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CN114911224B - 自移动设备、组合导航方法、建图设备以及建图方法 - Google Patents

自移动设备、组合导航方法、建图设备以及建图方法

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CN114911224B
CN114911224B CN202110183269.8A CN202110183269A CN114911224B CN 114911224 B CN114911224 B CN 114911224B CN 202110183269 A CN202110183269 A CN 202110183269A CN 114911224 B CN114911224 B CN 114911224B
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China
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navigation device
self
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何明明
章心忆
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Positec Power Tools Suzhou Co Ltd
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Abstract

本申请提供了一种自移动设备、组合导航方法、建图设备以及建图方法，能够高效可靠地完成数据采集任务和数据融合任务。该自移动设备包括：导航模块，包括卫星导航装置和第一运动传感器；控制模块，包括第一控制器和第二控制器；第一控制器用于接收卫星导航装置的授时信号和固定周期的脉冲信号，基于其确定第一运动传感器的输出数据的采集时间；第二控制器用于根据卫星导航装置和第一运动传感器的输出数据的采集时间，对卫星导航装置和第一运动传感器的输出数据进行融合；控制模块用于根据融合后的数据，确定自移动设备的当前位置；以及基于自移动设备的当前位置，控制自移动设备在地图限定的工作区域内自移动并工作。

Description

自移动设备、组合导航方法、建图设备以及建图方法
技术领域
本申请涉及组合导航技术领域，具体涉及一种自移动设备、组合导航方法、建图设备以及建图方法。
背景技术
自移动设备可以通过导航装置进行定位导航。为了定位导航更准确，可以在自移动设备上使用多个导航装置以进行组合导航。
对于组合导航，自移动设备既需要完成对多个导航装置的数据采集任务，又需要对多个导航装置的输出数据进行融合，如何高效可靠地完成数据采集任务和数据融合任务成为亟需解决的问题。
发明内容
有鉴于此，本申请实施例致力于提供一种自移动设备、组合导航方法、建图设备以及建图方法，能够高效可靠地完成数据采集任务和数据融合任务。
本申请第一方面提供了一种自移动设备，包括：导航模块，包括卫星导航装置和第一运动传感器；控制模块，包括第一控制器和第二控制器；所述第一控制器用于接收所述卫星导航装置的授时信号和固定周期的脉冲信号；响应于所述固定周期的脉冲信号，重置所述第一控制器的时钟；以及根据所述授时信号和所述固定周期的脉冲信号，确定所述第一运动传感器的输出数据的采集时间；所述第二控制器，用于根据所述卫星导航装置和所述第一运动传感器的输出数据的采集时间，对所述卫星导航装置和所述第一运动传感器的输出数据进行融合；所述控制模块，用于根据融合后的数据，确定所述自移动设备的当前位置；以及基于所述自移动设备的当前位置，控制所述自移动设备在地图限定的工作区域内自移动并工作。
本申请提出一种基于多控制器的组合导航架构，通过多个控制器来完成数据采集任务和数据融合任务。与通过一个控制器来完成数据采集任务和数据融合任务相比，多个控制器可以分担数据采集任务和数据融合任务，如第一控制器可以分担数据采集任务，而第二控制器可以分担数据融合任务，这样既能够提高数据融合的处理速度，又能保证采集的数据的有效性，从而能够高效可靠地完成处理任务。
在一个实施例中，所述第一运动传感器包括里程计。
在一个实施例中，所述导航模块还包括第二运动传感器；所述第一控制器还用于根据所述授时信号和所述固定周期的脉冲信号，确定所述第二运动传感器的输出数据的采集时间；所述第二控制器根据所述卫星导航装置和所述第一运动传感器的输出数据的采集时间，对所述卫星导航装置和所述第一运动传感器的输出数据进行融合，包括：所述第二控制器根据所述卫星导航装置、所述第一运动传感器和所述第二运动传感器的输出数据的采集时间，对所述卫星导航装置、所述第一运动传感器和所述第二运动传感器的输出数据进行融合。
采用第一控制器进行数据采集，并采用第二控制器进行数据融合，可以将数据融合与数据采集过程进行分离，从而避免二者相互干扰。
在一个实施例中，所述第二控制器与所述卫星导航装置时间不同步。
第二控制器不需要与卫星导航装置进行时间同步，从而可以避免时间同步影响第二控制器的处理速度。
在一个实施例中，所述第二控制器的算力大于所述第一控制器的算力。
选择算力较大的控制器作为第二控制器，能够提高数据融合的处理速度。
在一个实施例中，所述第二控制器还用于构建所述地图以及根据所述地图对所述自移动设备进行路径规划。
将数据融合、构建地图和路径规划等任务集中在一个控制器上，仅需一个算力较高的控制器来执行这些任务，而另外一个用于采集数据的控制器的算力可以较低，从而有利于节约成本。
在一个实施例中，所述第一运动传感器和所述第二运动传感器均通过所述第一控制器的接口与所述第一控制器直接相连。
将导航装置与控制器上的接口直接连接，该导航装置可以通过该接口直接将采集的数据发送给控制器，从而能够降低数据传输过程中的时延。
在一个实施例中，所述导航模块还包括第二运动传感器；所述第二控制器还用于接收所述卫星导航装置的授时信号和固定周期的脉冲信号；响应于所述固定周期的脉冲信号，重置所述第二控制器的时钟；以及根据所述授时信号和所述固定周期的脉冲信号，确定所述第二运动传感器的输出数据的采集时间；所述第二控制器根据所述卫星导航装置和所述第一运动传感器的输出数据的采集时间，对所述卫星导航装置和所述第一运动传感器的输出数据进行融合，包括：所述第二控制器根据所述卫星导航装置、所述第一运动传感器和所述第二运动传感器的输出数据的采集时间，对所述卫星导航装置、所述第一运动传感器和所述第二运动传感器的输出数据进行融合。
