精确定位系统及其基站及自移动机器人系统的制作方法

本发明涉及一种室外机器人的精确定位系统，尤其涉及一种利用卫星定位技术进行室外机器人的精确定位系统。

本发明还涉及一种用于室外机器人精确定位的基站。

本发明还涉及一种利用卫星定位技术进行精确定位的自移动机器人系统。

背景技术：

目前，随着科技的发展，室外机器人的应用越来越广泛。如智能割草机可以自动地帮助人们维护草坪，将人们从草坪维护的枯燥且费时费力的家务工作中解放出来，因此受到极大欢迎。室外机器人执行功能任务过程中，无需用户的操作，这就要求室外机器人有很好地定位功能，使其能够在工作区域内自移动。

为了解决室外机器人定位问题，本领域技术人员做过多方尝试。专利us6445983，公开一种自主导航系统，能在视觉导航模式和gps导航模式间切换的机器人系统，揭示了gps系统，陀螺仪系统，视觉系统的综合运用。专利us7840352公开一种自动导航系统，揭示并保护了gps导航，惯性导航和视觉导航的综合系统。在这两个专利中都使用gps定位技术，但是都试图从gps装置输出的数据中得到准确的定位信息。但是，gps定位数据包含了难以避免的误差，其中包括系统误差，比如卫星和接收机的时钟差，星历误差，电离层和对流层延迟误差等，还包括跟接收机本身有关的随即误差。因此，基于单独的gps定位数据只能达到1-5米以上的定位精度，正是这样的原因，自动导航系统都必须包括其他的定位导航方式来弥补gps定位数据的不准确。

采用其他的定位导航方式，势必需要增加室外机器人系统的定位成本。而且，由于采用不同的定位导航方式，所得到的数据需要进行融合以实现互补。在现有技术水平下，较好的融合算法的研发和实现还是一个难题。

因此，目前很多室外移动机器人采用地面差分修正定位原理来协助修正gps定位数据的不准确性。采用地面差分修正定位原理的定位系统，可以将定位精度提高至分米级。

采用地面差分修正定位原理的定位系统，一般包括基站和移动站。基站可固定设置在室外的某一预设地点，接收卫星定位系统所发射的射频信号，为移动站的定位提供参考。移动站设置在移动机器人上，接收卫星定位系统所发射的射频信号和基站的参考数据，获得相对基站位置的精确定位信息。

采用地面差分修正定位原理的定位系统能够正常工作的前提是，基站和移动站必须至少共同接收卫星定位系统中的预定数量的相同卫星所发射的射频信号。当基站与移动站所接收的卫星定位系统中的相同卫星数量不满足预定数量时，基站无法为移动站提供足够的参考数据，采用地面差分修正定位原理的定位系统就发生失效。

由于室外存在许多建筑物、树木、高大的障碍物等情况，移动站或基站所能接收卫星信号的接收角度会被遮挡，导致在室外的某些位置，移动站和基站无法实现共星数量达到预定数量。室外机器人以智能割草机为例，智能割草机在房屋四周的草坪上自移动和自工作。房屋通常为两层建筑楼，高度范围为5米到8米，在房屋周边1米范围内设有为智能割草机提供电能的充电站。当基站设置在充电站上时，基站所能接收卫星信号的接收角度就会一直被遮挡，从而导致移动站和基站共星数量达到预定数量的概率降低。当移动站运动至房屋或其他障碍物附近时，移动站所能接收卫星信号的接收角度也会被遮挡。此时，移动站和基站就很容易无法达到共星的预定数量，智能割草机就无法利用地面差分修正定位原理获得精准的定位信息。

因此，在采用地面差分修正定位原理的室外机器人精准定位系统中，如何保障移动站和基站共星的数量达到预定数量，确保地面差分修正定位始终有效，成为目前亟需解决的技术问题。

另一个问题为，为了实现室外机器人限定范围内防止出线的功能，需要对室外机器人进行定位。通常，使室外机器人的充电站和室外机器人通讯连接，充电站和室外机器人还与卫星通讯连接以获得各自的位置信息，充电站将该位置信息发送给室外机器人，室外机器人可通过计算得出自己的精确坐标，确定其是否超出限定范围。充电站和室外机器人上分别设有dgps(differentialglobalpositioningsystem，即差分全球定位系统)基站和dgps移动站实现通讯。然而，现有的通讯方式，当室外机器人行驶到障碍物附近时，通讯信号大大减弱，这时室外机器人的定位精度将大大降低。

另一个问题为，室外机器人安装有卫星导航装置，通常卫星导航装置可以定位并引导室外机器人执行工作任务。但单独的卫星导航装置其接收的卫星信号产生的定位坐标因卫星本身的误差、传播途径产生的误差会出现较大偏差，在执行工作任务时会导致路径发生偏移，从而降低工作效率。为此，通常在室外机器人的边界线附近设置有基站，基站可根据接收的卫星导航信号计算出对应的偏差修正数，室外机器人的卫星导航装置在接收到此偏差修正数时可以提高定位的准确性。但是，设置基站并不能保证修正数可以被准确的发送至室外机器人，尤其是当室外机器人与基站之间有障碍物时，比如树木等有形障碍物。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题是，保障移动站和基站共星的数量达到预定数量，确保地面差分修正定位始终有效。

本发明的一种实施例中，解决上述技术问题所采用的技术方案是：一种室外机器人的精确定位系统，包括：基站，包括第一天线、第一控制模块和第一通信模块；所述第一天线通信连接所述第一控制模块，所述第一通信模块通信连接所述第一控制模块；设置于所述机器人上的移动站，包括第二天线、第二控制模块和第二通信模块；所述第二天线通信连接所述第二控制模块，所述第二通信模块通信连接所述第二控制模块；所述第一天线接收卫星定位系统所发射的射频信号，所述第一控制模块接收所述第一天线接收到的射频信号、处理生成定位参考数据，且将所述定位参考数据传输给所述第一通信模块，所述第一通信模块将所述定位参考数据传输给所述移动站；所述第二通信模块接收所述定位参考数据，并将所述定位参考数据传输给所述第二控制模块，所述第二天线接收卫星定位系统所发射的射频信号且将所接收的射频信号传输给所述第二控制模块，所述第二控制模块根据所述定位参考数据和所述第二天线接收的射频信号按照预定算法获得所述移动站的精确定位数据；其中，所述基站包括天线位置调整装置，所述天线位置调整装置可调整地设定所述第一天线的位置，使得所述机器人在室外的工作区域内至少大部分位置移动的过程中，所述移动站的第二天线和所述基站的第一天线共同接收所述卫星定位系统中的卫星数量大于等于预定数量。

