專利名稱：室外移動(dòng)機(jī)器人定位系統(tǒng)的標(biāo)定算法的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種室外移動(dòng)機(jī)器人定位系統(tǒng)的標(biāo)定算法，屬于移動(dòng)機(jī)器人定位技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
對(duì)于室外移動(dòng)機(jī)器人的定位問(wèn)題一般采用現(xiàn)在最為先進(jìn)的GPS定位方式，但是眾所周知，GPS定位數(shù)據(jù)包含了難以避免的誤差，其中包括系統(tǒng)誤差，比如衛(wèi)星和接收機(jī)的時(shí)鐘差，星歷誤差，電離層和對(duì)流層延遲誤差等，還包括跟接收機(jī)本身有關(guān)的隨即誤差。因此基于單獨(dú)的GPS定位數(shù)據(jù)只能達(dá)到10米以上的定位精度。為了消除上述誤差，可采用雙 GPS的定位方法，通過(guò)兩個(gè)GPS數(shù)據(jù)進(jìn)行差分以消除上述誤差，可以得到非常精確的經(jīng)度變化量和緯度變化量。但是在轉(zhuǎn)換為經(jīng)度和緯度方向上的位移量時(shí)需要引用移動(dòng)機(jī)器人基站的緯度余弦值。該參數(shù)為一絕對(duì)值，沒(méi)有經(jīng)過(guò)差分處理，具有較大誤差，如果直接引用于定位計(jì)算，將使定位數(shù)據(jù)有效性降低。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是為了解決室外移動(dòng)機(jī)器人雙GPS定位系統(tǒng)的自標(biāo)定問(wèn)題，求解定位系統(tǒng)中具有較大測(cè)量誤差的緯度余弦參數(shù)，為精確計(jì)算移動(dòng)機(jī)器人的具體位置奠定基石出。本發(fā)明解決其技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是室外移動(dòng)機(jī)器人定位系統(tǒng)的標(biāo)定算法，所述的定位系統(tǒng)包括為移動(dòng)機(jī)器人提供充電接口的基站，所述的基站設(shè)置基站電子控制裝置，所述的基站電子控制裝置包括第一微控器，控制充電過(guò)程的充電模塊，與所述的第一微控器連接的第一 GPS模塊、第一無(wú)線串行通信模塊，所述的移動(dòng)機(jī)器人設(shè)置機(jī)器人電子控制裝置，所述的機(jī)器人電子控制裝置設(shè)置第二微控器，與所述的第二微控器連接的人機(jī)界面、行走模塊、環(huán)境感知模塊、任務(wù)執(zhí)行模塊、第二 GPS模塊和第二無(wú)線串行通信模塊；所述的第一 GPS模塊獲得基站定位數(shù)據(jù)，并輸出給所述的第一微控器，所述的第一微控器通過(guò)所述的第一無(wú)線串行通信模塊發(fā)送給所述的第二無(wú)線串行通信模塊；所述的第二 GPS模塊獲得機(jī)器人定位數(shù)據(jù)，并輸出給所述的第二微控器，同時(shí)，所述的第二無(wú)線串行通信模塊將接收的基站定位數(shù)據(jù)傳送給所述的第二微控器，所述的第二微控器設(shè)置標(biāo)定算法，所述的標(biāo)定算法包括以下步驟Sl 當(dāng)所述的移動(dòng)機(jī)器人在所述的基站的位置，所述的第二微控器通過(guò)所述的第二無(wú)線串行通信模塊，記錄所述的第一 GPS模塊獲得的基站定位數(shù)據(jù)( ，Nb)，同時(shí)記錄所述的第二 GPS模塊獲得的機(jī)器人定位數(shù)據(jù)(艮，凡)；S2:所述的移動(dòng)機(jī)器人離開所述的基站開始工作，向任意方向前進(jìn)固定距離D，到達(dá)標(biāo)定位置，所述的第二 GPS模塊獲得實(shí)時(shí)機(jī)器人定位數(shù)據(jù)(ep rO，并發(fā)送給所述的第二微控器，同時(shí)所述的第二微控器通過(guò)所述的第二無(wú)線串行通信模塊，接收所述的第一 GPS 模塊獲得的實(shí)時(shí)基站定位數(shù)據(jù)( ，nb)；
S3 所述的第二微控器計(jì)算所述的移動(dòng)機(jī)器人相對(duì)所述的基站的偏移經(jīng)度偏移 Ae = (~-E》-(eb-Eb)，緯度偏移Δη = (r^-凡)-(nb_Nb)，所述的移動(dòng)機(jī)器人相對(duì)所述的基站的經(jīng)線移動(dòng)距離δ χ = Δθ -R- COsNb,緯線移動(dòng)距離Ay= Δ η · R，所述的R為地球赤道的平均半徑，其中CosNb為所述的基站的緯度余弦，具有較大測(cè)量誤差，需要進(jìn)行標(biāo)定測(cè)量；