在一个实施例中，所述第二运动传感器包括惯性测量单元。
在一个实施例中，所述第一运动传感器通过所述第一控制器的接口与所述第一控制器直接相连；所述第二运动传感器通过所述第二控制器的接口与所述第二控制器直接相连。
将导航装置与控制器上的接口直接连接，该导航装置可以通过该接口直接将采集的数据发送给控制器，从而能够降低数据传输过程中的时延。
在一个实施例中，所述自移动设备还包括：机体；可拆卸模块，与所述机体可拆卸连接；其中，所述第一控制器和所述第一运动传感器安装在所述机体上，所述第二控制器和所述卫星导航装置安装在所述可拆卸模块中。
可拆卸模块可以从自移动设备上拆卸下来，从而可以在不同设备之间共享，或者可以将该可拆卸模块与具有不同类型的导航装置的自移动设备进行组合，提高了组合导航方案的通用性和灵活性。
在一个实施例中，所述可拆卸模块用于在从所述机体上拆卸下来之后，构建所述地图。
可拆卸模块可以从自移动设备上拆卸下来，本申请可以直接使用可拆卸模块进行构图，而不需要使用自移动设备进行构图，从而能够方便操作。
本申请第二方面提供了一种组合导航方法，所述组合导航方法应用于自移动设备，所述自移动设备包括导航模块和控制模块，所述导航模块包括卫星导航装置和第一运动传感器，所述控制模块包括第一控制器和第二控制器；所述方法包括：所述第一控制器接收所述卫星导航装置的授时信号和固定周期的脉冲信号；响应于所述固定周期的脉冲信号，重置所述第一控制器的时钟；根据所述授时信号和所述固定周期的脉冲信号，确定所述第一运动传感器的输出数据的采集时间；所述第二控制器根据所述卫星导航装置和所述第一运动传感器的输出数据的采集时间，对所述卫星导航装置和所述第一运动传感器的输出数据进行融合；所述控制模块根据融合后的数据，确定所述自移动设备的当前位置；所述控制模块基于所述自移动设备的当前位置，控制所述自移动设备在地图限定的工作区域内自移动并工作。
在一个实施例中，所述第一运动传感器包括里程计。
在一个实施例中，所述导航模块还包括第二运动传感器，所述方法还包括：所述第一控制器根据所述授时信号和所述固定周期的脉冲信号，确定所述第二运动传感器的输出数据的采集时间；所述第二控制器根据所述卫星导航装置和所述第一运动传感器的输出数据的采集时间，对所述卫星导航装置和所述第一运动传感器导航装置的输出数据进行融合，包括：所述第二控制器根据所述卫星导航装置、所述第一运动传感器和所述第二运动传感器的输出数据的采集时间，对所述卫星导航装置、所述第一运动传感器和所述第二运动传感器的输出数据进行融合。
在一个实施例中，所述第二控制器与所述卫星导航装置时间不同步。
在一个实施例中，所述第二控制器的算力大于所述第一控制器的算力。
在一个实施例中，所述方法还包括：利用所述第二控制器构建所述地图；根据所述地图，利用所述第二控制器对所述自移动设备进行路径规划。
在一个实施例中，所述第一运动传感器和所述第二运动传感器均通过所述第一控制器的接口与所述第一控制器直接相连。
在一个实施例中，所述导航模块还包括第二运动传感器，所述方法还包括：所述第二控制器接收所述卫星导航装置的授时信号和固定周期的脉冲信号；响应于所述固定周期的脉冲信号，重置所述第二控制器的时钟；根据所述授时信号和所述固定周期的脉冲信号，确定所述第二运动传感器的输出数据的采集时间；所述第二控制器根据所述卫星导航装置和所述第一运动传感器的输出数据的采集时间，对所述卫星导航装置和所述第一运动传感器的输出数据进行融合，包括：所述第二控制器根据所述卫星导航装置、所述第一运动传感器和所述第二运动传感器的输出数据的采集时间，对所述卫星导航装置、所述第一运动传感器和所述第二运动传感器的输出数据进行融合。
在一个实施例中，所述第二运动传感器包括惯性测量单元。
在一个实施例中，所述第一运动传感器通过所述第一控制器的接口与所述第一控制器直接相连；所述第二运动传感器通过所述第二控制器的接口与所述第二控制器直接相连。
在一个实施例中，所述自移动设备还包括：机体；可拆卸模块，与所述机体可拆卸连接；其中，所述第一控制器和所述第一运动传感器安装在所述机体上，所述第二控制器和所述卫星导航装置安装在所述可拆卸模块中。
在一个实施例中，所述方法还包括：在将所述可拆卸模块从所述机体上拆卸下来之后，利用所述可拆卸模块构建所述地图。
本申请第三方面提供了一种用于建立自移动设备的工作区域地图的建图设备，包括：可拆卸模块和移动载体；所述可拆卸模块包括卫星导航装置，所述卫星导航装置用于接收卫星信号，并输出卫星输出数据；所述移动载体安装有第一运动传感器，所述第一运动传感器用于输出第一输出数据；所述可拆卸模块可拆卸地安装于所述移动载体；所述建图设备还包括控制模块，安装于所述可拆卸模块和/或所述移动载体；所述可拆卸模块安装于所述移动载体时，所述建图设备用于通过所述控制模块获取所述建图设备移动所经过位置的所述卫星输出数据和所述第一输出数据，并通过所述控制模块对所述卫星输出数据和所述第一输出数据进行融合，得到融合结果，所述融合结果用于建立所述工作区域地图；所述控制模块用于接收所述卫星导航装置的授时信号及固定周期的脉冲信号，所述固定周期的脉冲信号用于重置所述控制模块的时钟；所述控制模块用于根据所述授时信号及所述固定周期的脉冲信号确定所述第一输出数据的采集时间，使得进行融合的所述卫星输出数据和所述第一输出数据的时间同步。
通过数据融合生成的工作区域地图比较准确，即地图中的边界信息比较准确，因此，在自移动设备工作时，可以减小边界处预留的安全距离，无需预留很大的安全距离，从而可以减少工作盲区。
另外，将建图设备设计成可拆卸的结构，可以使得建图设备与自移动设备之间共享可拆卸模块，能够提高设备的灵活性。
在一个实施例中，所述控制模块包括第一控制器，安装于所述移动载体；所述第一控制器用于接收所述卫星导航装置的所述授时信号及所述固定周期的脉冲信号，以基于其确定所述第一输出数据的采集时间。
在一个实施例中，所述控制模块包括第二控制器，安装于所述可拆卸模块；所述第二控制器用于对所述卫星输出数据和所述第一输出数据进行融合。
在一个实施例中，所述第二控制器与所述卫星导航装置时间不同步。
在一个实施例中，所述可拆卸模块安装有第二运动传感器，所述第二运动传感器用于输出第二输出数据；所述第二控制器用于对所述卫星输出数据、所述第一输出数据和所述第二输出数据进行融合，得到融合结果，所述融合结果用于建立所述工作区域地图；所述第二控制器用于接收所述卫星导航装置的所述授时信号及所述固定周期的脉冲信号，以基于其确定所述第二输出数据的采集时间，以使得进行融合的所述卫星输出数据、所述第一输出数据和所述第二输出数据的时间同步。
在一个实施例中，所述可拆卸模块还可拆卸地安装于所述自移动设备的机体上，所述卫星输出数据还用于为所述自移动设备在工作区域内的移动提供定位信息。