优选的，所述预定数量包括大于等于4。

优选的，所述预定数量为6。

优选的，所述基站包括相互分离的基站本体和天线组件，所述基站本体包括所述第一控制模块和第一通信模块，所述天线组件包括壳体和所述第一天线，所述第一天线与所述第一控制模块由电缆电性连接。

优选的，所述天线位置调整装置包括安装座，所述安装座与所述壳体连接，所述安装座将所述第一天线安装于设定的位置。

优选的，所述安装座包括吸盘结构、挂架结构、卡扣结构、螺钉固定结构中的至少一种。

优选的，所述天线位置调整装置为伸缩杆，所述伸缩杆一端连接所述壳体、另一端连接至所述基站本体。

优选的，所述伸缩杆设有高度调节结构，所述高度调节结构可调节地设定所述伸缩杆的高度。

优选的，所述伸缩杆的最大高度大于等于0.5米。

优选的，所述基站包括天线位置指示装置，所述天线位置指示装置包括用于提醒用户的信息提示单元，在所述第一天线不满足与所述第二天线达到共星的预设数量时，所述信息提示单元输出提醒用户改变所述基站或所述第一天线位置的提示信息。

优选的，所述提示信息包括声信号、光信号或文字信号。

优选的，所述文字信号包括所述第一天线的理想高度值或/和所述第一天线距离信号遮蔽体的理想水平距离值。

优选的，所述基站集成在为所述室外机器人提供电能的充电站上。

优选的，所述第二控制模块设置差分定位算法，由所述差分定位算法计算获知所述移动站相对所述基站的高精度定位数据。

优选的，所述室外机器人为智能割草机。

优选的，所述卫星定位系统包括gps系统、北斗导航系统、glonass系统、galileo系统中的一种或任意多种的组合。

优选的，所述第一天线和所述第二天线所共同接收的卫星包括不同种类定位系统中的卫星。

优选的，所述移动站距离所述基站的最远距离小于等于100千米。

优选的，所述基站包括能量模块，所述能量模块为所述基站提供能量。

本发明的一种实施例中，解决上述技术问题所采用的技术方案是：一种自移动机器人系统，其特征在于，包括自移动机器人和上述任意一个所述的室外机器人的精确定位系统。

本发明的一种实施例中，解决上述技术问题所采用的技术方案是：一种用于室外机器人精确定位的基站，所述基站包括：第一天线、第一控制模块和第一通信模块；所述第一天线通信连接所述第一控制模块，所述第一通信模块通信连接所述第一控制模块；所述第一天线接收卫星定位系统所发射的射频信号，所述第一控制模块接收所述射频信号、处理生成定位参考数据，且将所述定位参考数据传输所述第一通信模块，所述第一通信模块将所述定位参考数据传输给移动站；其中，所述基站包括相互分离的基站本体和天线组件，所述基站本体包括所述第一控制模块和所述第一通信模块，所述天线组件包括壳体以及设置在所述壳体内的所述第一天线，所述第一天线与所述第一控制模块由电缆电性连接；所述基站还包括与所述壳体连接的安装座，所述安装座将所述第一天线安装于设定的位置。

本发明的一种实施例中，解决上述技术问题所采用的技术方案是：一种自移动机器人系统，其特征在于，包括：自移动机器人；设置于所述自移动机器人上的移动站，所述移动站包括第二天线、第二控制模块和第二通信模块；所述第二天线通信连接所述第二控制模块，所述第二通信模块通信连接所述第二控制模块；上述基站。

本发明的一种实施例中，解决上述技术问题所采用的技术方案是：一种用于室外机器人精确定位的基站，所述基站包括：第一天线、第一控制模块和第一通信模块；所述第一天线通信连接所述第一控制模块，所述第一通信模块通信连接所述第一控制模块；所述第一天线接收卫星定位系统所发射的射频信号，所述第一控制模块接收所述射频信号、处理生成定位参考数据，且将所述定位参考数据传输所述第一通信模块，所述第一通信模块将所述定位参考数据传输给移动站；其中，所述基站包括相互分离的基站本体和天线组件，所述基站本体包括所述第一控制模块和所述第一通信模块，所述天线组件包括壳体以及设置在所述壳体内的所述第一天线，所述第一天线与所述第一控制模块由电缆电性连接；所述基站还包括伸缩杆，所述伸缩杆一端连接所述壳体、另一端连接至所述基站本体，所述伸缩杆用于调整所述第一天线的高度位置。

本发明的一种实施例中，解决上述技术问题所采用的技术方案是：一种自移动机器人系统，其特征在于，包括：自移动机器人；设置于所述自移动机器人上的移动站，所述移动站包括第二天线、第二控制模块和第二通信模块；所述第二天线通信连接所述第二控制模块，所述第二通信模块通信连接所述第二控制模块；上述基站。

本发明的一种实施例中，解决上述技术问题所采用的技术方案是：一种用于室外机器人精确定位的基站，所述基站包括：包括第一天线、第一控制模块和第一通信模块；所述第一天线通信连接所述第一控制模块，所述第一通信模块通信连接所述第一控制模块；所述第一天线接收卫星定位系统所发射的射频信号，所述第一控制模块接收所述射频信号、处理生成定位参考数据，且将所述定位参考数据传输所述第一通信模块，所述第一通信模块将所述定位参考数据传输给移动站；其中，所述基站包括天线位置指示装置，所述天线位置指示装置包括用于提醒用户的信息提示单元，在所述第一天线不满足预设条件时，所述信息提示单元输出提醒用户改变所述基站或所述第一天线位置的提示信息。

