CN117751748A - 一种作业设备系统及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种作业设备系统及其控制方法。该系统包括RTK基站和作业设备，作业设备包括：与RTL基站通信的定位装置，其实时采集所述作业设备的定位坐标；与RTK基站通信的控制装置，其根据定位装置对工作区域采集并修正的定位坐标数据和原始RTK基站坐标数据生成工作区域的标定地图；和配置为存储RTK基站的基站坐标以及控制装置发送的标定地图的储存装置。当作业设备对工作区域进行工作时，控制装置将原始RTK基站坐标和当前RTK基站的RTK基站坐标进行比较，如果比较所得的偏差值小于预设值则对标定地图进行相应偏移、并生成新地图供使用，如果比较所得的所述偏差值大于预设值则报警RTK基站位置异常。

Description

一种作业设备系统及其控制方法

技术领域

本发明涉及一种作业设备系统及其控制方法，特别是一种应用RTK基站的割草设备系统、以及用于该割草设备系统的控制方法。

背景技术

割草机是一种用于修草被、植被等的自动化机械的割草作业设备。它能代替或减轻人力，而且操作方便，充分节省人力与时间，实现环境美化，因此被广泛应用，草坪机主要应用在园林装饰修剪、草地绿化修剪、城市街道、绿化景点、田园修剪，特别是公园内的草地和草原，足球场等其他用草场地，私人别墅花园，以及农林畜牧场地植被等方面的修整。

随着卫星导航技术的商业运用，智能割草设备也开始采用卫星导航技术来进行定位及导航，其中实时动态载波相位差分技术(real-time kinematic，RTK)也被越来越多地应用。

但是，一方面由于网络RTK生命周期总的使用成本较高，并且受限于网络信号，另一方面网络RTK提供真实高精度地理坐标，很多情况下属于敏感信息，可能有政策管控风险。进一步地，在将RTK技术应用于割草作业的情况下，由于RTK基站随割草车到不同的草坪割草放到不同的锚点，所以不能设置固定的RTK基站坐标，而同一块草坪创建地图后再次作业时RTK基站自动收敛的坐标会产生米级偏差导致草坪地图出现相对位移偏差，产生边界漏割和侵入不可割草区域的情况。为了消除这一偏差，需要诸如电脑等终端装置以人工重新输入坐标，操作繁琐耗时，增加了系统应用难度。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种作业设备系统及其控制方法，通过采用地图标定及调用方法偏移割草草坪的地图来解决RTK基站每次重新定位时的位置漂移问题。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种作业设备系统，包括：

RTK基站；以及

作业设备，所述作业设备包括：

定位装置，所述定位装置与所述RTK基站通信，并实时采集所述作业设备的定位坐标；

控制装置，所述控制装置与RTK基站通信，所述控制装置根据所述定位装置对工作区域采集并修正的定位坐标数据和来自所述RTK基站的基站坐标数据生成所述工作区域的标定地图；

储存装置，配置为存储所述RTK基站的基站坐标以及所述控制装置发送的标定地图；

其中，当所述作业设备对所述工作区域进行工作时，所述控制装置将所述标定地图中的RTK基站坐标和当前所述RTK基站的RTK基站坐标进行比较，如果比较所得的偏差值小于预设值则对所述标定地图进行相应偏移、并生成新地图供使用，如果比较所得的所述偏差值大于所述预设值则报警所述RTK基站位置异常。

在本发明的一个较佳实施例中，当所述作业设备对所述工作区域进行地图标定时，所述定位装置应用来自所述RTK基站的差分数据修正所述作业设备的定位坐标数据，并将修正的定位坐标数据发送给所述控制装置，所述控制装置应用所述修正的定位坐标数据和来自所述RTK基站的基站坐标数据生成所述工作区域的标定地图，并将所述标定地图发送给储存装置进行储存。

在本发明的一个较佳实施例中，所述RTK基站为便携式RTK基站。

在本发明的一个较佳实施例中，所述作业设备为割草设备。

在本发明的一个较佳实施例中，所述控制装置和所述定位装置通过通讯装置与所述RTK基站进行通信。

在本发明的一个较佳实施例中，所述通讯装置接收来自所述RTK基站的所述差分数据和所述RTK基站坐标数据，并将所述差分数据发送给所述定位装置、以及将所述RTK基站坐标数据发送给所述控制装置。

在本发明的一个较佳实施例中，所述通讯装置包括安装在所述割草设备上的电台装置。

在本发明的一个较佳实施例中，所述定位装置为卫星定位移动站。

在本发明的一个较佳实施例中，所述割草设备进一步包括终端控制装置，其可以接收所述割草设备反馈的状态信息，并发送相应的控制指令给所述割草设备。

在本发明的一个较佳实施例中，所述状态信息包括所述割草设备的定位状态信息和报警信息。

在本发明的一个较佳实施例中，所述定位状态信息包括高精度定位状态信息和非高精度定位状态信息，所述高精度定位状态信息指示所述割草设备处于厘米级定位状态。

在本发明的一个较佳实施例中，所述报警信息是指所述割草设备的故障状态信息，包括割刀电流过流、行走电机过流、控制温度过高、以及其它故障信息。

在本发明的一个较佳实施例中，当所述终端控制装置接收到的所述定位状态信息为所述高精度定位状态信息时，所述终端控制装置发送相应的执行指令给所述割草设备，所述执行指令可包括继续当前状态的指令、标定地图的指令、标定非工作区域的指令、增加非工作区域的指令、地图边界标定完成的指令、非工作区域标定完成指令、以及其它指令。