本申请第四方面提供了一种建图设备的建立工作区域地图的方法，所述工作区域地图用于限定自移动设备的工作区域，所述方法包括：使用卫星导航装置接收卫星信号，并输出卫星输出数据；使用第一运动传感器输出第一输出数据，其中，所述第一运动传感器安装于移动载体，所述卫星导航装置安装于可拆卸模块，所述可拆卸模块可拆卸地安装于所述移动载体；使用控制模块获取所述建图设备移动所经过位置的所述卫星输出数据和所述第一输出数据，并对所述卫星输出数据和所述第一输出数据进行融合，得到融合结果，所述融合结果用于建立所述工作区域地图，其中，所述控制模块安装于所述可拆卸模块和/或所述移动载体；所述控制模块接收所述卫星导航装置的授时信号及固定周期的脉冲信号，所述固定周期的脉冲信号用于重置所述控制模块的时钟；所述控制模块基于所述授时信号及所述固定周期的脉冲信号确定所述第一输出数据的采集时间，使得进行融合的所述卫星输出数据和所述第一输出数据的时间同步。
在一个实施例中，所述控制模块包括第一控制器，安装于所述移动载体；所述控制模块接收所述卫星导航装置的授时信号及固定周期的脉冲信号，包括：所述第一控制器接收所述卫星导航装置的所述授时信号及所述固定周期的脉冲信号；所述控制模块根据所述授时信号及所述固定周期的脉冲信号确定所述第一输出数据的采集时间，包括：所述第一控制器基于所述授时信号及所述固定周期的脉冲信号确定所述第一输出数据的采集时间。
在一个实施例中，所述控制模块包括第二控制器，安装于所述可拆卸模块；所述使用控制模块对所述卫星输出数据和所述第一输出数据进行融合，包括：使用所述第二控制器对所述卫星输出数据和所述第一输出数据进行融合。
在一个实施例中，所述第二控制器与所述卫星导航装置时间不同步。
在一个实施例中，还包括：使用第二运动传感器输出第二输出数据，其中所述第二运动传感器安装于所述可拆卸模块；使用所述第二控制器获取所述建图设备移动所经过位置的所述第二输出数据；所述使用所述第二控制器对所述卫星输出数据和所述第一输出数据进行融合，包括：使用所述第二控制器对所述卫星输出数据、所述第一输出数据和所述第二输出数据进行融合；所述第二控制器还接收所述卫星导航装置的所述授时信号及所述固定周期的脉冲信号，并基于其确定所述第二输出数据的采集时间，以使得进行融合的所述卫星输出数据、所述第一输出数据和所述第二输出数据的时间同步。
在一个实施例中，所述可拆卸模块还可拆卸地安装于所述自移动设备的机体上，所述卫星输出数据还用于为所述自移动设备在工作区域内的移动提供定位信息。
附图说明
图1是本申请实施例提供的一种自动工作系统的示意图。
图2是本申请实施例提供的一种智能割草机的结构示意图。
图3是本申请实施例提供的一种自移动设备的示意性框图。
图4是本申请实施例提供的一种构建地图的方法的示意图。
图5是本申请实施例提供的一种将数据采集与数据融合分离的自移动设备的示意性框图。
图6是本申请实施例提供的一种包括可拆卸模块和机体的自移动设备的示意性框图。
图7是本申请实施例提供的另一种智能割草机的结构示意图。
图8是本申请实施例提供的一种建图设备的示意性结构图。
图9-图11是本申请实施例提供的建图设备的示意性框图。
图12是本申请实施例提供的一种组合导航方法的示意性流程图。
图13是本申请实施例提供的一种建立工作区域地图的方法的示意性流程图。
具体实施方式
下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。
本申请实施例中的自移动设备可以为户外机器人，例如可以为智能割草机、智能扫雪车、智能扫地车、智能洗地车等具有自动行走功能的智能设备。
以智能割草机为例，图1所示的自动工作系统100可以包括智能割草机1，以及限定智能割草机1的工作区域的边界6，其中，边界线6可以为草坪区域与非草坪区域之间的边界线。智能割草机1可以在由边界6限定的区域内工作，如自动完成割草工作，边界6可以将工作区域7与非工作区域分隔开。
边界6可以是智能割草机中的导航模块获取的，或者该边界6可以是利用现有的地图软件划定的边界，然后再将该边界存储到智能割草机1中。
在智能割草机1的工作区域中，还会存在一些影响智能割草机工作的障碍区域，该障碍区域例如可以包括被树木遮挡的区域5、凹坑区域4、被房屋遮挡的区域3等。智能割草机1在工作的过程中，这些障碍区域会造成智能割草机运行异常。
该自动工作系统100还可以包括充电站2，用于为智能割草机1补给电能。智能割草机1可以在没有人监管的情况下自动执行工作任务，当电能不足时，可以自动返回充电站2进行充电。
充电站2可以位于边界线6上，即充电站2的一部分位于工作区域7中，一部分位于非工作区域中；或者充电站2可以完全位于工作区域7中；又或者，充电站2还可以完全位于非工作区域中。
图2示出了一种智能割草机的结构示意图。该自动割草机可以包括壳体11、移动模块、任务执行模块、能源模块和控制模块等。
移动模块可以包括轮组，该轮组可以由驱动马达驱动以带动智能割草机移动。轮组可以包括位于机壳后方的驱动轮13以及位于机壳前方的至少一个从动轮14。该从动轮14可以为万向轮。驱动轮13的个数可以为2个，分别位于壳体11的两侧。
任务执行模块可以包括切割组件12，该切割组件12可用于执行割草工作。
能源模块可以包括电池包，用于为智能割草机1的移动和工作提供电能。例如，能源模块可以为电机19提供电能，以使得电机19能够驱动切割组件12进行工作。
控制模块可以与移动模块、任务执行模块以及能源模块电连接，以控制移动模块带动智能割草机1移动，并控制任务执行模块执行工作任务。
为了实现对自移动设备的定位导航，可以在自移动设备上设置导航装置。该导航装置可用于确定智能割草机的当前位置，以限定智能割草机在工作区域内工作，或者该导航装置还可用于根据智能割草机的当前位置，对智能割草机进行路径规划。
但是单一的导航装置存在一些各种各样的弊端，很难满足高精度定位导航的要求。例如，对于卫星导航装置，其受干扰影响较大，在被树木、房屋遮挡的情况下，会导致卫星信号变差，从而影响自移动设备的定位导航精度。以图1为例，智能割草机在被树木遮挡的区域5工作时，由于卫星定位信号变弱，会导致智能割草机在该区域内出现行为异常现象，影响用户体验。
为了解决该问题，本申请实施例可以采用多种导航装置对自移动设备进行组合导航，导航装置包括各种运动传感器，多种导航装置可以优势互补，从而可以提高自移动设备的定位导航精度。采用多导航装置组合导航后，智能割草机在移动到区域5时，也能具有较高的定位精度，区域5可以和其他正常工作区域(非障碍区域)连通，使得智能割草机可以在区域5内规则移动。
对于组合导航，自移动设备既需要完成对多个导航装置的数据采集任务，又需要对多个导航装置的输出数据进行融合，如何高效可靠地完成数据采集任务和数据融合任务成为亟需解决的问题。