优选的，所述提示信息包括声信号、光信号或文字信号。

优选的，所述预设条件包括所述第一天线的理想高度或者所述第一天线距离信号遮蔽体的最短距离。

优选的，所述预设条件包括所述第一天线所接收到的卫星数量大于等于预设数量。

本发明的一种实施例中，解决上述技术问题所采用的技术方案是：一种自移动机器人系统，其特征在于，包括：自移动机器人；设置于所述自移动机器人上的移动站，所述移动站包括第二天线、第二控制模块和第二通信模块；所述第二天线通信连接所述第二控制模块，所述第二通信模块通信连接所述第二控制模块；上述基站。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明采用天线位置调整装置可调整地设定基站的第一天线的位置，使得基站和移动站共星的数量大于等于预定数量，确保地面差分修正定位始终有效。本发明采用天线位置指示装置，在第一天线不满足预设条件时，天线位置指示装置输出提示信息，有效地提醒用户设定第一天线的位置，使得使得基站和移动站共星的数量大于等于预定数量，确保地面差分修正定位始终有效。

本发明还提供：一种精确定位系统，包括基站和移动站，所述基站上设有第一控制模块、第一通信模块和第三通信模块，所述第一通信模块和所述第三通信模块均连接于所述第一控制模块，所述移动站上设有第二控制模块、与所述第一通信模块通信连接的第二通信模块和与所述第三通信模块通信连接的第四通信模块，所述第二控制模块均连接于所述第二通信模块和所述第四通信模块，所述第四通信模块与所述第三通信模块的通信连接及所述第二通信模块与所述第一通信模块的通信连接择一地接通，或者所述第四通信模块与所述第三通信模块的通信连接间断地接通，且所述第二通信模块与所述第一通信模块的通信连接连续接通。

优选的，所述第一通信模块和所述第二通信模块为第一类无线通信模块，所述第三通信模块与所述第四通信模块为通信方式异于第一类无线通信模块的第二类无线通信模块。

优选的，所述第一通信模块和所述第二通信模块为无线电电台通信模块。

优选的，所述第三通信模块与所述第四通信模块为移动蜂窝网络通信模块、蓝牙通信模块、wifi通信模块或射频通信模块。

优选的，所述第一控制模块包括第一控制开关，所述第二控制模块包括第二控制开关，所述第一控制开关连接于所述第三通信模块用于控制所述第三通信模块的开启和关闭，所述第二控制模块连接于所述第四通信模块并用于控制所述第四通信模块的开启和关闭。

优选的，所述第一控制模块和所述第二控制模块还用于判断所述第一通信模块与所述第二通信模块的通信是否稳定，当所述第一通信模块与所述第二通信模块的通信不稳定时，所述第一控制开关开启所述第三通信模块，第二控制开关开启所述第四通信模块。

优选的，所述第一控制模块和所述第二控制模块还用于在所述第一通信模块与所述第二通信模块的通信不稳定时，对所述移动站的定位坐标进行校正。

优选的，所述第一通信模块包括第一通信天线，所述第二通信模块包括第二通信天线。

优选的，所述第一通信模块为无线电电台发射器，所述第二通信模块为无线电电台接收器；所述第三通信模块和所述第四通信模块均为移动通信模块。

优选的，所述移动站设于室外机器人，所述基站设于为所述室外机器人充电的充电站。

优选的，所述定位系统包括多个所述移动站，所述基站的所述第一通信模块与每个所述移动站的所述第二通信模块分别通信连接，所述基站的所述第三通信模块与每个所述移动站的所述第四通信模块分别通信连接。

本发明还提供：一种自动工作系统，其包括室外机器人和上述任一项所述的定位系统，所述定位系统的所述移动站设于所述室外机器人。

优选的，所述自动工作系统包括多个所述室外机器人，多个所述室外机器人上的所述移动站分别与所述定位系统的所述基站通信连接。

优选的，所述自动工作系统还包括充电站，所述定位系统的所述基站设于所述充电站。

本发明还提供：一种室外机器人，所述室外机器人上设有移动站，所述移动站包括第二控制模块、第二通信模块和第四通信模块，所述第二控制模块均连接于所述第二通信模块和所述第四通信模块，所述第二通信模块和所述第四通信模块择一工作实现与基站的通信连接，或者所述第二通信模块连续工作，且所述第四通信模块间断工作。

优选的，所述第二通信模块为无线电电台通信模块，所述第四通信模块为移动蜂窝网络通信模块、蓝牙通信模块、wifi通信模块或射频通信模块。

优选的，所述第二控制模块包括第二控制开关，用于控制所述第四通信模块的开启和关闭。

优选的，所述第二通信模块包括第二通信天线。

本发明还提供：一种导航系统，包括基站和可在工作区域内移动的室外机器人，所述室外机器人安装有卫星导航装置，还包括：设置于所述室外机器人与所述基站之间的信号中继器，用于接收所述基站发送的偏差修正数并将所述偏差修正数发送至所述卫星导航装置；所述卫星导航装置用于在接收到所述偏差修正数后根据所述偏差修正数控制所述室外机器人的移动。

以上所述导航系统，在工作区域与基站之间设置信号中继器，基站产生的修正数可经信号中继器发送至室外机器人，使室外机器人及时接收修正数，准确定位其自身的定位坐标，按照指定的路径移动，避免路径误差并提高割草效率。

优选的，所述基站包括：信号接收模块，用于接收卫星信号；计算模块，用于根据所述信号接收模块接收的卫星信号计算对应的偏差修正数；以及信号发送模块，用于将所述偏差修正数发送出去。

优选的，所述信号中继器包括：中转接收模块，用于接收信号发送模块发送的偏差修正数；信号放大模块，用于将所述中转接收模块接收的包含所述偏差修正数的信号进行放大；及转发模块，用于将偏差修正数转发出去。

优选的，所述卫星导航装置包括：导航接收模块，用于接收所述转发模块发送的偏差修正数；定位模块，用于根据所述偏差修正数定位所述室外机器人的位置坐标；控制模块，用于根据所述位置坐标控制所述室外机器人移动。