在本发明的一个较佳实施例中，当所述终端控制装置接收到的所述定位状态信息为所述非高精度定位状态信息时，所述终端控制装置发送停机指令给所述割草设备。

在本发明的一个较佳实施例中，当所述终端控制装置接收到所述报警信息时，所述终端控制装置显示所述报警信息，通知操作员，由操作员通过所述终端控制装置发送相应的处理指令给所述割草设备。

在本发明的一个较佳实施例中，所述终端控制装置为手持式终端装置。

在本发明的一个较佳实施例中，所述定位装置包括安装在所述割草设备上的卫星定位接收天线。

在本发明的一个较佳实施例中，所述通讯装置包括安装在所述割草设备上的无线天线。

在本发明的一个较佳实施例中，所述通讯装置还包括蓝牙装置，用于与所述终端控制装置进行无线通信。

在本发明的一个较佳实施例中，所述通讯装置进一步包括4G-GPS模块，可以将所述控制装置的信息上传到服务器，然后所述服务器可以将所述控制装置的信息发送到所述终端控制装置,并且所述终端控制装置的指令也可以通过移动网络发送到所述服务器、再进一步发送到所述控制装置。

在本发明的一个较佳实施例中，所述控制装置包括地图生成及管理模块、轨迹规划模块及割草作业控制模块。

在本发明的一个较佳实施例中，当所述割草设备测绘所述定标地图时，所述割草设备沿所述工作区域边界行驶，所述定位装置实时采集所述割草设备的定位坐标，所述控制装置实时监控所述割草设备是否处于高精度定位状态，如果不在所述高精度定位状态则反馈定位系统异常到所述终端控制装置；如果一直处于所述高精度定位状态则持续记录所述割草设备的定位坐标，直至所述终端控制装置发送地图边界标定完成指令，根据从开始标定到结束标定指令之间收到的所述割草设备的定位坐标生成并储存所述工作区域的标定地图，同时对应储存所述RTK基站发出的所述RTK基站坐标。

在本发明的一个较佳实施例中，当完成所述标定地图后，所述终端控制装置可进一步向所述割草设备发送非工作区域标定指令，所述割草设备沿所述非工作区域边界行驶，所述定位装置实时采集所述割草设备的定位坐标；所述控制装置实时监控所述割草设备是否处于所述高精度定位状态，如果不在所述高精度定位状态则反馈定位系统异常到所述终端控制装置，如果一直处于所述高精度定位状态则持续记录所述割草设备的定位坐标，直至所述终端控制装置向所述割草设备发送非工作区域标定完成指令；所述控制装置接着将所述非工作区域的标定地图与所述工作区域的标定地图进行比较，以校验所述非工作区域是否在所述工作区域的边界内；然后根据从开始标定到结束标定指令之间收到的所述割草设备的定位坐标生成并储存所述非工作区域的标定地图，同时对应储存所述RTK基站发出的RTK基站坐标。

在本发明的一个较佳实施例中，所述工作区域的所述标定地图以及所述非工作区域的所述标定地图可以储存在所述控制装置、所述终端控制装置、或者可与所述割草设备及所述终端控制装置通信的服务器上。

在本发明的一个较佳实施例中，当对所述割草区域的所述标定地图进行相应偏移时，所述标定地图先被所述储存装置调用、并发送给所述控制装置的地图生成及管理模块，所述地图生成及管理模块计算所述标定地图中的RTK基站坐标与当前所述RTK基站的RTK基站坐标的差值，然后将所述标定地图内的所有点的坐标加上计算出的所述差值，从而生成偏移后的所述新地图，所述割草设备即可根据所述新地图来进行割草作业。

在本发明的一个较佳实施例中，所述预设值为1.5m。

本发明进一步提供一种作业设备系统的控制方法，所述作业设备系统包括RTK基站以及作业设备，所述方法包括：

获取原始RTK基站坐标；

控制所述作业设备沿工作区域边界采集定位坐标数据，根据采集到的所述定位坐标数据和所述原始RTK基站坐标数据生成所述工作区域的标定地图；

存储所述标定地图及所述原始RTK基站坐标；以及

所述作业设备对所述工作区域进行作业时，调用所述标定地图；

其中，调用所述标定地图时，

获取当前RTK基站坐标；

比较所述原始RTK基站坐标和所述当前RTK基站坐标，如果比较所得的偏差值小于预设值则对所述标定地图进行相应偏移、并生成新地图供作业使用，如果比较所得的所述偏差值大于所述预设值则报警所述RTK基站位置异常。

综上所述，本发明提供割草设备系统、以及作业设备系统的控制方法，通过偏移工作区域(待割草草坪)的地图来解决RTK基站每次重新定位时的位置漂移问题，在生成并储存工作区域(草坪)的标定地图(包括RTK基站的基站坐标)，在下一次工作(割草)时作业(割草)设备会自动调用和偏移该标定地图用于后续的作业(例如割草等)，因此在发生工作区域(草坪)地图偏差情况时无需人工输入新的坐标，从而实现了割草等作业的自动化，大大提高了工作效率。

附图说明

图1为本发明割草设备(割草车)和RTK基站的示意图。

图2为本发明割草设备、终端控制装置和RTK基站的模块示意图。

图3为本发明割草设备的工作原理框架示意图。

图4为本发明割草设备进行草坪地图标定的示意图。

图5为本发明割草设备生成割草区域的标定地图的流程图。

图6为本发明割草设备调用生成的标定地图进行割草作业的流程图。

图7为本发明一实施例中割草设备、终端控制装置和RTK基站的模块示意图。

元件标号说明：

割草设备(割草车)1；割台10；电台单元11；GNSS接收天线12；无线天线13；控制器14；GNSS移动站15；4G-GPS模块16；遥控信号接收单元17；通讯装置18；立架19；RTK基站2；终端控制装置(APP(iPad)3；服务器4；待标定草坪(地块)5；割草区域(待标定地块)边界50；不可割草区域(障碍物)55；不可割草区域(障碍物)56。