基于此，本申请实施例提供一种自移动设备，通过多个控制器来高效可靠地完成数据采集任务和数据融合任务。
如图3所示，该自移动设备包括导航模块和控制模块，该导航模块包括第一运动传感器和卫星导航装置，该控制模块包括第一控制器和第二控制器。该控制模块可用于根据导航模块的输出，对自移动设备进行组合导航。
控制模块根据导航模块的输出，对自移动设备进行组合导航可以指，控制模块中的第一控制器根据导航模块的输出，对自移动设备进行组合导航；或者控制模块中的第二控制器根据导航模块的输出，对自移动设备进行组合导航；或者控制模块中的第一控制器和第二控制器共同根据导航模块的输出，对自移动设备进行组合导航。
第一运动传感器可以包括里程计(odometry，ODO)。
当然，本申请实施例中的导航模块中的导航装置还可以包括雷达、视觉导航装置、惯性测量单元(inertial measurement unit，IMU)等导航装置中的一种或多种。
可以理解的是，本申请实施例中的惯性测量单元也可以称为惯性传感器。
卫星导航装置例如可以是全球定位系统(global positioning system，GPS)、北斗卫星导航系统(BeiDou navigation satellite system，BDS)、伽利略(Galileo)卫星导航系统和GLONASS中的一种或多种。
第一控制器和第二控制器可以为微控制单元(micro controller unit，MCU)。
第一控制器可用于接收第一运动传感器的输出数据，并将第一运动传感器的输出数据发送给第二控制器。第二控制器可用于融合第一运动传感器和卫星导航装置的输出数据。
本申请实施例提出一种基于多控制器的组合导航架构，通过多个控制器来完成数据采集任务和数据融合任务。与通过一个控制器来完成数据采集任务和数据融合任务相比，多个控制器可以分担数据采集任务和数据融合任务，如第一控制器可以分担数据采集任务，而第二控制器可以分担数据融合任务，这样既能够提高数据融合的处理速度，又能保证采集的数据的有效性，从而能够高效可靠地完成处理任务。
第二控制器在进行数据融合时，可以根据输出数据的采集时间，对输出数据进行融合。
由于自移动设备是运动的，所以导航装置在每个采样周期的输出数据是变化的。如果不同导航装置的输出数据的时间不同步，第二控制器就无法确定将哪些数据进行融合。
卫星导航装置具有自己的时间系统，即卫星时间系统，因此卫星导航装置的输出数据自带时间戳。而运动传感器没有自带的时间系统，因此运动传感器的输出数据只能通过控制器来给定时间。而控制器的时间系统和卫星时间系统又是不同的时间系统，因此无法直接将卫星导航装置的输出数据和运动传感器的输出数据进行融合。
另外，不同的导航装置采集数据的频率不一致，例如，惯性测量单元的采样频率在400Hz左右，里程计的采样频率在100Hz左右，而卫星导航装置的采样频率在20Hz左右。在时间不同步的情况下，采样频率的不一致进一步增加了数据融合的难度。
基于此，本申请实施例提出一种将控制器与卫星导航装置进行时间同步的方法来解决上述问题。
以图3为例，第一控制器可以接收卫星导航装置发送的授时信号，以与卫星导航装置进行时间同步，这样第一控制器的时间系统就变为卫星时间系统。
另外，第一控制器通常采用时钟信号进行计时，而时钟信号通常是以毫秒为单位进行计时的，因此第一控制器无法得到精确的秒，在经过长时间之后，累积误差逐渐增大，会出现计时不准的现象。
基于此，本申请实施例中的第一控制器还可以接收卫星导航装置的固定周期的脉冲信号，如秒脉冲(pulse per second，PPS)信号；并响应于该固定周期的脉冲信号，重置第一控制器的时钟。通过固定周期的脉冲信号，能够提高确定的运动传感器输出数据的采集时间的准确性，从而提高自移动设备的导航精度。
以PPS信号为例，卫星导航装置可以每秒钟发送一个PPS信号，且该PPS信号的传输时延小，第一控制器可以将接收到该PPS信号的时刻作为计时重置的标志，以进行时钟校准，从而提高确定的第一运动传感器输出数据的采集时间的准确度。
为方便描述，下文将第一运动传感器的输出数据称为第一输出数据，将卫星导航装置的输出数据称为卫星输出数据。
第一控制器还用于根据该授时信号和固定周期的脉冲信号，确定第一输出数据的采集时间。该授时信号中可以包括卫星导航装置的时间信息，第一控制器可以根据卫星导航装置的时间信息，确定第一输出数据的采集时间。例如，授时信号中可以包括年月日时分秒的时间信息，第一控制器可以以该时间信息为基准，并与内部时钟计数得到的时间(通常为毫秒时间)进行组合，确定当前的时间。
第一控制器可以将接收到第一输出数据的时刻作为第一输出数据的采集时间，并为第一输出数据添加时间戳。
由于第一控制器已经与卫星时间保持同步，则第一控制器确定的第一输出数据的采集时间与卫星输出数据的采集时间就具有相同的时间标准，有利于第二控制器进行数据的融合。
在第一控制器与卫星导航装置的时间同步之后，第二控制器可以根据卫星导航装置和第一运动传感器的输出数据的采集时间，对卫星导航装置和第一运动传感器的输出数据进行融合。
所述控制模块根据所述导航模块的输出，对自移动设备进行组合导航，可以包括：所述控制模块根据融合后的数据，确定所述自移动设备的当前位置；基于所述自移动设备的当前位置，控制所述自移动设备在地图限定的工作区域内自移动并工作。
这里的地图可以是利用现有的卫星地图，如谷歌地图、百度地图等生成的。例如，在智能终端上显示卫星地图，通过用户手动圈定的方式划出工作区域，从而生成地图。工作区域可以通过划定边界的方式得到，使自移动设备在工作的过程中，不会移动到边界之外的区域。当然，用户也可以通过同样的方式圈定出工作区域中的障碍区域，可以使自移动设备在移动的过程中有效避开障碍区域中的障碍物，以避免障碍物对自移动设备造成破坏。
由于本申请实施例中的自移动设备中安装有导航装置，因此，本申请实施例也可以使用自移动设备中的导航装置生成地图。
参见图4，用户可以利用自移动设备中的可拆卸模块沿着草坪区域与非草坪区域之间的边界61移动一圈，和/或沿着障碍区域的边沿移动一圈，从而生成地图。
相比于单一的导航装置来说，通过融合算法得到的边界信息比较准确，因此，在自移动设备工作时，可以减小边界处预留的安全距离，无需预留很大的安全距离，从而可以减少工作盲区。
另外，由于确定的边界信息准确，在对自移动设备进行路径规划时，模糊区域可以变小，需要做特殊处理(如快进快出)的区域变少，能够降低路径规划的复杂度。
本申请实施例还可以对自移动设备进行路径导航，即对自移动设备的运动轨迹进行跟踪，使自移动设备更加智能化。并且采用多种导航装置进行组合导航的方式，使自移动设备在任意位置处都具有较高的定位精度，在实际行走中不会出现因定位突变而造成设备行为异常。