优选的，所述卫星信号包括gps信号和北斗导航信号、欧洲的galileo信号、俄罗斯的glonass信号等。

优选的，所述信号中继器设置于所述工作区域内。

优选的，所述信号中继器位于所述卫星导航装置和基站之间。

优选的，所述基站的海拔高度高于所述卫星导航装置的海拔高度。

优选的，所述基站具有固定的位置。

附图说明

以上所述的本发明的目的、技术方案以及有益效果可以通过下面附图实现：

图1是本发明的精确定位系统的模块示意图。

图2是图1所示精确定位系统应用场景示意图。

图3是本发明的第一实施例的基站模块示意图。

图4是图3所示实施例的基站的布置场景示意图。

图5是本发明的一实施例的安装座结构模块图及其与其他模块的连接关系示意图

图6是本发明的第二实施例的基站的布置场景示意图。

图7是图6所示实施例的安装支架结构示意图。

图8是本发明的第三实施例的基站的布置场景示意图。

图9是本发明的第四实施例的基站模块示意图。

图10是图9所示实施例的基站的布置场景示意图。

图11是本发明的第五实施例的基站模块示意图。

图12是本发明的第六实施例的基站模块示意图。

图13是本发明的第七实施例的示意图；

图14是图13所示定位系统的部分结构示意图；

图15是本发明的第七实施例的定位系统的定位方法的流程图。

图16是本发明的第九实施例的示意图。

具体实施方式

图1是本发明的精确定位系统的模块示意图。如图1所示，精确定位系统包括基站100和移动站200。基站100接收卫星定位系统(s1、s2、s3…sn)所发射的射频信号，并且将该射频信号处理生成定位参考数据传输给移动站200。移动站200接收卫星定位系统(s1、s2、s3…sn)所发射的射频信号和基站100所传输的定位参考数据，处理并获得移动站的精确定位数据。

在本实施例中，基站100包括第一天线110、第一通信模块120、第一控制模块130。第一控制模块130分别与第一天线110和第一通信模块120通信连接。第一天线110用于接收卫星定位系统(s1、s2、s3…sn)所发射的射频信号，并且传输给第一控制模块130。第一控制模块130基于所接收的射频信号处理生成定位参考数据。第一控制模块130通过第一通信模块120将定位参考数据无线传输给移动站200。

移动站200包括第二天线210、第二通信模块220、第二控制模块230。第二控制模块230分别与第二天线210和第二通信模块220通信连接。移动站200通过第二天线210接收卫星定位系统(s1、s2、s3…sn)所发射的射频信号，并且传输给第二控制模块230。移动站200通过第二通信模块220接收基站100所传输的定位参考数据并且传输给第二控制模块230。第二控制模块230根据定位参数数据和第二天线210所接收的射频信号按照预定算法处理获得移动站200的精确定位数据。预定算法为dgps系统中常用的差分定位算法，具体如伪距定位算法、载波相位定位算法等。

图2是图1所示精确定位系统应用场景示意图。在本实施例中，精确定位系统应用于室外机器人400的定位场景。室外机器人400具体为智能割草机、智能洒水车、智能多功能移动平台等自移动和自工作机器人。移动站200设置在室外机器人400上，跟随室外机器人400移动，用于精确定位室外机器人400的位置。基站100可固定设置在室外机器人400的工作区域3内的某一位置。在本实施例中，为了确保定位系统的高精度，室外机器人400在工作区域内移动的过程中，移动站200离基站100的最远距离小于等于100千米。在本实施例中，室外机器人400具体为一智能割草机、工作区域3具体为用户的庭院区域。精确定位系统主要用于辅助智能割草机在庭院区域内进行定位，进而智能割草机能够识别庭院区域的边界、智能割草机能够在庭院区域内实施路径规划等与定位相关的功能。在庭院区域内，通常存在房屋、树木、灌木丛等信号遮蔽体1，从而影响基站100或/和移动站200对卫星定位系统的信号接收范围，对移动站200或/和基站100所固有的卫星接收角度形成遮挡或部分遮挡。在本发明中，以庭院区域中常见的房屋作为信号遮蔽体1为例进行阐述。

第一天线110具有固定的接收角度，卫星定位系统中的卫星s1、s2、s3…sn只有运行至第一天线110的接收角度范围之内，第一天线110才能接收到处于该接收角度范围之内的卫星所发射的射频信号。继续参考图1和图2。在该实施例中，基站100还包括天线位置调整装置140。天线位置调整装置140可调整地设置第一天线110的位置。通过天线位置调整装置140的调整，可避免信号遮蔽体1对第一天线110对卫星定位系统中的信号接收范围的遮挡情况，从而使得室外机器人400在工作区域3内的大部分位置移动的过程中，移动站200的第二天线210和基站100的第一天线110共同接收卫星定位系统中的卫星数量大于等于预定数量。

卫星定位系统包括美国系统gps(全球定位系统)，俄罗斯系统glonass(全球轨道导航卫星系统)，欧洲的galileo(伽利略系统)或中国的北斗系统中的一种或者任意多种的组合。在本发明的实施例中，第一天线110和第二天线210所接收信号的共星可以为上述卫星定位系统中任意一个相同卫星所发射的射频信号。

在该实施例中，移动站200的第二天线210和基站100的第一天线110共同接收卫星定位系统中的卫星数量至少大于等于4颗，优选的共星数量为6颗。

继续参考图2，在该实施例中，室外机器人400的工作系统一般在庭院区域配备为室外机器人400提供电能的充电站。正常庭院场景中，由于充电站的电源一般需要从用户房屋牵出，为了避免牵过长的电源线所引入的麻烦，充电站通常设置在房屋附近1米左右或之内。

在本实施例中，为了解决基站100的能量需求，基站100设置在充电站处。充电站提供基站100的能量需求。移动站200的能量需求由室外机器人400所携带的能量单元提供。在基站100设置在充电站处的实施例中，第一控制模块130可以集成至充电站上的控制模块上；第一通信模块120可以与充电站的无线通信模块共用。

图3是本发明的第一实施例的基站模块示意图。如图3所示，在该实施例中，天线位置调整装置140具体包括安装座141。基站100包括天线组件103，与天线组件103连接且用于固定天线组件103位置的安装座141，与天线组件103分离设置的基站本体101，连接于天线组件103与基站本体101之间的电缆150。在该实施例中，天线组件103包括第一天线110和壳体112，第一天线110设置在壳体112内。安装座141与壳体112连接，用于调整第一天线110的位置。基站本体101包括第一控制模块130和第一通信模块120。第一天线110和第一控制模块130通过电缆150电性连接。优选的，电缆150具有抗干扰的屏蔽层。电缆150的具体长度视第一天线110离基站本体101的具体距离而定。