具体实施方式

以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其它优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。需说明的是，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。还应当理解，本发明实施例中使用的术语是为了描述特定的具体实施方案，而不是为了限制本发明的保护范围。下列实施例中未注明具体条件的试验方法，通常按照常规条件，或者按照各制造商所建议的条件。

请参阅图1至图6。须知，本说明书所附图式所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容所能涵盖的范围内。同时，本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”及“一”等的用语，亦仅为便于叙述明了，而非用以限定本发明可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本发明可实施的范畴。

请参阅图1，本发明提供一种割草设备，它可以是割草车1，包括割台10、以及割草车通常可以具有的其它元部件。割草车1进一步包括立架19，其上布置有两个全球导航卫星系统(Global Navigation Satellite System，GNSS)接收天线12和无线天线13。GNSS接收天线12和无线天线13也可以布置在割草车1上的其它合适的部件或位置。割草车1还设有控制器15和GNSS移动站14。控制装置15和GNSS移动站14可以设置在割草车1上的任意合适的位置，图1的实施例中显示控制装置15和GNSS移动站14布置在割草车1的驾驶座位(未标号)后面的箱体(未标号)内。

本发明所使用的RTK基站2是便携RTK基站，它可以随割草车1一起运到不同的草坪，然后安装在草坪旁边的固定锚点20(图4)上，以在割草车1对草坪进行地图标定或割草作业时与割草车1一起配合使用。便携RTK基站2无线传输差分数据和RTK基站本身收敛的位置(定位)坐标到割草车1，RTK基站2可以包括有GNSS卫星接收机(未图示)、处理单元(未图示)、电池(未图示)、无线信号收发器(未图示)等部件，这些元部件是RTK基站通常应包括的以实现其功能。

图2为本发明割草设备1、终端控制装置3和RTK基站2的功能模块示意图。割草设备1可以为图1所示的割草车1，RTK基站2可以是图1示意的便携式RTK基站，而终端控制装置3可以是手持终端，例如iPad等APP终端。割草车1包括控制装置15、定位装置14和通讯装置18。

其中，控制装置15可控制割草车1执行行驶、地图标定/调用/偏移、以及割草作业等运作或/和功能，实现割草车1的智能驾驶功能。控制装置15可进一步包括地图生成及管理模块、轨迹规划模块、及割草作业控制模块等。控制装置15在本发明又可称为智能驾驶控制器或控制器。

定位装置14可以是GNSS移动站、其它卫星定位移动、或者其它可以配合RTK基站共同实现实时定位功能的定位装置。定位装置14还包括布置在割草车1的立架19上的GNSS接收天线12。GNSS移动站14应用差分数据修正GNSS定位坐标(即割草车1的定位坐标)，并输出给控制装置15。

如图3所示，通讯装置18包括电台单元11，电台单元11接收来自便携RTK基站2的数据/信号，包括差分数据和基站坐标数据。电台单元11将来自RTK基站2的差分数据发送给定位装置(卫星定位移动站)14，将来自RTK基站2的基站坐标传送给控制装置(智能驾驶控制器)15。通讯装置18还可以包括用于割草车1与手持终端3(例如iPad上的APP)之间的遥控信号接收单元17，遥控信号接收单元17可以是蓝牙设备或其它无线通讯设备，以接收来自手持终端3的指令信号。通讯装置18还可以包括4G-GPS模块16，割草车1通过4G-GPS模块16可以通过网络(例如移动网络)与服务器(例如AWS服务器)4通信，服务器4可以通过网络(例如移动网络)与手持终端3进行通信。

手持终端3接收割草车1反馈的状态信息，然后发送相应的指令到割草车1以控制其执行所发送的指令。割草车1反馈的状态信息包括定位状态及报警信息。手持终端3接收到的割草车1的定位状态包括高精度定位状态和非高精度定位状态，高精度定位状态是指RTK固定解，而非高精度定位状态是指RTK浮点解。其中，高精度定位状态指示割草车1处于厘米级定位状态。报警信息是指割草车1的各种故障状态，如割刀电流过流上、行走电机过流、控制温度过高等。

手持终端3可以发送的指令有：继续当前状态的指令、标定地图的指令、标定不可割草区域(即非工作区域)的指令、增加不可割草区域的指令、地图边界标定完成的指令、不可割草区域标定完成指令等。手持终端3是操作员与割草车1沟通的媒介，它可以通过蓝牙、WiFi、Lora等无线通讯方式发送指令给割草车1。

本发明中，可同时参阅图3和4，GNSS定位移动站(即定位装置)14实时采集割草车1的定位坐标。当割草车对待割草草坪(可为工作区域)5进行地图标定时，GNSS定位移动站14应用来自RTK基站2的差分数据修正割草车1的定位坐标数据，并将修正的定位坐标数据发送给控制装置15。控制装置15应用修正的定位坐标数据和来自RTK基站2的基站坐标数据生成待割草草坪的标定地图，并将标定地图发送给储存装置进行储存。当割草车1对待割草草坪5进行割草作业时，控制器15将标定地图中的RTK基站坐标和当前RTK基站2的RTK基站坐标进行比较。如果比较所得的偏差值小于预设值则对标定地图进行相应偏移，并生成新的地图供割草作业使用；如果比较所得的偏差值大于预设值则报警RTK基站2位置异常。预设值可为1.5m。

