物30之间的预设距离为10厘米，此时预设信标2与固定障碍物30之间的距离较近，自移动设备1能够方便的同时探测到预设信标2和固定障碍物30，进而计算自身的位置。进一步地，当固定障碍物30为建筑物时，优选预设信标2设置于建筑物的墙角处，图2中示出了四个预设信标2分别位于建筑物四个墙角处的情形。

如图10所示，自移动设备1包括存储模块1010，存储模块1010内存储有多种信息，例如工作区域3的边界线32的边界线信息、预设信标2在工作区域3内的位置参数、固定障碍物30的点阵与预设信标2的相对位置参数信息等。存储模块1010可以设置在毫米波雷达的电路板上，也可以设置在自移动设备1的电路板上，与毫米波雷达通信连接。

自移动设备1包括信号处理单元101、信号波发生单元102以及信号波接收单元103，信号波发生单元102用于发射信号波，而信号波接收单元103用于接收信号波，两者均与信号处理单元101通信连接。信号处理单元101、信号波发生单元102以及信号波接收单元103例如可以为毫米波雷达的部件。工作时，信号波发生单元102以信号波的形式发射第一目标信号，该第一目标信号被外界物体反射后，即形成第二目标信号，信号波接收单元103则接收基于第一目标信号产生的第二目标信号，信号处理单元101根据第一目标信号以及第二目标信号确定自移动设备1的相对位置。例如，根据发射出第一目标信号和接收到第二目标信号的时间间隔以及信号波的传播速度等参数，确定其与外部物体之间的距离。

预设信标2反射的信号波的特征与其他物体不同，以便于自移动设备1判断接收到的反射的信号波，是否为预设信标2反射的信号波。作为一种优选的实施方式，预设信标2具有反射线或者反射点，例如，参考图4，预设信标2可以包括两块相互连接的铜板20，两块铜板20呈角度设置，以在连接处形成反射线，布置预设信标2时，优选该反射线与水平面垂直，以使得该反射线上各点的水平坐标均相同；或者，参考图5，预设信标2包括三块相互连接的铜板20，三块铜板20两两垂直，以在连接处形成反射点。由于铜板20反射的信号波的特征能够明显的区别于其他物体，且通过多块铜板20独特的位置设置，能够使得其反射信号波形成的点阵形状更为独特，从而能够明显的与其他物体相区别，更便于自移动设备准确的识别到预设信标2，不易发生误判的情况。

预设信标2布置于距地面0～10米的位置，在此位置范围内，自移动设备1能够接收到预设信标2反射的信号波，并计算得出准确的位置参数。

作为一种优选的实施方式，毫米波雷达能够由电机或者其他驱动装置驱动旋转，从而能够相对自移动设备1的机体360°转动，使得其能够360°的扫描检测，扩大其检测区域。

可以理解的是，由于毫米波穿透雾、烟、灰尘的能力强，受天气和光线变化的影响小，具有全天候全天时的特点，其还能分辨识别很小的目标，而且能同时识别多个目标。因此，通过设置预设信标2并配合外部固定障碍物30来确定自移动设备1的位置，所需预设信标2的数量少，单个预设信标2即可实现定位，相比于布置有源信标，其布置更为方便，成本更低。

另外，自移动设备1还能够同时采用RTK定位技术，在房屋、篱笆、大树等的遮挡下，容易形成卫星信号若的阴影区域31，如图2和图6所示，图中示出了固定障碍物30外周形成的阴影区域31的范围，在阴影区域31内，通过RTK技术定位不精确，此时可以采用预设信标2来实现精确的定位，在此种方式中，自移动设备1优选在阴影区域31外部时就能够检测到预设信标2，以始终能够精确的进行定位。而在非阴影区域，可以直接使用RTK定位技术进行定位，或者同时使用RTK定位技术和预设信标2进行定位，以获得更为准确的定位结果。

当然，自移动设备1不限于与RTK定位技术结合使用，例如其也可以与GPS定位、北斗定位等技术结合使用。

可以理解的是，自移动设备1不限于通过单个预设信标2实现定位，例如可以通过自移动设备1与两个预设信标2之间的距离、夹角以及两个预设信标2的位置参数确定自移动设备1的位置参数，还可以在两个预设信标2的基础上结合固定建筑物确定自移动设备1的位置参数。

本发明还提出一种自移动设备1，其用于在工作区域3内移动作业，工作区域3内部或者外部设置有预设信标2，自移动设备1包括探测器10，探测器10例如是毫米波雷达，探测器10用于发出信号波并接收由预设信标2反射的信号波(发出的信号波可理解为上文所述的发射信息，反射的信号波可以理解为上文所述的反射信息)，自移动设备1根据至少单个预设信标2反射的信号波及预设信标2在工作区域3中的位置参数，得出自移动设备1在工作区域3中的相对位置。