图4是图3所示实施例的基站的布置场景示意图。如图4所示，基站本体101设置在充电站处，天线组件103通过安装座141安装至信号遮蔽体1的设定位置处。根据天线组件103的自身高度及信号遮蔽体1的具体情形，设定位置可相应性地变化，只需第一天线110的接收角度范围不再受到信号遮蔽体1的遮挡即可。在该实施例中，设定位置位于信号遮蔽体1的顶部，即房屋的屋顶。

图5是本发明的一实施例的安装座结构模块图及其与其他模块的连接关系示意图。如图5所示，安装座141包括安装单元1411，以及与安装单元1411相连的座连单元1413。安装单元1411主要用于配接至信号遮蔽体1上，具体结构为常见的安装结构，如吸盘结构、挂架结构、卡扣结构、螺钉固定结构或其他可以进行固定位置安装的结构。座连单元1413主要作为中间桥梁，连接安装单元1411和内设第一天线110的壳体112。座连单元1413的具体结构可根据安装结构不同而适应性地变化。

在该实施例中，通过安装座141将第一天线110安装在设定位置，使得信号遮蔽体1不再对第一天线110的接收范围造成遮蔽。该方案有效地提高了移动站200和基站100之间的共星概率，使得两者的共星数量能够达到预定数量，从而满足差分定位算法所需的共星条件，提高高精度定位系统的可靠性和精确性。

图6是本发明的第二实施例的基站100的布置场景示意图，与第一实施例的差异在于，设定位置位于信号遮蔽体1的墙体外侧，即房屋的外墙上。壳体112包括安装支架610，安装支架610的一端与安装座141连接，另一端与第一天线110连接，使第一天线110由墙体外侧向外且向上延伸，以使第一天线110的接收角度范围不受到信号遮蔽体1的遮挡。

本实施例中，安装支架610连接安装座141的一端固定，具体的，由支架墙体固定片620固定。安装支架610包括向外延伸的第一部分611和向上延伸的第二部分612，呈l型。安装支架610还包括调节机构613，第二部分612通过调节机构613相对第一部分611转动。具体参考图7，调节机构613为支架活动关节，安装支架610的第一部分611由支架墙体固定片620固定于墙体，向房屋外侧延伸。安装支架610的第二部分612连接第一天线110，第二部分612可通过支架活动关节相对第一部分611转动，通过调节第二部分612相对第一部分611的倾斜角度，可调节第一天线110的接收角度，如此使得第一天线110的安装更灵活，能够适应不同形状的信号遮蔽体1。

如图8所示，本发明的第三实施例中，安装支架610包括至少两个子支架，子支架首尾相连。具体的，安装支架610包括两个l型的子支架，即第一子支架614和第二子支架615，子支架之间能够通过配接结构616互连。多个子支架互连使得第一天线110能够进一步向外且向上延伸，从而能够更好的接收卫星信号。

图9是本发明的第四实施例的基站模块示意图。在该实施例中，天线位置调整装置140具体包括伸缩杆143。伸缩杆143可伸缩地调整自身高度。基站100包括天线组件103，与天线组件103分离设置的基站本体101，物理连接于天线组件103和基站本体101之间的伸缩杆143，电性连接于天线组件103与基站本体101之间的电缆150。天线组件103包括第一天线110和壳体112，第一天线110设置在壳体112内。基站本体101包括第一控制模块130和第一通信模块120。第一天线110和第一控制模块130通过电缆150电性连接。伸缩杆143一端连接壳体112，另一端连接基站本体101。优选的，天线位置调整装置140还包括高度调节机构145。高度调节机构145与伸缩杆143连接，可调节地设定伸缩杆143的高度。伸缩杆143具体可以为多连接杆结构、多伸缩套杆结构或其他高度可变的结构杆。高度调节机构145可以为螺母锁紧结构、凸凹锁定配合结构或其他可调节锁紧结构。

图10是图9所示实施例的基站的布置场景示意图。如图10所示，基站本体101和天线组件103都设置在充电站处。根据信号遮蔽体1的高度h1、第一天线的接收角度α以及基站本体101距离信号遮蔽体1的水平距离d1，伸缩杆143可设定至理想高度。具体的计算公式如下所示：h2＝h1-d1*cotβ,其中β＝(180°-α)/2。伸缩杆143的高度按照上述设置成h2，则可使得信号遮蔽体1不再对第一天线110的接收角度范围造成遮蔽。优选的，伸缩杆143的最大高度大于等于0.5米，具体可以为7米、10米等。

在另一实施例中，在伸缩杆143的高度固定时，根据信号遮蔽体1的高度h1、第一天线的接收角度α，天线组件103可以设置至离信号遮蔽体的理想水平距离。具体的计算公式如下所示：d1＝(h1-h2)*cotβ，其中β＝(180°-α)/2。天线组件103按照上述公式设定至大于等于d1的理想水平距离位置处，则可使得信号遮蔽体1不再对第一天线110的接收角度范围造成遮蔽。

图11是本发明的第五实施例的基站模块示意图。如图11所示，在该实施例中，基站100还包括能源模块160。能源模块160解决基站100的能量需求。能源模块160可以为太阳能转换器，通过接收太阳能并且将太阳能转换成基站100所需的能量。能量模块160也可为电池，如镍镉电池、锂电池、干电池等便携式电能设备。当然，能源模块160可以同时包括太阳能转换器、便携式电能设备。

在该实施例中，基站100具备自己的能源提供模块。基站100无需如图3至图5所示实施例通过天线组件和基站本体进行分离式设计，如图11所示的基站100可以整体式设计。整体式基站100由天线位置调整装置140安装至充电站以外的位置。如图3至图5所示实施例，通过天线组件和基站本体进行分离式设计的基站100，基站本体101不再受限于由充电站提供能量需求，基站本体101可以设置在充电站以外的位置。

具体地，基站100通过天线位置调整装置140设置在信号遮蔽体1的设定位置处。参考图3和图4实施例，基站100通过安装座141安装至信号遮蔽体1的设定位置。设定位置具体的选择规则如同上文所述。

具体地，参考上述天线组件103的理想水平距离设置的实施例，基站100在无伸缩杆143或伸缩杆143高度固定时，基站100可采用计算公式d1＝(h1-h2)*cotβ，其中β＝(180°-α)/2，设定在离信号遮蔽体1的理想水平距离处。当然，在该实施例中，基站100已不受能源提供的限制，其设定在工作区域的位置更加灵活，可以为远离信号遮蔽体1的某一位置。