当手持终端3接收到的定位状态信息为高精度定位状态信息时，手持终端3发送相应的执行指令给割草车1，执行指令可以是继续当前状态的指令、标定地图的指令、标定不可割草区域的指令、增加不可割草区域的指令、地图边界标定完成的指令、不可割草区域标定完成指令等指令中的一种。

当手持终端3接收到的定位状态信息为非高精度定位状态信息时，手持终端3发送停机指令给割草车。

当手持终端3接收到报警信息时，手持终端3显示所述报警信息，通知操作员，由操作员通过所述终端控制装置发送相应的处理指令给割草车1。

可参图5及6，当割草车1测绘以标定草坪5的地图时，割草车1沿待标定草坪5的割草区域(即工作区域)52的边界50行驶，GNSS定位移动站(定位装置)14实时采集割草车1的定位坐标。控制器15实时监控割草车1是否处于高精度定位状态，如果不在高精度定位状态则反馈定位系统异常到手持终端3；如果一直处于高精度定位状态则持续记录割草车1的定位坐标，直至手持终端3发送地图边界标定完成指令给割草车1的控制器15。由于定位装置14装设在割草车1上，所以可认为控制器15其实是在实时监控定位系统是否处于高精度定位状态。控制器15根据从开始标定到结束标定指令之间收到的割草车1的定位坐标生成割草区域52的标定地图，并将标定地图储存到储存装置，同时对应储存RTK基站3发出的RTK基站坐标。

当完成标定割草区域52的地图后，手持终端3可进一步向述割草车1发送不可割草区域标定指令，不可割草区域即障碍物55、56等。割草车1沿不可割草区域(障碍物)55或56的边界行驶，GNSS定位移动站14实时采集割草车1的定位坐标，控制器15实时监控割草车1(或者定位系统)是否处于高精度定位状态。如果不在高精度定位状态则反馈定位系统异常到手持终端3；如果一直处于高精度定位状态则持续记录割草车1的定位坐标，直至手持终端3向割草车1发送不可割草区域标定完成指令。控制器15根据从开始标定到结束标定指令之间收到的割草车1的定位坐标生成不可割草区域(障碍物，亦为非工作区域)55或56的标定地图，并与割草区域52的标定地图比较校验不可割草区域55、56的边界是否超出割草区域(待标定地块)52的边界50(或者说校验不可割草区域55、56的边界是否与割草区域(待标定地块)52的边界50冲突)，同时对应储存不可割草区域55、56的边界标定地图和RTK基站2发出的RTK基站坐标。

割草区域52的标定地图以及不可割草区域55或56的标定地图可以储存在控制装置15、手持终端3、或者可与割草车及手持终端3通信的服务器4上。

本发明中，当对割草区域52的标定地图进行相应偏移时，标定地图先由储存装置调用、并发送给控制装置15的地图生成及管理模块，地图生成及管理模块计算标定地图中的RTK基站坐标与当前RTK基站2的RTK基站坐标的差值，然后将标定地图内的所有点的坐标加上计算出的差值，从而生成偏移后的新地图，割草车1即可根据这个新地图来进行割草作业。

进一步地，本发明提供一种用于割草车1的地图标定及调用方法，包括：

步骤一为地图标定及生成流程/步骤，可同时参阅图5。开始地图标定，割草车1沿待标定的割草区域52的边界50行驶，GNSS定位移动站14实时采集(监测并记录)割草车1的定位坐标。GNSS定位移动站14应用来自RTK基站2的差分数据修正割草车1的定位坐标数据，并将修正的定位坐标数据发送给割草车1的控制器15，控制器15应用修正的定位坐标数据和来自RTK基站2的基站坐标数据生成割草区域52的标定地图，并将标定地图发送给相应的储存装置进行储存。

控制器15实时监测割草车1是否处于高精度定位状态的信息。如果不在高精度定位状态，则反馈定位系统异常到用于手持终端3；如果一直处于高精度定位状态，则持续记录割草车1的定位坐标，直至手持终端3发送地图边界标定完成指令，控制器15根据从开始标定到结束标定指令之间收到的割草车1的定位坐标生成并储存割草区域52的标定地图，同时对应储存RTK基站2发出的RTK基站坐标。

当完成上述标定地图后，手持终端3可进一步向割草车1发送不可割草区域标定指令。割草车1沿不可割草区域(例如障碍物55或56)的边界行驶，控制器1的地图生成管理模块实时监控GNSS定位移动站14/割草车1(或者说监控定位系统)是否处于高精度定位状态。如果不在高精度定位状态，则反馈定位系统异常到手持终端3；如果一直处于所述高精度定位状态，则持续记录割草车1的定位坐标，直至手持终端3向割草车1发送不可割草区域标定完成指令。控制器15根据从开始标定到结束标定指令之间收到的割草车1的定位坐标生成不可割草区域55或56的标定地图，并校验不可割草区域55或56是否与割草区域边界50冲突(即是否超出割草区域边界50)，同时对应储存RTK基站2发出的RTK基站坐标。

步骤一进一步包括将不可割草区域55或56的标定地图与割草区域52的标定地图进行比较，以校验不可割草区域55或56是否在割草区域52的边界内。

图5所示的实施例中，本发明地图标定和生成的流程包括：

(1)开始地图标定；

(2)割草车1沿割草区域52的边界50行驶，地图生成系统(例如控制器15的地图生成及管理模块)通过GNSS定位移动站14采集割草车1的定位坐标；

(3)控制器15根据GNSS定位移动站14提供的状态信息来判断定位系统(GNSS定位移动站14和割草车1)是否处于高精度定位状态，如果是，则继续判断割草车1是否完成绕边界50的行驶，如果为否，则发出定位系统状态异常的警报；