S4:所述的第二微控器計(jì)算所述的移動(dòng)機(jī)器人相對(duì)所述的基站的緯線移動(dòng)距離 ΛΥ = Δη·R= [ (Iir-Nr) - (nb_Nb) ] · R，進(jìn)一步得到經(jīng)線移動(dòng)距離 Ar = ^D2-Ay2 ，因此可以求得所述的基站的緯度余弦ec)S7v =t^x=_扣2 —Ay2_。b ^e-R [(er-Er)-(eb-Eb)]-R
本發(fā)明的有益效果主要表現(xiàn)在通過(guò)向任意方向移動(dòng)固定距離，求解基站緯度余弦參數(shù)，具有操作方便，計(jì)算簡(jiǎn)便的優(yōu)點(diǎn)，適用性強(qiáng)。


圖1是系統(tǒng)示意圖2是基站電子控制裝置的原理框圖3是機(jī)器人電子控制裝置的原理框圖4是標(biāo)定算法流程圖。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步描述。
參照?qǐng)D1-4，室外移動(dòng)機(jī)器人定位系統(tǒng)的標(biāo)定算法，所述的定位系統(tǒng)包括為移動(dòng)機(jī)器人13提供充電接口的基站12，所述的移動(dòng)機(jī)器人13在大范圍內(nèi)移動(dòng)工作，因此采用可充電電池作為動(dòng)力源，而所述的基站12提供合適電壓的充電接頭，當(dāng)可充電電池的電量將要耗盡時(shí)，所述的移動(dòng)機(jī)器人13尋找所述的基站12進(jìn)行充電。
所述的基站12設(shè)置基站電子控制裝置，所述的基站電子控制裝置包括進(jìn)行集中處理的第一微控器1，控制充電過(guò)程的充電模塊4，與所述的第一微控器1連接的第一 GPS 模塊2和第一無(wú)線串行通信模塊3。所述的第一 GPS模塊2接收所述的基站12的定位數(shù)據(jù)并發(fā)送給所述的第一微控器1，所述的第一微控器1將基站定位數(shù)據(jù)通過(guò)所述的第一無(wú)線串行通信模塊3發(fā)送給所述的移動(dòng)機(jī)器人13。
所述的移動(dòng)機(jī)器人13設(shè)置機(jī)器人電子控制裝置，所述的機(jī)器人電子控制裝置設(shè)置集中處理的第二微控器5，與所述的第二微控器5連接的人機(jī)界面8、行走模塊9、環(huán)境感知模塊10、任務(wù)執(zhí)行模塊11、第二 GPS模塊6和第二無(wú)線串行通信模塊7。
所述的第二GPS模塊6獲得機(jī)器人定位數(shù)據(jù)，并輸出給所述的第二微控器5，同時(shí)， 所述的第二無(wú)線串行通信模塊7將接收所述的第一無(wú)線串行通信模塊3發(fā)送的基站定位數(shù)據(jù)，并傳送給所述的第二微控器5。
所述的第二微控器5設(shè)置標(biāo)定算法，所述的標(biāo)定算法包括以下步驟
Sl 當(dāng)所述的移動(dòng)機(jī)器人13在所述的基站12的位置，所述的第二微控器通5過(guò)所述的第二無(wú)線串行通信模塊7，記錄所述的第一 GPS模塊2獲得的基站定位數(shù)據(jù)(Eb，Nb)，同時(shí)記錄所述的第二 GPS模塊6獲得的機(jī)器人定位數(shù)據(jù)( ，凡)；S2 所述的移動(dòng)機(jī)器人13離開所述的基站12開始工作，向任意方向前進(jìn)固定距離 D，到達(dá)標(biāo)定位置，所述的第二 GPS模塊6獲得實(shí)時(shí)機(jī)器人定位數(shù)據(jù)(ち，nr)，并發(fā)送給所述 的第二微控器5，同時(shí)所述的第二微控器5通過(guò)所述的第二無(wú)線串行通信模塊7，接收所述 的第一 GPS模塊2獲得的實(shí)時(shí)基站定位數(shù)據(jù)(eb，nb)；S3 所述的第二微控器5計(jì)算所述的移動(dòng)機(jī)器人13相對(duì)所述的基站12的偏移經(jīng) 度偏移Ae = (e3r-Er)-(eb-Eb)，緯度偏移An=- (nb_Nb)，所述的移動(dòng)機(jī)器人13相 對(duì)所述的基站12的經(jīng)線移動(dòng)距離Ax= Ae ^osNb,緯線移動(dòng)距離Ay= An ! ，所述 的R為地球赤道的平均半徑，其中CosNb為所述的基站12的緯度余弦，具有較大測(cè)量誤差， 需要進(jìn)行標(biāo)定測(cè)量；S4 所述的第二微控器5計(jì)算所述的移動(dòng)機(jī)器人13相對(duì)所述的基站12的緯線移 動(dòng)距離 Ay= An .R= [(nr-Nr)-(nb-Nb)] R，進(jìn)ー步得到經(jīng)線移動(dòng)距離Ax ニ -Jd2 - A_y2，