图12是本发明的第六实施例的基站模块示意图。基站100包括第一天线110、第一通讯模块120、第一控制模块130和天线位置显示装置170。天线位置显示装置170包括用于提醒用户的信息提示单元，在第一天线110的位置不满足预设条件时，信息提示单元输出提醒用户改变所述基站位置或所述第一天线位置的提示示信息。

预设条件具体可以为第一天线110的理想高度。基站100包括高度传感器，用于检测第一天线110的实际高度。第一控制模块130预设理想高度值或理想高度值范围或者预设理想高度计算公式，比较实际高度是否符合理想高度值或理想高度值范围，当比较结果不满足时，信息提示单元输出提示信息。

预设条件具体可以为第一天线110距离信号遮蔽体1的理想水平距离。基站100包括水平距离传感器，用于检测第一天线110离信号遮蔽体1的实际水平距离。第一控制模块130预设理想水平距离值或理想水平距离值范围或者预设理想水平距离计算公式，比较实际水平距离是否符合理想水平距离值或理想水平距离值，当比较结果不满足时，信息提示单元输出提示信息。

预设条件具体可以为第一天线110所能接收到卫星定位系统中卫星的个数。当卫星的个数不足预设数量时，信息提示单元输出提示信息。

信息提示单元输出的提示信息可以为声信号、光信号或者文字信号或者三者组合。天线位置显示装置170通过发出提示信息可以提醒用户第一天线110所设置的位置是否合适。当第一天线110的接收角度被信号遮蔽体1遮挡，容易降低移动站和基站共星数量的概率时，天线位置显示装置170发出提示信息。当提示信息为文字信号时，文字信号包括第一天线110的理想高度值或者第一天线110距离信号遮蔽体的理想水平距离。用户可按照文字信号所显示的内容，选取第一天线110或者基站100的安装位置。

基站100设有天线位置指示装置的实施例，可以与本文所述基站100设有天线位置调整装置的实施例和基站100设有能源模块的实施例，结合形成相应新的实施例。由于新的实施例的安装原理及结构，提示信息结构及原理与上文单独的实施例类似，本文不再赘述。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在两者之间的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在两者之间的元件。

请参阅图13和图14，本发明第七实施例中的定位系统包括基站100和移动站200，基站100上设有第一控制模块130、第一通信模块120和第三通信模块320，第一通信模块120和第三通信模块320均连接于第一控制模块130，移动站200上设有第二控制模块230、与第一通信模块120通信连接的第二通信模块220和与第三通信模块320通信连接的第四通信模块420，第二控制模块230均连接于第二通信模块220和第四通信模块420，第四通信模块420与第三通信模块320的通信连接及第二通信模块220与第一通信模块120的通信连接择一地接通，或者第四通信模块420与第三通信模块320的通信连接间断地接通，且第二通信模块220与第一通信模块120的通信连接连续接通，以确定移动站200的位置。该定位系统在定位过程中，基站100和移动站200从卫星获取坐标信息，并通过将第一通信模块120与第二通信模块220或第三通信模块320与第四通信模块420的通信连接，移动站200获得基站100的坐标信息，并通过计算得到移动站200的精确坐标，实现定位。具体地，第一控制模块130和第二控制模块230可为plc或单片机，并可通过第二控制模块230计算移动站200的精确坐标；具体地，基站100为dgps基站，移动站200为dgps移动站。

本定位系统中，由于可选择第四通信模块420与第三通信模块320的通信连接或第二通信模块220与第一通信模块120的通信连接，因此可根据实际情况使用相应的通信方式，保证通信质量，可提高定位精度。

在本实施例中，基站100还包括获取基站100的上述坐标信息的第一定位模块，移动站200还包括获取移动站200的上述坐标信息的第二定位模块。具体地，第一定位模块和第二定位模块均为gps模块，以分别获取基站100和移动站200的坐标信息，基站100的坐标信息通过第一通信模块120或第三通信模块320发送给移动站200。

在本实施例中，第一通信模块120和第二通信模块220为第一类无线通信模块，第三通信模块320与第四通信模块420为通信方式异于第一类无线通信模块的第二类无线通信模块。具体地，第一通信模块120和第二通信模块220为无线电电台通信模块；第三通信模块320与第四通信模块420为移动蜂窝网络通信模块、蓝牙通信模块、wifi通信模块或射频通信模块等通信模块。具体地，第三通信模块320与第四通信模块420可为2g、3g或4g移动通信模块。由于无线电电台通信的方式进行数据传输时，在空旷的环境下进行小范围大量数据传输时具有成本低的优点，但无线电电台信号传输时遇到信号遮蔽体1会衰减，基站100与移动站200的通信由于信号衰减的原因导致数据通信不稳定，导致定位精度降低，而移动通信传输距离远，障碍物穿透能力强，但大量数据传输时成本较高。本定位系统在正常通信时采用无线电电台通信模式，当无线电电台通信因信号遮蔽体1等原因通信不稳定时，可切换为移动蜂窝网络通信，既降低了通信成本，又提高了定位精度。

可以理解，智能割草机的生产商或经销商可提供上述第二类无线通信模块实现通信的非无线电电台的通信网络，使得位于该通信网络下的基站100能够与移动站200通过第三通信模块320和第四通信模块420实现通信。

在本实施例中，第一控制模块130包括第一控制开关，第二控制模块230包括第二控制开关，第一控制开关连接于第三通信模块320用于控制第三通信模块320的开启和关闭，第二控制模块230连接于第四通信模块420并用于控制第四通信模块420的开启和关闭。具体地，当第一通信模块120与第二通信模块220的通信不稳定时，第一控制开关开启第三通信模块320，第二控制开关开启和第四通信模块420使其与第三通信模块320通信连接；当第一通信模块120与第二通信模块220的通信稳定时，第一控制开关关闭第三通信模块320，第二控制开关关闭第四通信模块420使其与第三通信模块320通信断开。可以理解，第一控制开关和第二控制开关还可在开启第三通信模块320和第四通信模块420的同时分别关闭第一通信模块120与第二通信模块220，在关闭第三通信模块320和第四通信模块420的同时分别开启第一通信模块120与第二通信模块220。可以理解，第一通信模块120与第二通信模块220也可始终不关闭。