(4)如果控制器15判断割草车1已完成绕边界50的行驶，则手持终端发出指令储存割草车1轨迹坐标生成标定地图，并储存RTK基站坐标；如果控制器15判断割草车1未完成绕边界50的行驶，则继续回到步骤(3)；

(5)储存割草车1轨迹坐标生成标定地图、并储存RTK基站坐标之后，控制器15判断是否需要增加标定不可割草区域(例如障碍物55和56)，如果判断需要则手持终端3发出标定不可割草区域的指令，如果判断不需要则流程结束(完成)；

(6)手持终端3发出标定不可割草区域的指令后，控制器15根据控制器15监测的状态信息来判断定位系统是否处于高精度定位状态，如果是，则继续判断割草车1是否完成绕不可割草区域边界的行驶，如果为否，则发出定位系统状态异常的警报；

(7)如果控制器15判断割草车1已完成绕不可割草区域边界的行驶，控制器15继续校验不可割草区域是否与割草区域边界50冲突(通常是指不可割草区域已经超出了割草区域52的边界50)。如果是，则回到步骤(6)；如果否，则储存不可割草区域到步骤(4)的标定地图中，然后回到步骤(5)；

(8)如果控制器15判断割草车1未完成绕不可割草区域边界的行驶，则回到步骤(6)。

本发明用于割草车1的地图标定及调用方法的步骤二为标定地图的调用流程。当割草车1对割草区域52进行割草作业时，控制器15从储存装置调用储存的标定地图。在地图调用时需要割草车1的控制器15计算出本次RTK基站2的定位(位置)坐标与标定地图中对应的RTK基站位置坐标的偏差(即差值)，并且根据两次RTK基站偏差值(差值)相应地偏移草坪5的标定地图。

并且根据GNSS单点定位精度标准差设置RTK基站偏差范围预设值，当偏差超过预设值时提醒操作员基站位置异常，检查RTK基站是否放在了固定锚点上。

图6的实施例中包括以下步骤：

(1)开始调用草坪5的标定地图；

(2)由储存有标定地图的储存装置来选择用于割草作业的标定地图；

(3)控制器15判断标定地图中RTK基站位置与当前RTK基站2的RTK基站定位(位置)偏差是否小于预设值，如果是则进入下一步骤，如果否，则向手持终端3或者服务器4报告基站位置异常；

(4)控制器15根据标定地图RTK基站定位坐标与当前RTK基站2的RTK基站定位坐标之间的偏差来偏移标定地图，生成新地图用于割草作业；

(5)流程结束(完成)。

本发明方法的步骤三是对标定地图进行偏移的流程。控制器15将标定地图中的RTK基站坐标和当前RTK基站2的RTK基站坐标进行比较。如果比较所得的偏差值小于预设值(例如1.5m)，则对标定地图进行相应偏移，并生成新的地图供割草作业使用；如果比较所得的偏差值大于预设值(例如1.5m)，则报警RTK基站2位置异常。

步骤三中，所述储存装置调用、并将所述标定地图发送给所控制装置，所述控制装置计算所述标定地图中的RTK基站坐标与当前所述RTK基站的RTK基站坐标的差值，然后将所述标定地图内的所有点的坐标加上计算出的所述差值，从而生成偏移后的新地图，所述割草设备即可根据所述新地图来进行割草作业。

以下就本发明的标定地图偏移方法举例说明：

绘制标定地图时RTK基站1位置的经纬度坐标为(X0,Y0)，

标定地图的边界为{(MX1,MY1),(MX2,MY2),···,(MXn,MYn)}，

障碍物(不可割草区域)1边界为{(1OX1,1OY1),(1OX2,1OY2),···,(1OXn,1OYn)}，

障碍物(不可割草区域)2边界为{(2OX1,2OY1),(2OX2,2OY2),···,(2OXn,2OYn)}，

·····

障碍物(不可割草区域)m边界为{(m2OX1,mOY1),(mOX2,mOY2),···,(mOXn,mOYn)}。

下一次割草时，RTK基站坐标为(X1,Y1),则需要偏移的偏移量(差值)为(detaX,detaY)＝((X1-X0),(Y1-Y0)),

割草时经过偏移后生成的新地图的边界为{((MX1-detaX),(MY1-detaY)),((MX2-detaX),(MY2-detaY)),···,((MXn-detaX),(MYn-detaY))}，

新地图的障碍物1边界为{((1OX1-detaX),(1OY1-detaY)),((1OX2-detaX),(1OY2-detaY)),···,((1OXn-detaX),(1OYn-detaY))}，

新地图的障碍物2边界为{((2OX1-detaX),(2OY1-detaY)),((2OX2-detaX),(2OY2-detaY)),···,((2OXn-detaX),(2OYn-detaY))}，·

····

新地图的障碍物m边界为{((mOX1-detaX),(mOY1-detaY)),((mOX2-detaX),(mOY2-detaY)),···,((mOXn-detaX),(mOYn-detaY))}。

同理，一种具有高程(海拔)信息的地图偏移方法举例：

绘制标定地图时RTK基站2位置的经纬度和海拔坐标为(X0,Y0,H0)，

标定地图的边界为{(MX1,MY1,MH1),(MX2,MY2,MH2),···,(MXn,MYn,MHn)}，

障碍物(不可割草区域)1边界为{(1OX1,1OY1,1OH1),(1OX2,1OY2,1OH2),···,(1OXn,1OYn,1OHn)}，

障碍物(不可割草区域)2边界为{(2OX1,2OY1,2OH1),(2OX2,2OY2,2OH2),···,(2OXn,2OYn,2OHn)}，·

····

障碍物(不可割草区域)m边界为{(m2OX1,mOY1,mOH1),(mOX2,mOY2mOH2),···,(mOXn,mOYn mOHn)}，····

下次割草时，RTK基站坐标为(X1,Y1,H1),则需要偏移的偏移量(差值)为(detaX,detaY,detaH)＝((X1-X0),(Y1-Y0),(H1-H0)),

