本發(fā)明涉及機器人定位，特別是涉及一種適用于四足機器狗野外遠距離使用的低功耗的通信定位裝置。

背景技術(shù)：

1、隨著科技的不斷進步，四足機器人的發(fā)展已經(jīng)取得了顯著的進展。四足機器人的設(shè)計源自動物的四肢運動，通過仿生學原理來模仿和實現(xiàn)四足動物的步態(tài)，從而使得他們能夠在各種復雜環(huán)境中行走和移動。四足機器人配備各種傳感器，如激光雷達、攝像頭、慣性測量單元等，能夠獲取各種環(huán)境數(shù)據(jù)，通過一系列復雜的運動規(guī)劃與控制算法，可以做出準確的判斷和決策，能夠在不同的環(huán)境下自主行走和躲避障礙物。目前，四足機器人的應(yīng)用領(lǐng)域非常廣泛，包括救援任務(wù)、軍事偵查、工業(yè)生產(chǎn)等，其具有承載重物、穩(wěn)定性強、可通過復雜地形等優(yōu)點，能夠完成一些人類難以完成的任務(wù)。

2、基于衛(wèi)星的定位系統(tǒng)主要基于時間測距導航定位，設(shè)備通過測量與多個已知參考坐標的衛(wèi)星之間的距離計算自身的位置信息。此定位方式結(jié)構(gòu)簡單，設(shè)備基于專用的衛(wèi)星信號接收解碼模組獲取經(jīng)緯度信息。然而設(shè)備在野外執(zhí)行任務(wù)的環(huán)境復雜，往往由于特殊地物的遮擋原因出現(xiàn)定位精度下降或無法定位的情況。

3、不依賴于衛(wèi)星的野外定位的方式眾多，例如基于融合視覺和激光雷達信息的定位系統(tǒng)，具有不依賴于基礎(chǔ)設(shè)施，在系統(tǒng)部署中有顯著的優(yōu)勢，但由于需要復雜的傳感器和較高的系統(tǒng)算力，進而導致較高的系統(tǒng)功耗的成本。

4、wifi(wireless?fidel?ity)(無線保真)，是一種基于ieee802.11標準的無線局域網(wǎng)技術(shù)，允許電子設(shè)備在一定范圍內(nèi)通過無線電波進行網(wǎng)絡(luò)連接，實現(xiàn)互聯(lián)網(wǎng)訪問和數(shù)據(jù)傳輸。wifi工作頻段為2.4ghz、5ghz、6ghz，功率一般為20mw至50mw之間，傳輸速率可達54mbps，覆蓋范圍在室內(nèi)環(huán)境下通常在50米左右，在室外環(huán)境下可以達到100米左右。

5、lora(long?range?radio)是一種低功耗廣域物聯(lián)網(wǎng)標準，用于點對點連接的長距離無線物理層協(xié)議，具有靈敏度高、抗干擾能力強和系統(tǒng)容量大等優(yōu)勢，在同等功耗條件下，信號傳輸距離比其它類似的無線通信系統(tǒng)的傳輸距離遠3～5倍，可達15km。

6、基于wifi熱點的室外群智感知定位方法，簡化了定位系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的同時降低了節(jié)點功耗，但針對于信息未知的節(jié)點，由于節(jié)點不受控制，需要通過基站接收集節(jié)點發(fā)出或反射的信號，如射頻、聲音信號對其進行定位。面向空中無人機的定位，通過電子光學相機觀測的圖像信息實現(xiàn)了空域小型無人機的檢測和定位?；诘凸膹V域網(wǎng)絡(luò)lora的定位在系統(tǒng)功耗、精度、網(wǎng)絡(luò)覆蓋范圍等方面表現(xiàn)突出，在許多典型的應(yīng)用場景中得到了初步應(yīng)用。