进一步地，工作区域3内或者工作区域3外预设范围内具有固定障碍物30，预设信标2设置于固定障碍物30的预设距离内，自移动设备1存储有预设信标2与固定障碍物30的虚拟信标302的相对位置参数，自移动设备1根据其相对预设信标2、至少两个虚拟信标302的位置参数确定自移动设备1在所述工作区域3内的相对位置。

上述的预设范围，指的是当自移动设备1位于工作区域3内时，固定障碍物30能够反射自移动设备1发出的信号波并由自移动设备1接收到的最大距离形成的范围，在预设范围内，自移动设备1在工作区域3内即可检测到固定障碍物30。上述的预设距离优选为10厘米，以便于自移动设备1能够同时接收到固定障碍物30和预设信标2反射的信号波，从而进行位置计算。

如图10所示，自移动设备1包括信号处理单元101、信号波发生单元102以及信号波接收单元103，信号波发生单元102用于发射信号波，而信号波接收单元103用于接收信号波，两者均与信号处理单元101通信连接。信号处理单元101、信号波发生单元102以及信号波接收单元103例如可以为毫米波雷达的部件。工作时，信号波发生单元102以信号波的形式发射第一目标信号，该第一目标信号被外界物体反射后，即形成第二目标信号，信号波接收单元103则接收基于第一目标信号产生的第二目标信号，信号处理单元101包括定位模块1011，定位模块1011根据第一目标信号以及第二目标信号确定自移动设备1的相对位置。例如，根据发射出第一目标信号和接收到第二目标信号的时间间隔以及信号波的传播速度等参数，确定其与外部物体之间的距离。

定位模块1011还可以采用GPS或者北斗或者RTK定位技术中的一种或多种定位技术，以进一步提高位置精度。

自移动设备1还包括存储模块1010，存储模块1010内存储有多种信息，例如工作区域3的边界线信息、预设信标2在工作区域3内的位置参数以及固定障碍物30的点阵与预设信标2的相对位置参数信息等。作为一种优选的实施方式，可通过手持或者遥控，驱使定位模块或者具有定位模块的自移动设备1沿着工作区域3边界线移动，在移动的同时自移动设备1或者其他定位模块将边界线信息记录至存储模块1010内；预设信标2及固定障碍物30的点阵相对位置参数能够通过手持或者遥控等方式，驱使自移动设备1或者其他具有毫米波雷达的装置在工作区域3内移动，在移动的同时通过毫米波雷达扫描记录得到。存储模块1010可以设置在毫米波雷达的控制板上，也可以设置在自移动设备1的控制板上，与毫米波雷达通信连接。

作为一种优选的实施方式，信号处理单元101还包括修正模块1012，由于信号波的传递需要时间，自移动设备1在发出信号波到接收到反射的信号波时已经移动了一定的距离，因此，修正模块1012根据自移动设备1在信号波发生单元102发出信号波后的移动路径修正自移动设备1的位置参数，从而获得更为准确定位数据。

本发明的自移动设备通过毫米波雷达识别信标的方式进行定位，通过单个信标即可实现定位，其成本更低，布置更为方便，而且毫米波雷达的稳定性更好，受天气和光线等因素的影响小，可以在阴影区域内实现定位，因而能够更可靠的实现定位。另外，本发明还结合信标以及固定障碍物进行定位，能够利用工作区域内的物体，进一步提高其定位精度。

上述仅为本发明的一个具体实施方式，其它基于本发明构思的前提下做出的任何改进都视为本发明的保护范围。

Claims (19)

