隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，環(huán)?；?、智能化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、智能化程度高等優(yōu)點更是成為了割草機市場的新寵。

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)為割草機的自動化和智能化作業(yè)提供解決方案。

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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(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)作為前提,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，以此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。

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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)主要包括基準站系統(tǒng)和車載兩部分。其中：

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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:

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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)。

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?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(luò)通信費以及CORS差分數(shù)據(jù)服務(wù)費。

適用于：當?shù)谻ORS服務(wù)比較穩(wěn)定、差分數(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。

適用于：當?shù)谻ORS服務(wù)不穩(wěn)定、差分數(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。

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產(chǎn)品及技術(shù)特點

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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

??功耗1.4W

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

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技術(shù)特點

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。

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。

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。

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解決方案優(yōu)勢

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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。

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安全可靠運行

該套解決方案在墻角、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。

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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)有效的精準定位，滿足多種場景下的應(yīng)用。

??上海司南衛(wèi)星導(dǎo)航技術(shù)股份有限公司是一家集研發(fā)、生產(chǎn)、銷售、服務(wù)為一體的高新技術(shù)企業(yè)，致力為全球用戶提供自主知識產(chǎn)權(quán)的北斗高精度GNSS板卡、接收機和全方位、多領(lǐng)域的行業(yè)應(yīng)用解決方案。自成立以來公司獲得20多項榮譽證書，兩次承研北斗二代重大專項“多模多頻高精度OEM板”，參與國家863項目“基于相位的實時分米級北斗定位數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)技術(shù)”，主導(dǎo)的“基于北斗高精度導(dǎo)航定位的閱兵車輛訓(xùn)練考核系統(tǒng)”在2015年國家九三大閱兵中大放異彩。

??司南導(dǎo)航秉承“知行合一、止于至善”的企業(yè)理念，集中國高精度GNSS技術(shù)之大成，擁有一支多年專業(yè)從事高精度GNSS核心技術(shù)的本土研發(fā)團隊，主要技術(shù)骨干40余人次獲得省部級及以上科技進步獎。在行業(yè)領(lǐng)軍人物王永泉博士的帶領(lǐng)下，公司打破了國外多項技術(shù)壁壘，突破了高精度GNSS核心算法、芯片、板卡、接收機、應(yīng)用及產(chǎn)業(yè)化等關(guān)鍵技術(shù)瓶頸，擁有專利和軟件著作權(quán)30余項，數(shù)次填補了國內(nèi)外GNSS在高精度領(lǐng)域的空白。2014年司南導(dǎo)航正式發(fā)布第一代高精度GNSS基帶芯片，為中國北斗高精度GNSS板卡及接收機形成自主品牌和北斗產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用奠定核心基礎(chǔ)。

??司南導(dǎo)航緊跟全球四大衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)兼容互用趨勢，靈活滿足不同行業(yè)的差異化需求，全面布局高精度GNSS生態(tài)圈，產(chǎn)品應(yīng)用涵蓋測繪地理信息、地基增強、智能交通、精準農(nóng)業(yè)、機械控制、安全工程、工業(yè)測量等多個高精度領(lǐng)域，銷售網(wǎng)絡(luò)覆蓋了亞太、歐洲、拉美、北美等全球六十多個國家與地區(qū)，在第29次南極科考、國家級北斗地基增強主框架網(wǎng)、中撾兩國政府合作項目之東盟首座北斗CORS站、國家“西電東送”骨干工程溪洛渡水電站等重大工程建設(shè)中均發(fā)揮了重大作用。

??2015年司南導(dǎo)航正式入駐建筑總面積26000平方米的司南北斗產(chǎn)業(yè)園，作為我國主要的北斗高精度GNSS板卡研發(fā)、生產(chǎn)和應(yīng)用中心，將成為帶動上海、輻射全國、影響世界的北斗產(chǎn)業(yè)化基地。