[发明专利]基于GPS与微波的室外巡检机器人定位系统及方法

权利要求书

1.一种基于GPS与微波的室外巡检机器人定位方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1，在巡检区域内均匀的固定安装有若干个微波发射端，所述微波发射端的间距为25-35米；

步骤2，通过巡检机器人上的GPS天线获取GPS信号，由巡检机器人负载的GPS处理模块获取巡检机器人的GPS定位数据；

步骤3，巡检机器人负载的微波接收端接收各微波发射端发生的脉冲信号，并记录各微波发射端的脉冲信号到达所述微波接收端的时间差；

步骤4，以GPS定位数据为中心做网格，所述网格遍历脉冲信号到达微波接收端的时间差；

步骤5，取步骤4所述网格中与步骤3中时间差最小的网格为机器人位置，再对机器人的坐标进行精确计算。

2.根据权利要求1所述的基于GPS与微波的室外巡检机器人定位方法，其特征在于，步骤5中对机器人的坐标进行精确计算的方法如下：

根据脉冲信号到达微波接收端的时间差测定巡检机器人到两个微波发射端的距离差，通过该距离差，做出一条双曲线；再测定到另外两个微波发射端的距离差，做出另一条双曲线；根据两条双曲线的交点测定机器人的坐标：

设三个微波发射端的坐标分别为M(X_M,Y_M,Z_M)，S₁(X₁,Y₁,Z₁)，S₂(X₂,Y₂,Z₂)，巡检机器人位置为P(x,y,z)；

其中，Δd₁和Δd₂分别根据脉冲信号达到时间差计算得到，三个微波发射端的坐标为已知，机器人的高度z为已知，从而计算得到x和y，并得知机器人的坐标。

3.根据权利要求1所述的基于GPS与微波的室外巡检机器人定位方法，其特征在于，步骤4中所述网格为2米*2米，其网格精度为0.05米*0.05米。

4.根据权利要求1所述的基于GPS与微波的室外巡检机器人定位方法，其特征在于，应用于基于GPS与微波的室外巡检机器人定位系统，所述室外巡检机器人定位系统包括GPS定位系统、微波定位系统和机器人导航系统；所述微波定位系统由设在变电站内的不少于三个的微波发射端组成；所述机器人导航系统安装在巡检机器人本体上，包括GPS天线、GPS处理模块、微波接收端、微波定位处理模块和综合定位芯片；

所述GPS处理模块用于接收处理GPS天线所接收的GPS信号，同时通过串口将GPS处理模块处理后的GPS定位数据传输给综合定位芯片；

所述微波定位处理模块用于向微波发射端通过串口提供触发信号并记录时间，同时所述微波定位处理模块还向所述微波接收端通过无线方式发出触发信号；在所述微波接收端接收到触发信号后开始计时，直到所述微波接收端接收到微波发射端传输过来的信号时停止计时，所述微波接收端通过无线射频信号向所述微波定位处理模块传输其时间差及接收端编码；

所述综合定位芯片用于对GPS处理模块的GPS定位数据及微波定位处理模块的信号进行综合处理，所述GPS处理模块和微波定位处理模块分别通过串口与所述综合定位芯片连接；在匹配时间后，所述综合定位芯片将机器人的GPS定位数据提交给所述微波定位处理模块，所述微波定位处理模块根据所述GPS定位数据进行查表计算，并进行定位数据的精确值计算。

5.根据权利要求4所述的基于GPS与微波的室外巡检机器人定位方法，其特征在于，所述微波定位系统采用100MHZ频率的载波。

6.根据权利要求4所述的基于GPS与微波的室外巡检机器人定位方法，其特征在于，所述微波接收端采用微波接收天线，所述微波发射端采用微波发射电台。