可选地，第二控制器可以将同一时间点的卫星导航装置和第一运动传感器的输出数据进行融合。
由于不同的导航装置采集数据的频率不一致，很难保证不同导航装置在同一时刻采集数据，因此，本申请实施例中的同一时间点的输出数据可以指采集时刻相距最近的卫星输出数据和第一运动传感器输出数据。
如果多个导航装置中某个导航装置的频率较低，而其他导航装置的频率较高，在该频率较低的导航装置的新的输出数据还未到来时，可以使用该导航装置上一次的输出数据进行数据融合。
本申请实施例中的不同导航装置的时间同步误差可以小于1/2采样周期，该采样周期为采样频率最高的导航装置的采样周期，从而使得自移动设备具有较高的定位导航精度。
本申请实施例中的导航模块还可以包括第二运动传感器，第二控制器可用于将卫星导航装置、第一运动传感器、第二运动传感器的输出数据进行融合。
为描述方便，下文将第二运动传感器的输出数据简称为第二输出数据。
本申请实施例对采集第二输出数据的控制器不做具体限定。例如，如图5所示，可以由第一控制器实现对第二输出数据的采集；或者，如图6所示，可以由第二控制器实现对第二输出数据的采集。
第二运动传感器可以包括惯性测量单元。
以图5为例，该第二输出数据的采集时间可以是由第一控制器确定的。
第一控制器可以接收第二运动传感器发送的第二输出数据，并将接收到该第二输出数据的时刻作为第二输出数据的采集时间，为第二输出数据添加时间戳。第一控制器还可以将添加时间戳之后的第一输出数据和第二输出数据发送给第二控制器。
第二控制器可用于根据卫星导航装置、第一运动传感器、第二运动传感器的输出数据的采集时间，对卫星导航装置、第一运动传感器、第二运动传感器的输出数据进行融合。
由上文分析可知，控制器在进行数据采集的过程中，是将接收到输出数据的时刻作为该输出数据的采集时间。对于既需要进行数据采集，又需要进行数据融合的控制器来说，会存在控制器无法及时为输出数据添加时间戳的情况，这就使得最终确定的输出数据的采集时间不准确，从而影响输出数据的有效性。
因此，本申请实施例采用第一控制器进行数据采集，并采用第二控制器进行数据融合，可以将数据融合与数据采集过程进行分离，从而避免二者相互干扰，能够保证输出数据的有效性。
由于第二控制器仅用于数据融合，不进行数据采集，则第二控制器就没有必要与卫星导航装置进行时间同步，因此，第二控制器可以是一个非实时系统。第二控制器不需要与卫星导航装置进行时间同步，从而可避免时间同步影响数据融合的处理速度。
此外，为了提高数据融合的处理速度，可以选择算力较高的控制器作为第二控制器。例如，对于包含两个不同算力控制器的自移动设备，可以将算力较高的控制器作为第二控制器，而将算力较低的控制器作为第一控制器，即第二控制器的算力大于第一控制器的算力。
第二控制器还可用于构建工作区域的地图。第二控制器还可以根据该地图对自移动设备进行路径规划。换句话说，本申请实施例可以利用第二控制器构建所述地图；并根据所述地图，利用所述第二控制器对自移动设备进行路径规划。
本申请实施例将数据融合、构建地图和路径规划等任务集中在一个控制器上，仅需一个算力较高的控制器来执行这些任务，而另外一个用于采集数据的控制器的算力可以较低，从而有利于节约成本。
不同的应用场合对数据处理的速度要求不同，本申请实施例通过单独设置第二控制器，可以根据不同的应用场合单独更换第二控制器，而无需对第一控制器进行更换，能够提高自移动设备的灵活性。
通常，第一控制器设置在自移动设备的底盘上，例如，第一控制器可以是底盘自带的控制器，而第二控制器可以是外设的控制器。对于算力要求较高的场合，本申请实施例可以仅更换第二控制器，无需更换底盘上的第一控制器，从而可以实现底盘的通用性。并且仅更换第二控制器还能达到简化更换操作、节约成本的目的。
图5所示的第一输出数据和第二输出数据的采集时间均是由第一控制器确定的，但本申请实施例对此不做具体限定，第一输出数据和第二输出数据的采集时间可以是由不同的控制器确定的。例如，控制模块还可以包括第三控制器，第三控制器也可以与卫星进行时间同步，其中，第一输出数据的采集时间是由第一控制器确定的，而第二输出数据的采集时间可以由第三控制器来确定。
由于控制器将接收到输出数据的时刻确定为输出数据的采集时间，因此，导航装置与控制器之间的传输时延越小，控制器确定的输出数据的采集时间的准确度就越高。
为了降低输出数据传输过程中的时延，本申请实施例可以将导航装置与控制器上的接口直接连接，这样该导航装置可以通过该接口直接将采集的数据发送给控制器，从而能够降低数据传输过程中的时延。
参考图5，第一运动传感器和第二运动传感器可以均通过第一控制器上的接口与第一控制器直接相连。
第一控制器上的接口可以包括以下中的至少一种：集成电路之间(inter－integrated circuit，I2C)接口、输入输出(input/output，IO)接口、通用异步接收器/发射器(universival asychronous receiver/transmitter，UART)接口、区域网络控制器(controller area network，CAN)接口，具体采用哪种接口可以根据导航装置的类型来确定。
以图6为例，第二输出数据的采集时间是由第二控制器确定的。
通过第一控制器确定第一输出数据的采集时间，第二控制器确定第二输出数据的采集时间，从而将数据采集任务分配在不同的控制器上，可以进一步保证该两个运动传感器的输出数据的有效性。
与第一控制器类似，第二控制器也是一个实时系统。第二控制器可以接收卫星导航装置发送的授时信号，以进行时间同步。为了实现更精准地定时，第二控制器还可以接收卫星导航装置发送的固定周期的脉冲信号，如PPS信号；响应于该固定周期的脉冲信号，重置第二控制器的时钟。
第二控制器可以接收第二运动传感器发送的第二输出数据，并根据该授时信号和固定周期的脉冲信号，确定第二输出数据的采集时间，为第二输出数据添加时间戳。此外，第二控制器还用于接收第一控制器发送的添加时间戳之后的第一输出数据，并根据卫星导航装置、第一运动传感器、第二运动传感器的输出数据的采集时间，对卫星导航装置、第一运动传感器、第二运动传感器的输出数据进行融合。
本申请实施例中的自移动设备可以包括机体和可拆卸模块，可拆卸模块与机体可拆卸连接，可拆卸模块和机体上可以分别设置不同的导航装置，将导航装置设置成可拆卸连接，可以使得自移动设备灵活选择导航装置的类型，而不是只能选择固定的导航装置进行组合导航。
第一控制器和第一运动传感器可以安装在机体上，第二控制器和卫星导航装置可以安装在可拆卸模块中。
