割草机的导航方法、导航系统及存储介质

技术领域

本发明是关于割草机的导航技术领域，特别是关于一种割草机的导航方法、导航系统及存储介质。

背景技术

智能割草机可以自动执行割草任务，并可以在电量不足时自动回归充电桩充电。目前智能割草机回归充电桩的方式主要有两种。一种为沿边界行走回归。由于智能割草机的充电桩一般位于智能割草机的工作区域边界，因此智能割草机沿边界行走可以回归充电桩。显然，这种沿边界行走回归方式的回归引导效率较低。另一种回归充电桩的方式为沿引导线回归。然而，沿引导线回归方式需要额外布设引导线，从而影响了智能割草机的易用性。所以不管上述哪一种回归方式都会带来较大的计算量和导航实现复杂的问题。

的技术问题公开于该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域一般技术人员所公知的现有技术。

发明内容

本发明的目的在于提供一种割草机的导航方法、导航系统及存储介质，其能够提高割草机回归效率，且计算量低、导航实现简单。

为实现上述目的，本发明的实施例提供了一种割草机的导航方法，包括：

以割草机的当前位置建立坐标系；

获取割草机上的第一定位点至基站的参考点的距离以及割草机上的第二定位点至基站的参考点的距离，所述第一定位点和第二定位点位于割草机的前端和后端，所述割草机的前端指向割草机的移动方向；

基于所述第一定位点和第二定位点的位置坐标确定割草机相对于基站的位置及运动方向，引导割草机移动至目标位置。

在本发明的一个或多个实施方式中，所述以割草机的当前位置建立坐标系，包括：

确定所述第一定位点和第二定位点的连线的中垂线；

以该连线和中垂线建立坐标系，并以连线和中垂线的交点作为割草机当前的位置坐标。

在本发明的一个或多个实施方式中，所述获取割草机上的第一定位点至基站的参考点的距离以及割草机上的第二定位点至基站的参考点的距离，包括：

通过所述割草机上的第一定位点发送第一无线信号至基站的参考点；

通过所述割草机上的第二定位点发送第二无线信号至基站的参考点；

基于所述基站的参考点接收到第一无线信号和第二无线信号后分别形成反射信号至第一定位点和第二定位点，以获取割草机上的第一定位点至基站的参考点的距离以及割草机上的第二定位点至基站的参考点的距离。

在本发明的一个或多个实施方式中，所述基于所述第一定位点和第二定位点的位置坐标确定割草机的位置及运动方向，包括：

获取所述割草机上的第一定位点至基站的参考点之间的第一路径与第一定位点和第二定位点的连线的第一夹角；

基于第一夹角以及第一路径的长度获得基站的参考点相对于第一定位点的坐标。

在本发明的一个或多个实施方式中，所述基于所述第一定位点和第二定位点的位置坐标确定割草机的位置及运动方向，还包括：

获取所述割草机上的第二定位点至基站的参考点之间的第二路径与第一定位点和第二定位点的连线的第二夹角；

基于第二夹角以及第二路径的长度获得基站的参考点相对于第二定位点的坐标，以对基于第一夹角以及第一路径的长度获得的基站的参考点相对于第一定位点的坐标进行校准。

在本发明的一个或多个实施方式中，在所述获取割草机上的第一定位点至基站的参考点的距离以及割草机上的第二定位点至基站的参考点的距离之前，还包括：

可以实时或定时检测所述割草机的回归触发条件是否满足，以判断割草机的回归时机是否到来。

在本发明的一个或多个实施方式中，所述第一无线信号和第二无线信号为超宽带UWB信号、RF信号、红外信号、超声波信号、激光雷达信号或雷达信号。

本发明还公开了一种割草机的导航系统，包括基站和割草机，包括：

建立模块，安装于割草机上，用于以割草机的当前位置建立坐标系；

标签模块，安装于基站上的参考点处；

第一天线模块，安装于割草机上的第一定位点处，用于配合标签模块获取割草机上的第一定位点至基站的参考点的距离；

第二天线模块，安装于割草机上的第二定位点处，用于配合标签模块获取割草机上的第二定位点至基站的参考点的距离；

控制器，安装于割草机或者基站上，用于基于所述第一定位点和第二定位点的位置坐标确定割草机相对于基站的位置及运动方向，引导割草机移动至目标位置。

在本发明的一个或多个实施方式中，所述第一天线模块和第二天线模块安装于割草机的前端和后端，所述割草机的前端指向割草机的移动方向。

本发明还公开了一种存储介质，其上存储有计算机程序指令，其特征在于，所述计算机程序指令被处理器执行时实现所述的导航方法。

与现有技术相比，根据本发明实施方式的割草机的导航方法能够更精准地定位割草机的位置及运动状态，可以直接引导割草机穿过工作区域，以更便捷地回归基站，提高了割草机的回归效率。而且第一定位点、第二定位点和参考点设置的位置的特殊性、极大降低了计算量及实现割草机导航的复杂度。