在本实施例中，第一控制模块130和第二控制模块230还用于判断第一通信模块120与第二通信模块220的通信是否稳定。具体地，第一控制模块130可连接于第一通信模块120，第二控制模块230可连接于第二通信模块220，当第一通信模块120(或第二通信模块220)感应不到第二通信模块220(或第一通信模块120)的信号，或信号较弱时，第一控制模块130和第二控制模块230判断通信不稳定，此时即可控制第一控制开关和第二控制开关分别开启第三通信模块320和第四通信模块420。

在本实施例中，第一控制模块130和第二控制模块230还用于在第一通信模块120与第二通信模块220的通信不稳定时，对移动站200的定位坐标进行校正。

请参阅图14，在本实施例中，第一通信模块120包括第一通信天线121，第二通信模块220包括第二通信天线221。具体地，第一通信模块120为无线电电台发射器，第二通信模块220为无线电电台接收器。具体地，第三通信模块320和第四通信模块420均为移动蜂窝网络通信模块、蓝牙通信模块、wifi通信模块或射频通信模块，通过非无线电电台的网络进行通信。更具体地，第三通信模块320和第四通信模块420均为2g、3g或4g移动蜂窝网络通信模块，其包括sim卡。工作时，第一通信模块120通过第一通信天线121发送无线电电台信号，第二通信模块220通过第二通信天线221接收该无线电电台信号，移动站200通过第一通信模块120和第二通信模块220根据该无线电电台信号定位，当移动站200到达有信号遮蔽体1的位置时，无线电电台信号衰减严重或被阻隔，第二通信模块220接收的无线电电台信号不稳定或接收不到无线电电台信号，导致移动站200的定位不精确，这时，第一控制开关和第二控制开关分别开启第三通信模块320和第四通信模块420，通过2g、3g或4g网络通信的方式通信，对移动站200的定位坐标进行校正，提高定位精度。当第二通信模块220接收到正常的无线电电台信号时，第一控制开关和第二控制开关分别关闭第三通信模块320和第四通信模块420。

可以理解，第三通信模块320也可包括第三通信天线，第四通信模块420也可包括第四通信天线。工作时，第三通信模块320通过第三通信天线发送信号，第四通信模块420通过第四通信天线接收信号。

在另一实施例中，定位系统包括多个移动站200，基站100的第一通信模块120与每个移动站200的第二通信模块220分别通信连接，基站100的第三通信模块320与每个移动站200的第四通信模块420分别通信连接。具体地，在一定范围内(例如一个小区)的用户共用同一个基站100，多个用户的移动站200分别与该基站100通信连接，实现一个基站100同时与多个移动站200配合进行定位，降低了整个定位系统的成本。

在本实施例中，移动站200设于室外移动机器人400，定位系统的基站100设于用于为室外移动机器人400充电的充电站。具体地，室外移动机器人400可为智能割草机。

本发明还提供一种自动工作系统，其包括室外移动机器人400和上述定位系统，定位系统的移动站200设于室外移动机器人400。

在另一实施例中，自动工作系统可包括多个室外移动机器人400，多个室外移动机器人400上的移动站200分别与定位系统的基站100通信连接。具体地，在一定范围内(例如一个小区)的用户共用同一个基站100，多个用户的室外移动机器人400的移动站200分别与该基站100通信连接，实现一个基站100同时与多个室外移动机器人400配合进行定位，降低了整个自动工作系统的成本。

在另一实施例中，自动工作系统还包括充电站，定位系统的基站100设于充电站。

本发明还提供一种室外移动机器人400，室外移动机器人400上设有上述移动站200，移动站200包括第二控制模块230、第二通信模块220和第四通信模块420，第二控制模块230均连接于第二通信模块220和第四通信模块420，第二通信模块220和第四通信模块420择一工作实现与基站100的通信连接，或者第二通信模块220连续工作，且第四通信模块420间断工作。

本室外移动机器人400中，由于可选择第四通信模块420或第二通信模块220工作，因此可根据实际情况使用相应的通信方式，保证通信质量，可提高定位精度。

在本实施例中，移动站200还包括获取移动站200的上述坐标信息的第二定位模块。具体地，第二定位模块为gps模块，以获取移动站200的坐标信息。

本实施例中，第二通信模块220为无线电电台通信模块，第四通信模块420为移动蜂窝网络通信模块、蓝牙通信模块、wifi通信模块或射频通信模块等通信模块。具体地，第四通信模块420可为2g、3g或4g移动通信。由于无线电通信的方式进行数据传输时，在空旷的环境下进行小范围大量数据传输时具有成本低的优点，但无线电电台信号传输时遇到信号遮蔽体1会衰减，基站100与移动站200的通信由于信号衰减的原因导致数据通信不稳定，导致定位精度降低，而移动通信传输距离远，障碍物穿透能力强，但大量数据传输时成本较高。本定位系统在正常通信时采用无线电电台通信模式，当无线电电台通信因信号遮蔽体1等原因通信不稳定时，可切换为移动蜂窝网络通信，既降低了通信成本，又提高了定位精度。

本实施例中，第二控制模块230包括第二控制开关，用于控制第四通信模块420的开启和关闭。具体地，第二通信模块220的通信不稳定时，第二控制开关开启第四通信模块420工作。

在本实施例中，第二控制模块230还用于判断第二通信模块220的通信是否稳定。具体地，第二通信模块220感应不到信号，或信号较弱时，第二控制模块230判断通信不稳定，此时即可控制第二控制开关开启第四通信模块420。

在本实施例中，第二控制模块230还用于在第二通信模块220的通信不稳定时，对移动站200的定位坐标进行校正。

在本实施例中，第二通信模块220包括第二通信天线221。具体地，第二通信模块220为无线电电台接收器。具体地，第四通信模块420为移动通信模块。

请参阅图15，本发明还提供一种定位系统的定位方法，定位系统包括基站100和移动站200，基站100上设有第一通信模块120和第三通信模块320，移动站200上设有第二通信模块220和第四通信模块420，该定位系统的定位方法包括：

s1100，开启第一通信模块120和第二通信模块220通信连接基站100和移动站200；

s1200，判断第一通信模块120和第二通信模块220的通信是否稳定；

若是，返回步骤s1200；若否，执行步骤s1300：开启第三通信模块320和第四通信模块420通信连接基站100和移动站200。

进一步地，该定位系统的定位方法还包括步骤s1300之后的步骤s1400和步骤s1500，步骤s1400为判断第一通信模块120和第二通信模块220的通信是否稳定；若否，返回s1400，若是，执行步骤s1500：关闭第三通信模块320和第四通信模块420，采用第一通信模块120和第二通信模块220通信连接基站100和移动站200。