假设导航模块包括卫星导航装置和第一运动传感器，控制模块包括第一控制器和第二控制器，则可以将第一控制器和第一运动传感器安装在机体上，将卫星导航装置和第二控制器安装在可拆卸模块中，如图3所示。
假设导航模块包括卫星导航装置、第一运动传感器和第二运动传感器，控制模块包括第一控制器和第二控制器，则可以将第一控制器、第一运动传感器和第二运动传感器安装在机体上，将卫星导航装置和第二控制器安装在可拆卸模块中，如图5所示；或者可以将第一控制器和第一运动传感器安装在机体上，将卫星导航装置、第二运动传感器和第二控制器安装在可拆卸模块中，如图6所示。
参见图7，以智能割草机为例，智能割草机包括可拆卸模块17和机体16，可拆卸模块17和机体16之间可以通过连接件18进行连接，以保证连接的稳固性。连接件18的连接方式包括但不限于卡扣、插口或插槽等。惯性测量单元可以安装在可拆卸模块17中，里程计可以安装在机体16中。在可拆卸模块17安装至机体16中时，可以实现可拆卸模块与机体的电连接。
以图1和图2为例，可拆卸模块17可以设置在自移动设备的机体的上端，且可以位于机体的中间位置处。
可拆卸模块可以从自移动设备上拆卸下来，从而可以在不同设备之间共享，或者可以将该可拆卸模块与具有不同类型的导航装置的自移动设备进行组合，能够提高组合导航方案的通用性和灵活性。
另外，可拆卸模块可以从自移动设备上拆卸下来单独使用，例如，可以直接使用可拆卸模块进行构图，而不需要使用自移动设备进行构图，从而能够方便操作。
在自移动设备工作之前，用户可以将可拆卸模块从机体上拆卸下来，然后使用该可拆卸模块构建地图。相比于自移动设备，可拆卸模块体积小、重量轻，用户可方便携带，从而能够简化建图操作。
用户可以手持可拆卸模块17沿着预定的边界移动，从而生成工作区域的边界。或者，用户也可以将可拆卸模块17放置在移动载体上，由移动载体带动可拆卸模块移动，从而生成工作区域的边界。
如图4和图8所示，用户可以将可拆卸模块17放置在移动载体8上，由移动载体8承载可拆卸模块17，用户可以推着移动载体8沿着边界线61移动，生成边界线62。
该移动载体8可以为小车。该移动载体8可以包括车轮、供用户手持的手柄以及连接车轮与手柄的连接杆。
可拆卸模块中可以安装有卫星导航装置和惯性测量单元，在用户移动的过程中，可以得到卫星导航装置的输出数据以及惯性测量单元的输出数据(简称惯性输出数据)，然后控制模块可以根据卫星输出数据和惯性输出数据，确定自移动设备待工作区域的地图。
当然，移动载体8上也可以设置导航装置，如里程计，本申请实施例可以将可拆卸模块和移动载体上的导航装置的输出数据进行融合，融合后的数据用于生成地图。将可拆卸模块上的数据与移动载体上的数据进行融合以生成地图，能够使得生成的地图更准确。
自移动设备需要工作时，用户可以将可拆卸模块安装至机体，控制模块可以根据可拆卸模块中的导航装置的输出数据、以及机体中的导航装置的输出数据对自移动设备进行组合导航，控制自移动设备在地图限定的区域内自动移动并工作。
控制模块还可以根据地图对自移动设备进行路径规划，自移动设备可以按照规划的路径移动，从而使得自移动设备更加智能化。
用于融合数据的第二控制器可以设置在机体上，也可以设置在可拆卸模块上，本申请实施例对此不作具体限定。
由于控制器将接收到输出数据的时刻确定为输出数据的采集时间，因此，导航装置与控制器之间的传输时延越小，控制器确定的采集时间的准确度就越高。
为了降低输出数据传输过程中的时延，本申请实施例可以将导航装置与控制器上的接口直接连接，这样导航装置可以通过该接口直接将采集的数据发送给控制器，能够降低数据传输过程中的时延。
参考图6，第一运动传感器可以通过第一控制器上的接口与第一控制器直接相连；第二运动传感器可以通过第二控制器上的接口与第二控制器直接相连。
第一控制器和第二控制器上的接口可以包括以下中的至少一种：I2C接口、IO接口、UART接口和CAN接口，具体采用哪种接口可以根据导航装置的类型来确定。
自移动设备中的运动传感器可以包括里程计，对于里程计来说，其工作原理是通过测量车轮在一定时间内转过的弧度，进而推算出自移动设备的位姿变化。因此，如果自移动设备包括里程计，则该里程计通常是安装在机体上。
以自移动设备中的导航装置包括惯性测量单元和里程计为例，则对于图6来说，第一运动传感器可以为里程计，第二运动传感器可以为惯性测量单元。
对于惯性测量单元，其内部的传输时延也会影响数据的有效性。因此，本申请实施例还可以通过对惯性测量单元的数据采集过程进行控制，以降低惯性测量单元的内部时延。
具体地，可以通过调整惯性测量单元的数据的输出滤波和/或惯性测量单元的工作模式，来降低内部传输时延。
以调整输出滤波为例，惯性测量单元在采集完数据之后，需要对数据进行滤波处理，然后发送给控制器。滤波处理会占用一定的时间，因此，可以通过对滤波处理过程进行优化以降低内部传输时延。例如，可以取消滤波处理过程，惯性测量单元在采集完数据之后，无需进行滤波处理，直接将数据发送给控制器。又例如，可以简化滤波处理过程，如果通常的惯性测量单元需要进行6次滤波处理，本申请实施例可以通过减少滤波处理的次数来降低内部传输时延。
以调整工作模式为例，惯性测量单元通常可以包含多种类型的传感器，例如可以包括3轴加速度计、3轴陀螺仪、3轴磁力计以及气压计。其中，不同的传感器采集数据所需要的时间不同。因此，本申请实施例可以对惯性测量单元使用的传感器的类型进行选择，以降低惯性测量单元内部的延时。
此外，如果采集了多种类型的数据，是否融合该多种类型的数据也会影响内部时延。基于此，本申请实施例可以不融合该多种类型的数据，以降低惯性测量单元内部的时延。
除了上述自移动设备之外，本申请实施例还提供一种用于建立自移动设备的工作区域地图的建图设备，如图8所示。
该建图设备可以包括可拆卸模块17和移动载体8，该可拆卸模块可拆卸地安装于移动载体。该可拆卸模块可以是上文描述的自移动设备中的可拆卸模块，因此，其相关的技术特征可以参见上文的描述。建图设备可以与自移动设备共用可拆卸模块，以节约成本，提高设备的灵活性。
在需要建图时，可以将可拆卸模块从自移动设备上拆卸下来，安装至移动载体上，用户推动移动载体移动，以构建工作地图。在完成构图之后，可以将可拆卸模块从移动载体上拆卸下来，安装至自移动设备中，然后自移动设备可以进行工作。
该可拆卸模块17可以包括卫星导航装置，该卫星导航装置用于接收卫星信号，并输出卫星输出数据。
该移动载体上安装有第一运动传感器，第一运动传感器用于输出第一输出数据。
该第一运动传感器可以包括里程计。
建图设备还可以包括控制模块，该控制模块可安装于可拆卸模块和/或移动载体上。可拆卸模块安装于移动载体时，建图设备用于通过控制模块获取建图设备移动所经过位置的卫星输出数据和第一输出数据，并通过控制模块对卫星输出数据和第一输出数据进行融合，得到融合结果，该融合结果可用于建立工作区域地图。