附图说明

图1是根据本发明一实施方式的割草机的导航方法的流程图；

图2是根据本发明一实施方式的割草机导航的原理示意图；

图3是根据本发明一实施方式的割草机和基站的系统结构框图。

具体实施方式

下面结合附图，对本发明的具体实施方式进行详细描述，但应当理解本发明的保护范围并不受具体实施方式的限制。

除非另有其它明确表示，否则在整个说明书和权利要求书中，术语“包括”或其变换如“包含”或“包括有”等等将被理解为包括所陈述的元件或组成部分，而并未排除其它元件或其它组成部分。

本实施例中的割草机可在工作区域自动执行割草任务，本实施例中的割草机在一定条件下可以自动回归基站，例如，在确认自身电量不足时，割草机可以自动回归基站以对接充电。

如图1所示，根据本发明优选实施方式的一种割草机的导航方法，包括：

S1、以割草机的当前位置建立坐标系。

S2、获取割草机上的第一定位点至基站的参考点的距离以及割草机上的第二定位点至基站的参考点的距离，第一定位点和第二定位点位于割草机的前端和后端，割草机的前端指向割草机的移动方向。

S3、基于第一定位点和第二定位点的位置坐标确定割草机相对于基站的位置及运动方向，引导割草机移动至目标位置。

由此可见，在本实施例中的割草机基于第一定位点和第二定位点的位置坐标确定割草机的位置，从而便捷的引导割草机回归基站位置，而无需沿割草机的工作区域的边界以通过布设引导线来引导割草机移动，从而提高了回归效率，而且也避免因布设引导线影响机器人的易用性。

本实施例通过将第一定位点和第二定位点分别位于割草机的前端和后端，割草机的前端指向割草机的移动方向，从而有利于降低计算量及实现复杂度。

相应的，在本实施例中，基站的参考点可以在基站上的任意处进行选取，较佳的，可选取基站的中心点为参考点。

在本实施例中，可以在第一定位点和第二定位点处分别配置无线模块，在参考点处配置标签。

在本实施例中，在获取割草机上的第一定位点至基站的参考点的距离以及割草机上的第二定位点至基站的参考点的距离之前，还可以实时或定时检测割草机的回归触发条件是否满足，以判断割草机的回归时机是否到来。例如，可以实时或定时检测割草机的剩余电量；当剩余电量低于预设电量值时，可以触发无线模块同步发射第一无线信号和第二无线信号，并触发标签接收第一无线信号和第二无线信号并分别形成反射信号。

如图2所示，C点为基站的参考点，A点和B点为割草机上的第一定位点和第二定位点。并且图2中以A点和B点的连线作为横坐标，A点和B点的连线的中垂线L作为纵坐标，而建立坐标系。在引导割草机回归基站的过程中，A点和B点可实时(或者间歇性地)同步发射无线信号，C点接收、反射信号。

相应的，在步骤S1中，以割草机的当前位置建立坐标系，可以包括确定A点和B点的连线的中垂线L，并以该连线和中垂线L建立坐标系，以连线和中垂线L的交点O作为割草机当前的位置坐标，且该交点O为原点。

相应的，在步骤S2中，获取割草机上的第一定位点至基站的参考点的距离以及割草机上的第二定位点至基站的参考点的距离，包括：通过割草机上的A点发送第一无线信号至基站的C点；通过割草机上的B点发送第二无线信号至基站的C点；基于基站的C点接收到第一无线信号和第二无线信号后分别形成反射信号反射至A点和B点，以获取割草机上的A点至基站的C点的距离以及割草机上的B点至基站的C点的距离。

在本实施例中，第一无线信号和第二无线信号为超宽带UWB信号、RF信号、红外信号、超声波信号、激光雷达信号或雷达信号，本实施例对此不作限定。

相应的，在步骤S3中，基于第一定位点和第二定位点的位置坐标确定割草机的位置及运动方向，包括：获取割草机上的A点至基站的C点之间的第一路径d1与A点和B点的连线的第一夹角α；基于第一夹角α以及第一路径d1的长度获得基站的C点相对于A点的坐标。

具体的，通过在A点处设置第一角度测算模块，以A点和B点的连线为基准线测出第一路径d1与A点和B点的连线之间的第一夹角α。通过已知的A点和B点的连线的长度、原点所在位置、A点与C点之间的第一路径d1的长度以及第一夹角α，根据三角公式，可以计算出C点相对于A点的坐标。

