隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，環(huán)保、智能的機器人割草機逐步出現(xiàn)在大眾的視野。由于其安全、無噪音、智能化程度高，更是成為了割草機市場的新寵。
上海司南衛(wèi)星導(dǎo)航技術(shù)股份有限公司基于K8系列北斗/GNSS高精度模塊，利用GNSS衛(wèi)星（中國北斗、美國GPS、俄羅斯GLONASS、歐盟Galileo等多星系統(tǒng)）的定位數(shù)據(jù)輔助割草機進行現(xiàn)場作業(yè)，在作業(yè)過程中實時提供精準(zhǔn)的位置信息，從而實現(xiàn)控制割草機按照設(shè)計路徑行駛，為割草機的自動化作業(yè)提供位置等信息的支持。
導(dǎo)航定位是割草機實現(xiàn)自主作業(yè)的關(guān)鍵一環(huán)。司南導(dǎo)航GNSS高精度衛(wèi)星定位技術(shù)可為割草機的自動化和智能化作業(yè)提供優(yōu)質(zhì)解決方案。
研發(fā)背景
對當(dāng)前整個割草機行業(yè)而言，痛點已經(jīng)非常明顯：傳統(tǒng)割草機的導(dǎo)航信息主要是依靠視覺、聲學(xué)等傳感器提供，通常是通過埋設(shè)電纜、利用電渦流傳感器的方式確定工作區(qū)域并進行導(dǎo)航。然而這些導(dǎo)航方式或多或少存在一些缺點，例如，在割草機工作前，需要事先進行電纜等設(shè)備的鋪設(shè)，且不同的地塊對于電纜的需求也不同，這是一份較為復(fù)雜的前期工作，利用電纜圍出工作區(qū)域和障礙物范圍，極大程度上造成人力和資本的浪費。
基于此，司南設(shè)計采用K8系列高精度模塊應(yīng)用于割草機上，改善以往割草機在應(yīng)用限制和精度方面的問題，使割草機在空曠場景達到厘米級的軌跡行駛，通過司南LAI低功耗抗多徑、Quantum RTK秒固定、PPP、RTK-KEEP斷鏈維持等技術(shù)在樹下、房角等在遮擋區(qū)域也能達到理想的使用效果。
解決方案簡介
上海司南衛(wèi)星導(dǎo)航技術(shù)股份有限公司基于K8系列北斗/GNSS高精度模塊，利用GNSS衛(wèi)星（中國北斗、美國GPS、俄羅斯GLONASS、歐盟Galileo等多星系統(tǒng)）的定位數(shù)據(jù)輔助割草機進行現(xiàn)場作業(yè)，在作業(yè)過程中實時提供精準(zhǔn)的位置信息，從而實現(xiàn)控制割草機按照設(shè)計路徑行駛，為割草機的自動化作業(yè)提供位置等信息的支持。
（系統(tǒng)組成示意圖）
割草機高精度定位系統(tǒng)主要包括基準(zhǔn)站系統(tǒng)和車載兩部分。其中：
·基準(zhǔn)站部分
基準(zhǔn)站主要由北斗/GNSS高精度模塊和通訊部分組成，基準(zhǔn)站為車載部分提供差分?jǐn)?shù)據(jù)，從而實現(xiàn)車載端厘米級的定位。
通訊部分可參考下表:
·車載端部分
車載端部分指在割草機車上安裝的部分，主要包括北斗/GNSS天線，北斗/GNSS高精度模塊，無線數(shù)傳模塊、無線電接收天線。車載部分獲取基準(zhǔn)站的差分?jǐn)?shù)據(jù)，有三種方案推薦：
（1）建立單基準(zhǔn)站，基準(zhǔn)站+車載端：“1+1”的模式，如上面介紹的基準(zhǔn)站，可以通過無線數(shù)傳模塊獲取差分?jǐn)?shù)據(jù)；
（基站工作示意圖）
（割草機車載部分示意圖）