由于第一运动传感器没有自己的时间系统，因此，第一运动传感器的输出数据的采集时间可以由控制模块来确定。
该控制模块还可用于与卫星进行时钟同步。例如，控制模块可用于接收卫星导航装置的授时信号和固定周期的脉冲信号，该固定周期的脉冲信号用于重置控制模块的时钟。控制模块可以根据该授时信号和固定周期的脉冲信号，确定第一输出数据的采集时间，使得进行融合的卫星输出数据和第一输出数据的时间同步。
通过数据融合生成的工作区域地图比较准确，即地图中的边界信息比较准确，因此，在自移动设备工作时，可以减小边界处预留的安全距离，无需预留很大的安全距离，从而可以减少工作盲区。
另外，将建图设备设计成可拆卸的结构，可以使得建图设备与自移动设备之间共享可拆卸模块，能够提高设备的灵活性。
该建图设备还可以包括第二运动传感器，该第二运动传感器可用于输出第二输出数据。该第二运动传感器可以包括惯性测量单元。
由于第二运动传感器没有自已的时间系统，因此，第二运动传感器的输出数据的采集时间可以由控制模块来确定。控制模块可以根据该授时信号和固定周期的脉冲信号，确定第二输出数据的采集时间，使得进行融合的卫星输出数据、第一输出数据和第二输出数据的时间同步。
第二运动传感器可以设置在移动载体上，也可以设置在可拆卸模块上，本申请实施例对此不作具体限定。
如图9和图11所示，该第二运动传感器安装在移动载体上；如图10所示，该第二运动传感器安装在可拆卸模块上。
该控制模块可以包括一个或多个控制器。
作为一个示例，控制模块可以包括第一控制器，该第一控制器安装于可拆卸模块上。该第一控制器可以接收第一运动传感器、第二运动传感器的输出数据。第一运动传感器可以设置在移动载体上；第二运动传感器可以设置在移动载体上，也可以设置在可拆卸模块上。
该第一控制器可以与卫星进行时钟同步。该第一控制器可用于接收卫星导航装置的授时信号和固定周期的脉冲信号，并基于授时信号和固定周期的脉冲信号确定第一输出数据、第二输出数据的采集时间。
在控制模块包括一个控制器的情况下，第一输出数据和第二输出数据的采集时间的确定以及数据的融合处理均由第一控制器来完成。
如图9所示，第一控制器可以根据授时信号和固定周期的脉冲信号，确定第一输出数据和第二输出数据的采集时间，并将卫星输出数据、第一输出数据以及第二输出数据进行融合。
作为另一个示例，除了第一控制器之外，该控制模块还可以包括第二控制器，该第二控制器安装于可拆卸模块上，第一控制器安装于移动载体上。该第二控制器用于对卫星输出数据、第一输出数据和第二输出数据进行融合。
第一运动传感器可以设置在移动载体上；第二运动传感器可以设置在移动载体上，也可以设置在可拆卸模块上，本申请实施例对此不作具体限定。
如图10所示，第一运动传感器设置在移动载体上，第二运动传感器设置在可拆卸模块上。第一运动传感器的输出数据的采集时间由第一控制器来确定，第二运动传感器的输出数据的采集时间由第二控制器来确定，因此，第一控制器和第二控制器都需要与卫星进行时钟同步。
第一控制器可以接收卫星导航装置的授时信号和固定周期的脉冲信号，并根据授时信号和固定周期的脉冲信号，确定第一输出数据的采集时间。
第二控制器可以接收卫星导航装置的授时信号和固定周期的脉冲信号，并根据授时信号和固定周期的脉冲信号，确定第二输出数据的采集时间。
第二控制器还用于根据卫星输出数据、第一输出数据和第二输出数据的采集时间，将卫星输出数据、第一输出数据和第二输出数据进行融合。
为了降低数据的传输时延，提高确定的数据采集时间的准确性，第一运动传感器可以与第一控制器直接相连，第二运动传感器可以与第二控制器直接相连。
如图11所示，第一运动传感器和第二运动传感器均设置在移动载体上。第一运动传感器和第二运动传感器的输出数据的采集时间均由第一控制器来确定。
第一控制器可以接收卫星导航装置的授时信号和固定周期的脉冲信号，并根据授时信号和固定周期的脉冲信号，确定第一输出数据和第二输出数据的采集时间。
第二控制器用于根据卫星输出数据、第一输出数据和第二输出数据的采集时间，将卫星输出数据、第一输出数据和第二输出数据进行融合。
第一运动传感器和第二运动传感器的输出数据的采集时间均由第一控制器来确定，第二控制器仅用于数据融合，从而可以将数据采集过程与数据融合过程进行分离，避免二者相互干扰，能够保证输出数据的有效性。
由于第二控制器不需要确定数据的采集时间，因此，第二控制器可以无需与卫星进行时钟同步，并且可以避免时间同步影响第二控制器的处理速度。
为了降低数据的传输时延，提高确定的数据采集时间的准确性，第一运动传感器和第二运动传感器与第一控制器直接相连。
该可拆卸模块还可以可拆卸地安装于自移动设备的机体上，卫星输出数据还用于为自移动设备在工作区域内的移动提供定位信息。可拆卸模块安装至自移动设备后的工作过程可以参见上文的描述，此处不再赘述。
上文详细描述了本申请的装置实施例，下面结合图12和图13描述本申请的方法实施例。可以理解的是，方法实施例与装置实施例对应，未描述的特征可以参照上文装置实施例的描述。
图12是本申请实施例提供的一种组合导航方法，该方法可应用于上文描述任一种自移动设备，该方法能够高效可靠地完成数据采集任务和数据融合任务。
该自移动设备可以包括导航模块和控制模块。该导航模块可以包括卫星导航装置和第一运动传感器；该控制模块可以包括第一控制器和第二控制器。
如图12所示，该方法包括步骤S210-S240。
S210、第一控制器接收所述卫星导航装置的授时信号和固定周期的脉冲信号；响应于所述固定周期的脉冲信号，重置所述第一控制器的时钟；根据所述授时信号和所述固定周期的脉冲信号，确定所述第一运动传感器的输出数据的采集时间。
第一控制器通过授时信号与卫星导航装置进行时间同步，从而使得第一运动传感器的输出数据与卫星导航装置的输出数据具有相同的时间标准，有利于数据的融合。
该固定周期的脉冲信号可以是PPS信号，本申请通过固定周期的脉冲信号重置控制器的时钟，能够提高确定的运动传感器输出数据的采集时间的准确性，从而提高自移动设备的导航精度。
第一运动传感器可以包括里程计。
卫星导航装置例如可以是GPS、BDS、Galileo卫星导航系统、GLONASS中的一种或多种。
S220、第二控制器根据所述卫星导航装置和所述第一运动传感器的输出数据的采集时间，对所述卫星导航装置和所述第一运动传感器的输出数据进行融合。
S230、控制模块根据融合后的数据，确定所述自移动设备的当前位置。
S240、控制模块基于所述自移动设备的当前位置，控制所述自移动设备在地图限定的工作区域内自移动并工作。