割草时经过偏移后生成的新地图的边界为{((MX1-detaX),(MY1-detaY),(MH1-detaH)),((MX2-detaX),(MY2-detaY),(MH2-detaH)),···,((MXn-detaX),(MYn-detaY),(MHn-detaH))}，

新地图的障碍物1边界为{((1OX1-detaX),(1OY1-detaY),(1OH1-detaH)),((1OX2-detaX),(1OY2-detaY),(1OH2-detaH)),···,((1OXn-detaX),(1OYn-detaY),(1OHn-detaH))}，

新地图的障碍物2边界为{((2OX1-detaX),(2OY1-detaY),(2OH1-detaH)),((2OX2-detaX),(2OY2-detaY),(2OH2-detaH)),···,((2OXn-detaX),(2OYn-detaY),(2OHn-detaH))}，

····

新地图的障碍物m边界为{((mOX1-detaX),(mOY1-detaY),(mOH1-detaH)),((mOX2-detaX),(mOY2-detaY),(mOH2-detaH)),···,((mOXn-detaX),(mOYn-detaY),(mOHn-detaH))}。

综上，本发明可提供一种作业设备(例如割草设备1)系统的控制方法，包括以下步骤：

获取原始RTK基站坐标；

控制作业设备沿工作区域边界采集定位坐标数据，根据采集到的定位坐标数据和原始RTK基站坐标数据生成工作区域的标定地图；

存储标定地图及原始RTK基站坐标；以及

作业设备对工作区域进行作业时，调用标定地图；

其中，调用标定地图时，

获取当前RTK基站坐标；

比较原始RTK基站坐标和当前RTK基站坐标，如果比较所得的偏差值小于预设值则对标定地图进行相应偏移、并生成新地图供作业使用，如果比较所得的偏差值大于预设值则报警RTK基站位置异常。

在本发明的又一实施例中，本发明可进一步提供一种作业设备系统，其不仅可以用于割草设备1，还可以用于需要对某一地块进行地图标定、以及后续需要调用所标定的地图(例如用于导航)的其它作业设备或场合。本发明的作业设备系统包括RTK基站2和作业设备1，作业设备例如可以是割草设备1。作业设备包括与RTK基站2通信的控制装置15、定位装置14和储存装置。定位装置14实时采集地图标定及调用系统1的定位坐标。当地图标定及调用系统1对待标定地块5进行地图标定时，定位装置14应用来自RTK基站2的差分数据修正该地图标定及调用系统的定位坐标数据、并将修正的定位坐标数据发送给控制装置15。控制装置15应用所述修正的定位坐标数据和来自所述RTK基站2的基站坐标数据生成待标定地块5的标定地图，并将该标定地图发送给储存装置进行储存。当地图标定及调用系统对待标定地块(即工作区域，或称待割草区域)5进行导航、或者需要使用该待标定地块5的已经完成的标定地图时，控制装置15将标定地图中的RTK基站坐标和当前RTK基站2的RTK基站坐标进行比较。如果比较所得的偏差值小于预设值则对该标定地图进行相应偏移、并生成新地图以用于导航等使用用途；如果比较所得的所述偏差值大于所述预设值，则报警所述RTK基站位置异常。

RTK基站2为便携式RTK基站2，可布置在所述待标定地块5附近的固定锚点20。

控制装置15和定位装置14通过通讯装置18与RTK基站2进行通信。通讯装置18接收来自RTK基站2的差分数据和RTK基站坐标数据，并将差分数据发送给定位装置14、以及将RTK基站坐标数据发送给控制装置15。

通讯装置18包括安装在该地图标定及调用系统上的电台装置，而定位装置14可以是卫星定位移动站。

本发明地图标定及调用系统进一步包括终端控制装置3，其可以接收地图标定及调用系统反馈的状态信息，并发送相应的控制指令给该系统。状态信息包括该地图标定及调用系统的定位状态信息和报警信息。定位状态信息包括高精度定位状态信息和非高精度定位状态信息。高精度定位状态信息指示该地图标定及调用系统处于厘米级定位状态。报警信息是指地图标定及调用系统的故障状态信息。

当终端控制装置3接收到的定位状态信息为所述高精度定位状态信息时，终端控制装置3发送相应的执行指令给地图标定及调用系统1，执行指令可包括继续当前状态的指令和标定地图的指令。

当终端控制装置3接收到的定位状态信息为非高精度定位状态信息时，终端控制装置3发送停机指令给地图标定及调用系统1。当终端控制装置3接收到报警信息时，终端控制装置3显示该报警信息，通知操作员，由操作员通过终端控制装置3发送相应的处理指令给该系统。

在本发明的一个较佳实施例中，通讯装置18还包括用于与终端控制装置3进行无线通信的蓝牙装置17和4G-GPS模块16。4G-GPS模块16可以将控制装置15的信息上传到服务器4，然后服务器4可以将控制装置15的信息发送到终端控制装置3,并且终端控制装置3的指令也可以通过移动网络发送到服务器4、再进一步发送到控制装置15。