因此可以求得所述的基站12的緯度余弦
權(quán)利要求
1.室外移動(dòng)機(jī)器人定位系統(tǒng)的標(biāo)定算法，所述的定位系統(tǒng)包括為移動(dòng)機(jī)器人提供充電接口的基站，所述的基站設(shè)置基站電子控制裝置，所述的基站電子控制裝置包括第一微控器，控制充電過(guò)程的充電模塊，與所述的第一微控器連接的第一 GPS模塊、第一無(wú)線串行通信模塊，所述的移動(dòng)機(jī)器人設(shè)置機(jī)器人電子控制裝置，所述的機(jī)器人電子控制裝置設(shè)置第二微控器，與所述的第二微控器連接的人機(jī)界面、行走模塊、環(huán)境感知模塊、任務(wù)執(zhí)行模塊、 第二 GPS模塊和第二無(wú)線串行通信模塊；所述的第一 GPS模塊獲得基站定位數(shù)據(jù)，并輸出給所述的第一微控器，所述的第一微控器通過(guò)所述的第一無(wú)線串行通信模塊發(fā)送給所述的第二無(wú)線串行通信模塊；所述的第二 GPS模塊獲得機(jī)器人定位數(shù)據(jù)，并輸出給所述的第二微控器，同時(shí)，所述的第二無(wú)線串行通信模塊將接收的基站定位數(shù)據(jù)傳送給所述的第二微控器，其特征在于所述的第二微控器設(shè)置標(biāo)定算法，所述的標(biāo)定算法包括以下步驟51當(dāng)所述的移動(dòng)機(jī)器人在所述的基站的位置，所述的第二微控器通過(guò)所述的第二無(wú)線串行通信模塊，記錄所述的第一 GPS模塊獲得的基站定位數(shù)據(jù)( ，Nb)，同時(shí)記錄所述的第二 GPS模塊獲得的機(jī)器人定位數(shù)據(jù)( ，凡)；52所述的移動(dòng)機(jī)器人離開所述的基站開始工作，向任意方向前進(jìn)固定距離D，到達(dá)標(biāo)定位置，所述的第二 GPS模塊獲得實(shí)時(shí)機(jī)器人定位數(shù)據(jù)(ep rO，并發(fā)送給所述的第二微控器，同時(shí)所述的第二微控器通過(guò)所述的第二無(wú)線串行通信模塊，接收所述的第一 GPS模塊獲得的實(shí)時(shí)基站定位數(shù)據(jù)(eb，nb)；53所述的第二微控器計(jì)算所述的移動(dòng)機(jī)器人相對(duì)所述的基站的偏移經(jīng)度偏移Ae =(e^E》-(eb-Eb)，緯度偏移Δη = (r^-N》-(Iib-Nb)，所述的移動(dòng)機(jī)器人相對(duì)所述的基站的經(jīng)線移動(dòng)距離Δ χ = Δ e · R · cosNb,緯線移動(dòng)距離Ay= Δη-R,所述的R為地球赤道的平均半徑，其中CosNb為所述的基站的緯度余弦，具有較大測(cè)量誤差，需要進(jìn)行標(biāo)定測(cè)量；54所述的第二微控器計(jì)算所述的移動(dòng)機(jī)器人相對(duì)所述的基站的緯線移動(dòng)距離Ay = Δη·R= [(nr-Nr)-(nb-Nb)] · R，進(jìn)一步得到經(jīng)線移動(dòng)距離Δχ = ^D2 - Ay2，因此可以求得所述的基站的緯度余弦cos =二-41^-^y-。b Ae-R [{er-Er)-{eb-Eb)]-R
全文摘要
公開一種室外移動(dòng)機(jī)器人定位系統(tǒng)的標(biāo)定算法，所述的定位系統(tǒng)包括供充電接口的基站，所述的基站設(shè)置基站電子控制裝置，所述的基站電子控制裝置包括第一微控器，充電模塊，第一GPS模塊和第一無(wú)線串行通信模塊，所述的移動(dòng)機(jī)器人設(shè)置機(jī)器人電子控制裝置，所述的機(jī)器人電子控制裝置設(shè)置第二微控器，第二GPS模塊和第二無(wú)線串行通信模塊，所述的第二微控器設(shè)置標(biāo)定算法，所述的標(biāo)定算法求取經(jīng)線移動(dòng)距離Δx＝Δe·R·cosNb中的基站緯度余弦cosNb，作為后續(xù)定位計(jì)算中的常數(shù)，采用行走固定距離D的方式，通過(guò)首先計(jì)算緯線移動(dòng)距離Δy＝Δn·R，得到經(jīng)線移動(dòng)距離從而可以求得所述的基站的緯度余弦cosNb。
文檔編號(hào)G01S19/23GK102540209SQ201210027018
公開日2012年7月4日 申請(qǐng)日期2012年1月29日 優(yōu)先權(quán)日2012年1月29日
發(fā)明者劉瑜 申請(qǐng)人:劉瑜