7、可見現(xiàn)有技術(shù)中四足機器狗定位通信技術(shù)方案主要包括以下缺點：

8、1.定位手段單一，主要依靠衛(wèi)星自主定位，通過電臺或4g通信方式向控制中心上傳位置數(shù)據(jù)信息。

9、2.四足機器狗定位天線在野外環(huán)境容易被遮擋，導致定位衛(wèi)星信號弱或者無信號。

10、3.4g通信信號在我國邊遠地區(qū)尚未完全覆蓋，導致四足機器狗4g通信不暢。

11、4.衛(wèi)星定位和4g通信所需功率大，續(xù)航時間短，不利于長時間搜索。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、鑒于上述問題，本發(fā)明提供用于克服上述問題或者至少部分地解決上述問題的一種通信定位裝置。采用多手段融合實現(xiàn)四足機器狗的低功耗遠距離搜尋，解決了現(xiàn)有四足機器狗定位手段單一，定位功能受周邊地物等環(huán)境因素影響大，野外執(zhí)行任務(wù)中在無法自主定位或在與控制中心信息失聯(lián)情況下的遠距離搜尋難度大和功耗高等問題。

2、本發(fā)明提供了如下方案：

3、一種通信定位裝置，包括：

4、設(shè)置于載體上的mcu控制模塊、電源供電模塊、衛(wèi)星定位模塊、lora通信模塊、衛(wèi)星短報文通信模塊、4g公網(wǎng)通信模塊以及直棒天線；

5、所述電源供電模塊、所述衛(wèi)星定位模塊、所述lora通信模塊、所述衛(wèi)星短報文通信模塊以及所述4g公網(wǎng)通信模塊均與所述mcu控制模塊相連，所述直棒天線與所述lora通信模塊相連；所述直棒天線用于與手持式搜尋終端建立lora通信連接；

6、所述mcu控制模塊用于執(zhí)行以下操作：

7、接收目標搜尋方式，所述目標搜尋方式通過所述載體當前任務(wù)執(zhí)行環(huán)境下各模塊的信號狀態(tài)進行確定；

8、根據(jù)所述目標搜尋方式確定所述載體的定位信息的輸出源，并通過確定的轉(zhuǎn)發(fā)模塊將所述定位信息發(fā)送至所述手持式搜尋終端；所述輸出源包括所述衛(wèi)星定位模塊或所述lora通信模塊，所述轉(zhuǎn)發(fā)模塊包括所述4g公網(wǎng)通信模塊、所述衛(wèi)星短報文通信模塊、所述lora通信模塊中的任意一種；

9、確定所述定位信息發(fā)送完畢后控制各模塊進入深度睡眠模式。

10、優(yōu)選地：所述目標搜尋方式包括第一地面搜尋方式、第二地面搜尋方式、第三地面搜尋方式以及空中搜尋方式；

11、所述第一地面搜尋方式包括確定當前任務(wù)執(zhí)行環(huán)境下所述衛(wèi)星定位模塊以及所述4g公網(wǎng)通信模塊各自信號均狀態(tài)良好，確定所述輸出源為所述衛(wèi)星定位模塊，所述轉(zhuǎn)發(fā)模塊為所述4g公網(wǎng)通信模塊；

12、所述第二地面搜尋方式包括確定當前任務(wù)執(zhí)行環(huán)境下所述衛(wèi)星定位模塊以及所述衛(wèi)星短報文通信模塊各自信號均狀態(tài)良好，確定所述輸出源為所述衛(wèi)星定位模塊，所述轉(zhuǎn)發(fā)模塊為所述衛(wèi)星短報文通信模塊；

13、所述第三地面搜尋方式包括確定當前任務(wù)執(zhí)行環(huán)境下所述衛(wèi)星定位模塊信號狀態(tài)良好，且所述lora通信模塊與所述lora信號定位組件連接信號狀態(tài)良好，確定所述輸出源為所述衛(wèi)星定位模塊，所述轉(zhuǎn)發(fā)模塊為所述lora通信模塊以及所述直棒天線；

14、所述空中搜尋方式包括確定所述輸出源為所述lora通信模塊，所述轉(zhuǎn)發(fā)模塊為無人機搭載的lora信號定位組件，以便所述手持式搜尋終端對獲取的lora數(shù)據(jù)進行分析確定所述定位信息。

15、優(yōu)選地：還包括第一組合搜尋方式；所述第一組合搜尋方式包括依次完成所述第一地面搜尋方式、所述第二地面搜尋方式以及所述第三地面搜尋方式。

16、優(yōu)選地：還包括第二組合搜尋方式；所述第二組合搜尋方式包括：

17、確定所述衛(wèi)星定位模塊和所述4g公網(wǎng)通信模塊各自信號狀態(tài)均良好，確定執(zhí)行所述第一地面搜尋方式，工作結(jié)束控制各模塊進入深度睡眠模式；