进一步地，在步骤s1300中，开启第三通信模块320和第四通信模块420时对所述移动站200的定位坐标进行校正。

进一步地，s1300步骤还包括：关闭第一通信模块120和第二通信模块220。当然，由于第一通信模块120和第二通信模块220的通信成本并不高，因此开启第三通信模块320和第四通信模块420的同时也可不关闭第一通信模块120和第二通信模块220。

本发明还提供第八实施例的定位系统，在第八实施例中，定位系统与第七实施例中的定位系统的区别在于，其不包括第一通信模块120和第二通信模块220。也就是说，定位系统包括基站100和移动站200，基站100上设有第一控制模块130和第三通信模块320，第三通信模块320连接于第一控制模块130，移动站200上设有第二控制模块230和与第三通信模块320通信连接的第四通信模块420，第二控制模块230连接于第四通信模块420，第四通信模块420与第三通信模块320的通信连接，以确定移动站200的位置。该定位系统在定位过程中，基站100和移动站200从卫星获取坐标信息，并通过将第三通信模块320与第四通信模块420的通信连接，移动站200获得基站100的坐标信息，并通过计算得到移动站200的精确坐标，实现定位。具体地，第一控制模块130和第二控制模块230可为plc或单片机，并可通过第二控制模块230计算移动站200的精确坐标；具体地，基站100为dgps基站，移动站200为dgps移动站。

在本实施例中，第三通信模块320与第四通信模块420为移动蜂窝网络通信模块、蓝牙通信模块、wifi通信模块或射频通信模块等通信模块。更具体地，第三通信模块320与第四通信模块420可为2g、3g或4g移动通信。本实施例中，由于第三通信模块320与第四通信模块420采用2g、3g或4g移动通信，传输距离远，障碍物穿透能力强，即使遇到障碍物也能保证定位精度。

本实施例中，第三通信模块320可包括第三通信天线，第四通信模块420可包括第四通信天线。工作时，第三通信模块320通过第三通信天线发送信号，第四通信模块420通过第四通信天线接收信号。

在本实施例中，定位系统包括多个移动站200，基站100的第三通信模块320与每个移动站200的第四通信模块420分别通信连接。

在本实施例中，移动站200设于室外移动机器人400，定位系统的基站100设于用于为室外移动机器人400充电的充电站。具体地，室外移动机器人400可为智能割草机。

本发明还提供另一实施例的自动工作系统，其包括室外移动机器人400和第八实施例的定位系统，定位系统的移动站200设于室外移动机器人400。

在另一实施例中，自动工作系统可包括多个室外移动机器人400，多个室外移动机器人400上的移动站200分别与定位系统的基站100通信连接。

在另一实施例中，自动工作系统还包括充电站，定位系统的基站100设于充电站。

本发明还提供另一实施例的室外移动机器人400，室外移动机器人400上设有移动站200，移动站200包括第二控制模块230和第四通信模块420，第二控制模块230连接于第四通信模块420，第四通信模块420与基站100的通信连接。

在本实施例中，第四通信模块420为移动蜂窝网络通信模块、蓝牙通信模块、wifi通信模块或射频通信模块等通信模块。更具体地，第四通信模块420可为2g、3g或4g移动通信。本实施例中，由于第四通信模块420采用2g、3g或4g移动通信，传输距离远，障碍物穿透能力强，即使遇到障碍物也能保证定位精度。

本实施例中，第四通信模块420可包括第四通信天线。工作时，第四通信模块420通过第四通信天线接收信号。

如图16所示，本发明第九实施例中，本实施例的导航系统包括基站100和可在工作区域内(即边界线300内)移动的室外移动机器人400，室外移动机器人400安装有卫星导航装置，其中，导航系统还包括：

设置于室外移动机器人400与基站100之间的信号中继器500，用于接收基站100发送的偏差修正数并将偏差修正数发送至卫星导航装置；

卫星导航装置用于在接收到偏差修正数后根据偏差修正数控制智能割草机的移动。

以上导航系统，在工作区域与基站之间设置信号中继器，基站产生的修正数可经信号中继器发送至智能割草机，使智能割草机及时接收修正数，准确定位其自身的定位坐标，按照指定的路径移动，避免路径误差并提高割草效率。

信号中继器500可以设置在工作区域(边界线300)内，通常信号中继器位于所述卫星导航装置和基站之间，且信号中继器与卫星导航装置之间、信号中继器与基站之间均没有障碍物，以保障信号中继器500可以稳定地接收基站100发送的信号，并可稳定地向室外移动机器人400发送稳定的信号。

其中，基站100包括有：信号接收模块，用于接收卫星信号；计算模块，用于根据信号接收模块接收的卫星信号计算对应的偏差修正数；以及信号发送模块，用于将偏差修正数发送出去。通常，为便于偏差修正数的发送，基站的海拔高度高于卫星导航装置的海拔高度，且基站具有固定的位置。

信号中继器500起到将基站发射的信号转发至智能割草机的作用，可以将基站发送的包含修正数的信号无损地发送至智能割草机的导航接收模块，为此，信号中继器包括：中转接收模块，用于接收信号发送模块发送的偏差修正数；信号放大模块，用于将中转接收模块接收的包含所述偏差修正数的信号进行放大；及转发模块，用于将偏差修正数转发出去。

智能割草机的卫星导航装置在接收到修正数后，需要根据修正数准确定位自身的坐标位置，使智能割草机准确移动，提高割草效率，为此，卫星导航装置包括：导航接收模块，用于接收转发模块发送的偏差修正数；定位模块，用于根据偏差修正数定位智能割草机的位置坐标；控制模块，用于根据位置坐标控制智能割草机移动。

本实施例中，卫星信号可以为gps信号、北斗导航信号、欧洲的galileo信号、俄罗斯的glonass信号等等导航定位信号。

本发明不局限于所举的具体实施例结构，基于本发明构思的结构和方法均属于本发明保护范围。