1.一种自移动设备定位方法，其特征在于，至少包括如下步骤：

获得所述自移动设备基于面状反射信息确定的至少两个虚拟信标；

接收针对预设信标产生的第一目标反射信息以及针对所述至少两个虚拟信标产生的第二目标反射信息；

基于所述第一目标反射信息以及所述第二目标反射信息，确定所述自移动设备的定位信息；

其中，基于所述第一目标反射信息以及所述第二目标反射信息，确定所述自移动设备的定位信息，具体包括：

根据所述第一目标反射信息以及所述第二目标反射信息，计算所述自移动设备与所述至少两个虚拟信标以及预设信标之间的相对距离；

根据计算结果，确定所述自移动设备的定位信息。

2.根据权利要求1所述的自移动设备定位方法，其特征在于，所述获得所述自移动设备基于面状反射信息确定的至少两个虚拟信标，包括：

基于所述面状反射信息中各反射信息点的反射质量，确定所述至少两个虚拟信标；

或者基于所述面状反射信息中各反射信息点之间的距离，确定所述至少两个虚拟信标；

或者基于所述面状反射信息中各反射信息点的点阵密度，确定所述至少两个虚拟信标。

3.根据权利要求2所述的自移动设备定位方法，其特征在于，所述基于所述面状反射信息中各反射信息点的点阵密度，确定所述至少两个虚拟信标，包括：

确定所述面状反射信息中点阵密度大于设定阈值的目标区域，基于所述目标区域，确定所述至少两个虚拟信标。

4.根据权利要求1所述的自移动设备定位方法，其特征在于，所述获得所述自移动设备基于面状反射信息确定的至少两个虚拟信标之前，还包括：

获得所述自移动设备接收的反射信息，所述反射信息是基于所述自移动设备的发射信息产生的；

确定所述反射信息中的所述面状反射信息。

5.根据权利要求1所述的自移动设备定位方法，其特征在于，所述基于所述第一目标反射信息以及所述第二目标反射信息，确定所述自移动设备的定位信息，包括：

基于所述第一目标反射信息、所述第二目标反射信息以及所述自移动设备对应的工作区域的边界信息，确定所述自移动设备在所述工作区域内的所述定位信息，其中所述边界信息是所述自移动设备在初始化工作后确定的。

6.根据权利要求5所述的自移动设备定位方法，其特征在于，所述边界信息是所述自移动设备在初始化工作后确定的，包括：

获得所述自移动设备的定位模块确定的位置信息，所述位置信息是所述定位模块通过对所述工作区域进行定位产生的。

7.根据权利要求1至6任一项所述的自移动设备定位方法，其特征在于，所述预设信标包括两块相互连接的铜板，两块所述铜板呈角度设置，并在连接处形成反射线；或者，所述预设信标包括三块相互连接的铜板，三块所述铜板两两垂直，并在连接处形成反射点。

8.根据权利要求1至6任一项所述的自移动设备定位方法，其特征在于，在确定所述自移动设备的定位信息时还根据所述自移动设备的惯性传感器和/或RTK定位数据进行校正。

9.一种自移动设备定位装置，其特征在于，包括：

信息接收模块，用于接收基于自移动设备的发射信息产生的反射信息；

处理模块，用于根据所述信息接收模块获取的面状反射信息确定至少两个虚拟信标；并根据所述信息接收模块接收到的针对预设信标产生的第一目标反射信息以及针对所述至少两个虚拟信标产生的第二目标反射信息确定所述自移动设备的定位信息。

10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质中存储有程序，其中，所述程序运行时执行权利要求1至8中任一项所述的自移动设备定位方法。

11.一种电子装置，包括存储器和处理器，其特征在于，所述存储器中存储有计算机程序，所述处理器被设置为通过所述计算机程序执行权利要求1至8中任一项所述的自移动设备定位方法。

12.一种自移动设备，其特征在于，包括：

探测器，用于发射信息并接收基于所述发射信息产生的反射信息；

存储器，所述存储器中存储有程序；以及

控制器，与所述探测器和所述存储器通信连接，所述程序由所述控制器加载并执行以实现如权利要求1至8任一项所述的自移动设备定位方法。

13.一种自移动设备定位系统，其特征在于，包括：

自移动设备，包括毫米波雷达，所述毫米波雷达用于发射信号波并接收反射的信号波；以及

信标，设置于所述自移动设备的工作区域内部或者外部，用于反射所述毫米波雷达发出的信号波；

其中，所述自移动设备还用于：

基于面状反射信息确定至少两个虚拟信标；

接收针对预设信标产生的第一目标反射信息以及针对所述至少两个虚拟信标产生的第二目标反射信息；

基于所述第一目标反射信息以及所述第二目标反射信息，计算所述自移动设备与所述至少两个虚拟信标以及预设信标之间的相对距离；

根据计算结果，确定所述自移动设备的定位信息。

14.如权利要求13所述的自移动设备定位系统，其特征在于，所述自移动设备还包括存储模块，所述存储模块内存储有所述工作区域的边界线信息和所述信标的位置参数。

15.如权利要求13所述的自移动设备定位系统，其特征在于，所述毫米波雷达包括信号处理单元、信号波发生单元以及信号波接收单元，所述信号波发生单元用于发射第一目标信号，所述信号波接收单元用于接收基于所述第一目标信号产生的第二目标信号，所述信号处理单元根据所述第一目标信号以及所述第二目标信号确定所述自移动设备的相对位置。

16.如权利要求13所述的自移动设备定位系统，其特征在于，所述信标包括两块相互连接的铜板，两块所述铜板呈角度设置，并在连接处形成反射线；或者，所述信标包括三块相互连接的铜板，三块所述铜板两两垂直，并在连接处形成反射点。

17.如权利要求13所述的自移动设备定位系统，其特征在于，所述工作区域内或者工作区域外预设范围内设置有固定障碍物，所述信标设置于所述固定障碍物的预设距离内，所述自移动设备存储有所述信标与所述固定障碍物的虚拟信标的相对位置参数。

18.如权利要求17所述的自移动设备定位系统，其特征在于，所述预设距离为10厘米。

19.如权利要求17所述的自移动设备定位系统，其特征在于，所述信标布置于距地面0～10米的位置。