当地图标定及调用系统1测绘待标定地块5的定标地图时，该系统沿待标定地块5的边界50行驶，定位装置14实时采集该系统的定位坐标。控制装置15实时监控该系统1是否处于高精度定位状态，如果不在高精度定位状态则反馈定位系统异常到终端控制装置3，如果一直处于高精度定位状态则持续记录该系统的定位坐标，直至终端控制装置3发送地图边界标定完成指令。控制装置15根据从开始标定到结束标定指令之间收到的该系统的定位坐标生成待标定地块5的标定地图，并将标定地图储存到储存装置，同时对应储存RTK基站2发出的RTK基站坐标。

当完成待标定地块5的标定地图后，终端控制装置3可进一步向该系统发送障碍物标定指令。该系统沿所述障碍物(即非工作区域，或称不可割草区域)55、56边界行驶，定位装置14实时采集该系统1的定位坐标。控制装置15实时监控该系统是否处于高精度定位状态，如果不在高精度定位状态则反馈定位系统异常到终端控制装置3；如果一直处于高精度定位状态则持续记录该系统的定位坐标，直至终端控制装置3向该系统发送障碍物标定完成指令。控制装置15接着将障碍物55、56的标定地图与待标定地块5的标定地图进行比较，以校验障碍物55、56是否在待标定地块5的边界50内。然后，根据从开始标定到结束标定指令之间收到的该系统的定位坐标生成并储存障碍物55、56的标定地图，同时对应储存RTK基站2发出的RTK基站坐标。

当对待标定地块5的标定地图进行相应偏移时，标定地图先被储存装置调用、并发送给控制装置15。控制装置15计算标定地图中的RTK基站坐标与当前RTK基站2的RTK基站坐标的差值，然后将标定地图内的所有点的坐标加上计算出的差值，从而生成偏移后的新地图，该系统即可根据新地图来进行导航或用于其它用途。

如图7所示，在本发明的一个实施例中，当无人驾驶割草车1对待割草草坪5进行割草作业时，GNSS定位移动站(定位装置)14实时采集割草车1的定位坐标，由无人驾驶控制器15通过通讯装置(模块)18将所存RTK基站坐标发送到RTK基站2，或者手持终端3通过蓝牙或wifi等无线通讯方式将所存RTK基站坐标基站发送到RTK基站2,RTK基站2对比当前坐标与接收到的坐标，如果比较所得的偏差值小于预设值则将接收到的坐标设置为RTK基站坐标，如果比较所得的偏差值大于预设值则报警RTK基站位置异常。

综上所述，本发明提供应用RTK基站的割草设备、以及用于该割草设备的地图标定及调用方法与系统，通过偏移割草草坪的地图来解决RTK基站每次重新定位时的位置漂移问题，在生成并储存草坪的标定地图(包括RTK基站的基站坐标)，在下一次割草时割草设备会自动调用和偏移该标定地图用于后续的割草作业，因此在发生草坪地图偏差情况时无需人工输入新的坐标，从而实现了割草作业的自动化，大大提高了工作效率。

进一步地，本发明提供如前所描述的作业设备系统及其控制方法，除了可以用于割草设备标定和调用地图之外，还可以用在需要对某一地块进行地图标定、以及后续需要调用所标定的地图(例如用于导航)的其它作业设备或情形。

上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。

Claims (27)

1.一种作业设备系统，包括：

RTK基站；以及

作业设备，所述作业设备包括：

定位装置，所述定位装置与所述RTL基站通信，并实时采集所述作业设备的定位坐标；

控制装置，所述控制装置与所述RTK基站通信，所述控制装置根据所述定位装置对工作区域采集并修正的定位坐标数据和来自所述RTK基站的基站坐标数据生成所述工作区域的标定地图；和

储存装置，配置为存储所述RTK基站的基站坐标以及所述控制装置发送的标定地图；

其中，当所述作业设备对所述工作区域进行工作时，所述控制装置将所述标定地图中的RTK基站坐标和当前所述RTK基站的RTK基站坐标进行比较，如果比较所得的偏差值小于预设值则对所述标定地图进行相应偏移、并生成新地图供使用，如果比较所得的所述偏差值大于所述预设值则报警所述RTK基站位置异常。

2.根据权利要求1所述的作业设备系统，其特征在于：当所述作业设备对所述工作区域进行地图标定时，所述定位装置应用来自所述RTK基站的差分数据修正所述作业设备的定位坐标数据，并将修正的定位坐标数据发送给所述控制装置，所述控制装置应用所述修正的定位坐标数据和来自所述RTK基站的基站坐标数据生成所述工作区域的标定地图，并将所述标定地图发送给储存装置进行储存。

3.根据权利要求2所述的作业设备系统，其特征在于：所述RTK基站为便携式RTK基站。

4.根据权利要求2所述的作业设备系统，其特征在于：所述作业设备为割草设备。

5.根据权利要求4所述的作业设备系统，其特征在于：所述控制装置和所述定位装置通过通讯装置与所述RTK基站进行通信。

6.根据权利要求5所述的作业设备系统，其特征在于：所述通讯装置接收来自所述RTK基站的所述差分数据和所述RTK基站坐标数据，并将所述差分数据发送给所述定位装置、以及将所述RTK基站坐标数据发送给所述控制装置。

7.根据权利要求6所述的作业设备系统，其特征在于：所述通讯装置包括安装在所述割草设备上的电台装置。

8.根据权利要求4所述的作业设备系统，其特征在于：所述定位装置为卫星定位移动站。

9.根据权利要求6所述的作业设备系统，其特征在于：所述割草设备进一步包括终端控制装置，其可以接收所述割草设备反馈的状态信息，并发送相应的控制指令给所述割草设备。

10.根据权利要求9所述的作业设备系统，其特征在于：所述状态信息包括所述割草设备的定位状态信息和报警信息。

11.根据权利要求10所述的作业设备系统，其特征在于：所述定位状态信息包括高精度定位状态信息和非高精度定位状态信息，所述高精度定位状态信息指示所述割草设备处于厘米级定位状态。

