隨著科學技術(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的位置信息，從而實現(xiàn)控制割草機按照設計路徑行駛，為割草機的自動化作業(yè)提供位置等信息的支持。
導航定位是割草機實現(xiàn)自主作業(yè)的關鍵一環(huán)。司南導航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)割草機的導航信息主要是依靠視覺、聲學等傳感器提供，通常是通過埋設電纜、利用電渦流傳感器的方式確定工作區(qū)域并進行導航。然而這些導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備的鋪設，且不同的地塊對于電纜的需求也不同，這是一份較為復雜的前期工作，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，司南設計采用K8系列高精度模塊應用于割草機上，改善以往割草機在應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的位置信息，從而實現(xiàn)控制割草機按照設計路徑行駛，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)主要包括基準站系統(tǒng)和車載兩部分。其中：
·基準站部分
基準站主要由北斗/GNSS高精度模塊和通訊部分組成，基準站為車載部分提供差分數(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。車載部分獲取基準站的差分數(shù)據(jù)，有三種方案推薦：
（1）建立單基準站，基準站+車載端：“1+1”的模式，如上面介紹的基準站，可以通過無線數(shù)傳模塊獲取差分數(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)的應用場景。
（2）通過獲取當?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中心獲取差分數(shù)據(jù)，這種方式需要GPRS/4G移動網(wǎng)絡通信費以及CORS差分數(shù)據(jù)服務費；
（本地CORS網(wǎng)）
適用于：當?shù)谻ORS服務比較穩(wěn)定、差分數(shù)據(jù)服務費較低、工作范圍比較大的應用場景。
（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站；只需要GPRS/4G移動網(wǎng)絡通信費和后續(xù)的基站維護費用；
（自建CORS網(wǎng)）
適用于：當?shù)谻ORS服務不穩(wěn)定、差分數(shù)據(jù)服務費較貴、用戶工作覆蓋范圍比較大的應用場景。
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高精度通導一體模塊）
·40×40 mm；
·全系統(tǒng)全頻點定位；
·通導一體，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）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)復雜環(huán)境下連續(xù)有效的定位，滿足多種場景下的應用。