適用于：工作范圍在10公里以內(nèi)的應(yīng)用場景。
（2）通過獲取當(dāng)?shù)氐腃ORS(或者地基增強網(wǎng))數(shù)據(jù)，這樣要求車載部分可以通過GPRS/4G方式登陸CORS中心獲取差分?jǐn)?shù)據(jù)，這種方式需要GPRS/4G移動網(wǎng)絡(luò)通信費以及CORS差分?jǐn)?shù)據(jù)服務(wù)費；
（本地CORS網(wǎng)）
適用于：當(dāng)?shù)谻ORS服務(wù)比較穩(wěn)定、差分?jǐn)?shù)據(jù)服務(wù)費較低、工作范圍比較大的應(yīng)用場景。
（3）自建CORS網(wǎng)，可以根據(jù)自身需求，在不同的地方搭建基準(zhǔn)站；只需要GPRS/4G移動網(wǎng)絡(luò)通信費和后續(xù)的基站維護費用；
（自建CORS網(wǎng)）
適用于：當(dāng)?shù)谻ORS服務(wù)不穩(wěn)定、差分?jǐn)?shù)據(jù)服務(wù)費較貴、用戶工作覆蓋范圍比較大的應(yīng)用場景。
產(chǎn)品及技術(shù)特點
產(chǎn)品特點：
（K803 GNSS高精度定位模塊）
·30×30 mm；
·全系統(tǒng)全頻點定位；
·GNSS+INS組合導(dǎo)航；
·先進的干擾抑制技術(shù)；
·Quantum-RTK技術(shù)；
·功耗1.0W；
（W803 GNSS高精度通導(dǎo)一體模塊）
·40×40 mm；
·全系統(tǒng)全頻點定位；
·通導(dǎo)一體，支持4G Cat.1；
·內(nèi)置藍牙BLE4.2；
·OPEN CPU；
（U70數(shù)傳模塊）
·30×30 mm
·LoRa協(xié)議
·低功耗：0.2w接收
·發(fā)射功率：2w，10km
·高速率傳輸，18000bps
技術(shù)特點：
（1）LAI低功耗抗干擾
LAI是我們先進的抗窄帶和抗連續(xù)波干擾的專利技術(shù)，干信比可達50dB，開啟功耗僅需0.1W。LAI技術(shù)可以通過簡單的設(shè)置快速檢測并消除干擾來減少故障時間確保安全運行。同時，該技術(shù)還可以輸出干擾源的頻譜圖，用于判斷干擾類型和可能干擾源。
（2）Quantum RTK秒固定
Quantum RTK 算法擁有完善的周跳探測與修復(fù)技術(shù)，充分利用全系統(tǒng)全頻點的優(yōu)勢，通過多頻組合、模型和參數(shù)估計等方法完全消除電離層、對流層、 多徑等誤差，實現(xiàn)定位定向秒固定。大大縮短RTK的初始化時間，提高了RTK的可靠性和精度。同時擁有超長基線解算能力，擴大了作業(yè)范圍。
（3）RTK-KEEP斷鏈維持
RTK-KEEP斷鏈維持技術(shù)在基站數(shù)據(jù)中斷后通過模型和參數(shù)估計消除衛(wèi)星軌道、鐘差、電離層、對流層等影響定位精度的誤差，可維持厘米級定位精度超過十分鐘以上，大大提高RTK的可用性。
解決方案優(yōu)勢
·平行高效切割
可實現(xiàn)高精度導(dǎo)航，智能割草機位置精度可達厘米級，可確保作業(yè)機器均勻（避免反復(fù)）切割草坪。
·安全可靠運行
該套解決方案可在墻角、樹下等衛(wèi)星信號減弱甚至丟失的場景，依然能夠進行安全有效運行，可用性好，可靠性高。
·抗干擾-多場景可用
抗干擾能力強，能夠?qū)崿F(xiàn)復(fù)雜環(huán)境下連續(xù)有效的定位，滿足多種場景下的應(yīng)用。