12.根据权利要求11所述的作业设备系统，其特征在于：所述报警信息是指所述割草设备的故障状态信息，包括割刀电流过流、行走电机过流、控制温度过高、以及其它故障信息。

13.根据权利要求11所述的作业设备系统，其特征在于：当所述终端控制装置接收到的所述定位状态信息为所述高精度定位状态信息时，所述终端控制装置发送相应的执行指令给所述割草设备，所述执行指令可包括继续当前状态的指令、标定地图的指令、标定非工作区域的指令、增加非工作区域的指令、地图边界标定完成的指令、非工作区域标定完成指令、以及其它指令。

14.根据权利要求11所述的作业设备系统，其特征在于：当所述终端控制装置接收到的所述定位状态信息为所述非高精度定位状态信息时，所述终端控制装置发送停机指令给所述割草设备。

15.根据权利要求12所述的作业设备系统，其特征在于：当所述终端控制装置接收到所述报警信息时，所述终端控制装置显示所述报警信息，通知操作员，由操作员通过所述终端控制装置发送相应的处理指令给所述割草设备。

16.根据权利要求9所述的作业设备系统，其特征在于：所述终端控制装置为手持式终端装置。

17.根据权利要求8所述的作业设备系统，其特征在于：所述定位装置包括安装在所述割草设备上的卫星定位接收天线。

18.根据权利要求6所述的作业设备系统，其特征在于：所述通讯装置包括安装在所述割草设备上的无线天线。

19.根据权利要求6所述的作业设备系统，其特征在于：所述通讯装置还包括蓝牙装置，用于与所述终端控制装置进行无线通信。

20.根据权利要求6所述的作业设备系统，其特征在于：所述通讯装置进一步包括4G-GPS模块，可以将所述控制装置的信息上传到服务器，然后所述服务器可以将所述控制装置的信息发送到所述终端控制装置,并且所述终端控制装置的指令也可以通过移动网络发送到所述服务器、再进一步发送到所述控制装置。

21.根据权利要求2所述的作业设备系统，其特征在于：所述控制装置包括地图生成及管理模块、轨迹规划模块及割草作业控制模块。

22.根据权利要求9所述的作业设备系统，其特征在于：当所述割草设备测绘所述定标地图时，所述割草设备沿所述工作区域边界行驶，所述定位装置实时采集所述割草设备的定位坐标，所述控制装置实时监控所述割草设备是否处于高精度定位状态，如果不在所述高精度定位状态则反馈定位系统异常到所述终端控制装置；如果一直处于所述高精度定位状态则持续记录所述割草设备的定位坐标，直至所述终端控制装置发送地图边界标定完成指令，根据从开始标定到结束标定指令之间收到的所述割草设备的定位坐标生成并储存所述工作区域的标定地图，同时对应储存所述RTK基站发出的所述RTK基站坐标。

23.根据权利要求22所述的作业设备系统，其特征在于：当完成所述标定地图后，所述终端控制装置可进一步向所述割草设备发送非工作区域标定指令，所述割草设备沿所述非工作区域边界行驶，所述定位装置实时采集所述割草设备的定位坐标；所述控制装置实时监控所述割草设备是否处于所述高精度定位状态，如果不在所述高精度定位状态则反馈定位系统异常到所述终端控制装置，如果一直处于所述高精度定位状态则持续记录所述割草设备的定位坐标，直至所述终端控制装置向所述割草设备发送非工作区域标定完成指令；所述控制装置接着将所述非工作区域的标定地图与所述工作区域的标定地图进行比较，以校验所述非工作区域是否在所述工作区域的边界内；然后根据从开始标定到结束标定指令之间收到的所述割草设备的定位坐标生成并储存所述非工作区域的标定地图，同时对应储存所述RTK基站发出的RTK基站坐标。

24.根据权利要求23所述的作业设备系统，其特征在于：所述工作区域的所述标定地图以及所述非工作区域的所述标定地图可以储存在所述控制装置、所述终端控制装置、或者可与所述割草设备及所述终端控制装置通信的服务器上。

25.根据权利要求24所述的作业设备系统，其特征在于：当对所述工作区域的所述标定地图进行相应偏移时，所述标定地图先被所述储存装置调用、并发送给所述控制装置的地图生成及管理模块，所述地图生成及管理模块计算所述标定地图中的RTK基站坐标与当前所述RTK基站的RTK基站坐标的差值，然后将所述标定地图内的所有点的坐标加上计算出的所述差值，从而生成偏移后的所述新地图，所述割草设备即可根据所述新地图来进行割草作业。

26.根据权利要求1所述的割草设备系统，其特征在于：所述预设值为1.5m。

27.一种作业设备系统的控制方法，所述作业设备系统包括RTK基站以及作业设备，所述方法包括：

获取原始RTK基站坐标；

控制所述作业设备沿工作区域边界采集定位坐标数据，根据采集到的所述定位坐标数据和来自RTK基站的基站坐标数据生成所述工作区域的标定地图；

存储所述标定地图及所述原始RTK基站坐标；以及

所述作业设备对所述工作区域进行作业时，调用所述标定地图；

其中，调用所述标定地图时，

获取当前RTK基站坐标；

比较所述原始RTK基站坐标和所述当前RTK基站坐标，如果比较所得的偏差值小于预设值则对所述标定地图进行相应偏移、并生成新地图供作业使用，如果比较所得的所述偏差值大于所述预设值则报警所述RTK基站位置异常。