计算公式如下：

假设C点相对于原点的坐标为(x1，y1)；

x1

其中，(x2，y2)为A点相对于原点的坐标，AO为A点到原点的距离；

通过该方程组可求得x1和y1的值，在获得C点相对于原点的坐标后，可根据C点坐标判断割草机所在的位置，并控制割草机往基站方向移动，基站的周围均为入口，即该入口位于基站周围呈环形，从而方便割草机从四面八方均能进入基站。

另外，相应的，基于第一定位点和第二定位点的位置坐标确定割草机的位置及运动方向，还包括：获取割草机上的B点至基站的C点之间的第二路径d2与A点和B点的连线的第二夹角β；基于第二夹角β以及第二路径d2的长度获得基站的C点相对于B点的坐标，以对基于第一夹角α以及第一路径d1的长度获得的基站的C点相对于A点的坐标进行校准。

具体的，通过在B点处设置第二角度测算模块，以A点和B点的连线为基准线测出第一路径d2与A点和B点的连线之间的第一夹角α的角度。通过已知的A点和B点的连线的长度、原点所在位置、B点与C点之间的第二路径d2的长度以及第二夹角β，可以计算出C点相对于B点的坐标，通过此次计算出的C点的坐标可对通过第一夹角α以及第一路径d1的长度计算出的C点的坐标进行校准。同理，该C点的坐标也可以通过上述公式求出。

如图3所示，本发明还公开了一种割草机的导航系统，包括基站和割草机，包括：建立模块10、第一天线模块20、第二天线模块30、控制器40和标签模块50。

建立模块10安装于割草机上，建立模块10用于以割草机的当前位置建立坐标系。具体的，以第一定位点和第二定位点的连线为横坐标，且以该连线的中点的中垂线为纵坐标建立坐标系。

标签模块50安装于基站上的参考点处。

第一天线模块20安装于割草机上的第一定位点处，第一天线模块20用于配合标签模块50获取割草机上的第一定位点至基站的参考点的距离。通过第一天线模块20发射第一无线信号至标签模块50，标签模块50接收第一无线信号并形成反射信号至第一天线模块20。

第二天线模块30安装于割草机上的第二定位点处，第二天线模块30用于配合标签模块50获取割草机上的第二定位点至基站的参考点的距离。通过第二天线模块30发射第二无线信号至标签模块50，标签模块50接收第二无线信号并形成反射信号至第二天线模块30。

控制器40安装于割草机或者基站上，本实施例中将控制器40安装于割草机上，控制器40用于基于第一定位点和第二定位点的位置坐标确定割草机相对于基站的位置及运动方向，引导割草机移动至目标位置。

第一天线模块20和第二天线模块30安装于割草机的前端和后端，割草机的前端指向割草机的移动方向，通过第一天线模块20发射、接收第一无线信号和第二天线模块30发射、接收第二无线信号的时长从而方便确认割草机行进的方向，当然也可以根据第一天线模块20和第二天线模块30的坐标来确认割草机行进的方向。

导航系统还包括第一角度测算模块60和第二角度测算模块70。第一角度测算模块60安装于割草机上的第一定位点处，用于测量第一定位点和第二定位点的连线与第一定位点和参考点的连线的夹角。基于该夹角、第一定位点到参考点的距离、第一定位点到第一定位点和第二定位点的连线的中点的距离以及坐标系确定参考点相对于坐标系所在的坐标。

第二角度测算模块70安装于割草机的第二定位点处，用于测量第一定位点和第二定位点的连线与第二定位点和参考点的连线的夹角。基于该夹角、第二定位点到参考点的距离、第二定位点到第一定位点和第二定位点的连线的中点的距离以及坐标系确定参考点相对于坐标系所在的坐标。

为了描述的方便，描述以上装置时以功能分为各种模块单元分别描述。当然，在其他实施例可以把各模块单元的功能在同一个或多个软件和/或硬件中实现。

本发明还公开了一种存储介质，其上存储有计算机程序指令，计算机程序指令被处理器执行时实现的导航方法。

本实施例是参照根据本书实施例的方法、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，计算设备包括一个或多个处理器(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。

前述对本发明的具体示例性实施方案的描述是为了说明和例证的目的。这些描述并非想将本发明限定为所公开的精确形式，并且很显然，根据上述教导，可以进行很多改变和变化。对示例性实施例进行选择和描述的目的在于解释本发明的特定原理及其实际应用，从而使得本领域的技术人员能够实现并利用本发明的各种不同的示例性实施方案以及各种不同的选择和改变。本发明的范围意在由权利要求书及其等同形式所限定。