18、確定所述衛(wèi)星定位模塊信號狀態(tài)良好，所述4g公網(wǎng)通信模塊信號狀態(tài)差，所述衛(wèi)星短報文通信模塊信號狀態(tài)良好，確定執(zhí)行所述第二地面搜尋方式，工作結(jié)束控制各模塊進入深度睡眠模式；

19、確定所述衛(wèi)星定位模塊信號狀態(tài)良好，所述衛(wèi)星短報文通信模塊以及所述4g公網(wǎng)通信模塊信號狀態(tài)均差，所述lora通信模塊與所述lora信號定位組件連接信號狀態(tài)良好，確定執(zhí)行所述第三地面搜尋方式，工作結(jié)束控制各模塊進入深度睡眠模式；

20、確定所述衛(wèi)星短報文通信模塊以及所述4g公網(wǎng)通信模塊信號狀態(tài)均差，且所述lora通信模塊與所述手持式搜尋終端無法lora建鏈，確定執(zhí)行所述空中搜尋方式，工作結(jié)束控制各模塊進入深度睡眠模式。

21、優(yōu)選地：還包括第一撥碼開關(guān)組，所述第一撥碼開關(guān)組用于向所述mcu控制模塊發(fā)送所述目標搜尋方式的觸發(fā)信號。

22、優(yōu)選地：所述第一撥碼開關(guān)組包括6組開關(guān)，其中000001對應(yīng)所述第一地面搜尋方式，000010對應(yīng)所述第二地面搜尋方式，000100對應(yīng)所述第三地面搜尋方式，001000對應(yīng)所述空中搜尋方式，010000對應(yīng)所述第一組合搜尋方式，100000對應(yīng)所述第二組合搜尋方式。

23、優(yōu)選地：還包括第二撥碼開關(guān)組，所述第二撥碼開關(guān)組用于向所述mcu控制模塊發(fā)送各模塊的睡眠時間。

24、優(yōu)選地：所述衛(wèi)星定位模塊、所述衛(wèi)星短報文通信模塊以及所述4g公網(wǎng)通信模塊組合一體化形成圓盤天線。

25、優(yōu)選地：所述mcu控制模塊采用國產(chǎn)化超低功耗32位控制器，32-bi?tcortex架構(gòu)，內(nèi)置256k字節(jié)flash，頻率64mhz，具有睡眠和深度睡眠兩種低功耗模式，運行功耗35微安，深度睡眠模式下功耗0.7微安。

26、優(yōu)選地：所述衛(wèi)星定位模塊包括支持bds?b1/gps?l1/glonass?l1頻點的北斗定位模塊，首次定位時間28秒，定位精度水平3米、高程5米，平均功耗28毫安，待機功耗25微安；

27、所述lora通信模塊包括400mhz頻段的lora無線數(shù)傳模塊，發(fā)射電流110毫安，接收電流15毫安，休眠電流3微安，最大傳輸距離15千米；

28、所述衛(wèi)星短報文通信模塊包括基于射頻基帶一體化芯片開發(fā)的北斗三號短報文通信模塊，運行功耗≤160毫安，發(fā)射功耗≤3安。

29、根據(jù)本發(fā)明提供的具體實施例，本發(fā)明公開了以下技術(shù)效果：

30、本技術(shù)實施例提供的一種通信定位裝置，可以實現(xiàn)多手段融合定位搜尋，提高了通信定位裝置對于任務(wù)執(zhí)行環(huán)境的普適性，既可以適用于北斗衛(wèi)星、4g公網(wǎng)信號良好的環(huán)境，又適用于野外執(zhí)行特殊任務(wù)的叢林、山地、戈壁等復雜地形下設(shè)備無法自主定位或與控制中心無法直接建立連接的環(huán)境。同時，具有低功耗特性，根據(jù)搜尋方式的不同設(shè)置，動態(tài)調(diào)整各個模塊的工作狀態(tài)(是否上電)，在深度睡眠時間設(shè)置為60分鐘通信裝置工作1次(北斗定位模塊定位、4g公網(wǎng)和北斗短報文發(fā)送經(jīng)緯度數(shù)據(jù))，理論計算1節(jié)2600mah的18650充電鋰電池可以工作4000余小時。

31、當然，實施本發(fā)明的任一產(chǎn)品并不一定需要同時達到以上所述的所有優(yōu)點。