本申请实施例提出一种基于多控制器的组合导航架构，通过多个控制器来完成数据采集任务和数据融合任务。与通过一个控制器来完成数据采集任务和数据融合任务相比，多个控制器可以分担数据采集任务和数据融合任务，如第一控制器可以分担数据采集任务，而第二控制器可以分担数据融合任务，这样既能够提高数据融合的处理速度，又能保证采集的数据的有效性，从而能够高效可靠地完成处理任务。
可选地，所述导航模块还包括第二运动传感器，所述方法还包括：所述第一控制器根据所述授时信号和所述固定周期的脉冲信号，确定所述第二运动传感器的输出数据的采集时间；所述第二控制器根据所述卫星导航装置和所述第一运动传感器的输出数据的采集时间，对所述卫星导航装置和所述第一运动传感器的输出数据进行融合，包括：所述第二控制器根据所述卫星导航装置、所述第一运动传感器和所述第二运动传感器的输出数据的采集时间，对所述卫星导航装置、所述第一运动传感器和所述第二运动传感器的输出数据进行融合。
第二运动传感器可以包括惯性测量单元。
采用第一控制器进行数据采集，并采用第二控制器进行数据融合，可以将数据融合与数据采集过程进行分离，从而避免二者相互干扰。
可选地，所述第二控制器与所述卫星导航装置时间不同步。
可选地，所述第二控制器的算力大于所述第一控制器的算力。
可选地，所述方法还包括：利用所述第二控制器构建所述地图；根据所述地图，利用所述第二控制器对所述自移动设备进行路径规划。
可选地，所述第一运动传感器和所述第二运动传感器均通过所述第一控制器的接口与所述第一控制器直接相连。
将导航装置与控制器上的接口直接连接，该导航装置可以通过该接口直接将采集的数据发送给控制器，从而能够降低数据传输过程中的时延。
可选地，所述导航模块还包括第二运动传感器，所述方法还包括：所述第二控制器接收所述卫星导航装置的授时信号和固定周期的脉冲信号，根据所述授时信号和所述固定周期的脉冲信号，确定所述第二运动传感器的采集时间；所述第二控制器根据所述卫星导航装置和所述第一运动传感器的输出数据的采集时间，对所述卫星导航装置和所述第一运动传感器的输出数据进行融合，包括：所述第二控制器根据所述卫星导航装置、所述第一运动传感器和所述第二运动传感器的输出数据的采集时间，对所述卫星导航装置、所述第一运动传感器和所述第二运动传感器的输出数据进行融合。
可选地，所述第一运动传感器通过所述第一控制器的接口与所述第一控制器直接相连；所述第二运动传感器通过所述第二控制器的接口与所述第二控制器直接相连。
将导航装置与控制器上的接口直接连接，该导航装置可以通过该接口直接将采集的数据发送给控制器，从而能够降低数据传输过程中的时延。
可选地，所述自移动设备还包括：机体；可拆卸模块，与所述机体可拆卸连接；其中，所述第一控制器和所述第一运动传感器安装在所述机体上，所述第二控制器和所述卫星导航装置安装在所述可拆卸模块中。
可拆卸模块可以从自移动设备上拆卸下来，从而可以在不同设备之间共享，或者可以将该可拆卸模块与具有不同类型的导航装置的自移动设备进行组合，提高了组合导航方案的通用性和灵活性。
可选地，所述方法还包括：在将所述可拆卸模块从所述机体上拆卸下来之后，利用所述可拆卸模块构建所述地图。
图13是本申请实施例提供的一种建图设备的建立工作区域地图的方法，该方法可应用于上文描述的任一种建图设备，该方法能够提高生成的地图的准确性，且方便用户操作。
如图13所示，该方法包括步骤S310-S350。
S310、使用卫星导航装置接收卫星信号，并输出卫星输出数据。
S320、使用第一运动传感器输出第一输出数据，其中，所述第一运动传感器安装于移动载体，所述卫星导航装置安装于可拆卸模块，所述可拆卸模块可拆卸地安装于所述移动载体。
S330、使用控制模块获取所述建图设备移动所经过位置的所述卫星输出数据和所述第一输出数据，并对所述卫星输出数据和所述第一输出数据进行融合，得到融合结果，所述融合结果用于建立所述工作区域地图。
所述控制模块安装于所述可拆卸模块和/或所述移动载体。
S340、所述控制模块接收所述卫星导航装置的授时信号及固定周期的脉冲信号，所述固定周期的脉冲信号用于重置所述控制模块的时钟。
S350、所述控制模块基于所述授时信号及所述固定周期的脉冲信号确定所述第一输出数据的采集时间，使得进行融合的所述卫星输出数据和所述第一输出数据的时间同步。
可选地，所述控制模块包括第一控制器，安装于所述移动载体。
所述控制模块接收所述卫星导航装置的授时信号及固定周期的脉冲信号，包括：所述第一控制器接收所述卫星导航装置的所述授时信号及所述固定周期的脉冲信号。
所述控制模块根据所述授时信号及所述固定周期的脉冲信号确定所述第一输出数据的采集时间，包括：所述第一控制器基于所述授时信号及所述固定周期的脉冲信号确定所述第一输出数据的采集时间。
可选地，所述控制模块包括第二控制器，安装于所述可拆卸模块；所述使用控制模块对所述卫星输出数据和所述第一输出数据进行融合，包括：使用所述第二控制器对所述卫星输出数据和所述第一输出数据进行融合。
可选地，所述第二控制器与所述卫星导航装置时间不同步。
可选地，所述方法还包括：使用第二运动传感器输出第二输出数据，其中所述第二运动传感器安装于所述可拆卸模块；使用所述第二控制器获取所述建图设备移动所经过位置的所述第二输出数据；所述使用所述第二控制器对所述卫星输出数据和所述第一输出数据进行融合，包括：使用所述第二控制器对所述卫星输出数据、所述第一输出数据和所述第二输出数据进行融合；所述第二控制器还接收所述卫星导航装置的所述授时信号及所述固定周期的脉冲信号，并基于其确定所述第二输出数据的采集时间，以使得进行融合的所述卫星输出数据、所述第一输出数据和所述第二输出数据的时间同步。
所述可拆卸模块还可拆卸地安装于所述自移动设备的机体上，所述卫星输出数据还用于为所述自移动设备在工作区域内的移动提供定位信息。
以上所述仅为本申请的较佳实施例而已，并不用以限制本申请，凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (28)

1.一种自移动设备，其特征在于，包括：
导航模块，包括卫星导航装置和第一运动传感器；
控制模块，包括第一控制器和第二控制器；
所述第一控制器用于接收所述卫星导航装置的授时信号和固定周期的脉冲信号；响应于所述固定周期的脉冲信号，重置所述第一控制器的时钟；以及根据所述授时信号和所述固定周期的脉冲信号，确定所述第一运动传感器的输出数据的采集时间；
所述第二控制器，用于根据所述卫星导航装置和所述第一运动传感器的输出数据的采集时间，对所述卫星导航装置和所述第一运动传感器的输出数据进行融合；
所述控制模块，用于根据融合后的数据，确定所述自移动设备的当前位置；以及基于所述自移动设备的当前位置，控制所述自移动设备在地图限定的工作区域内自移动并工作。
2.根据权利要求1所述的自移动设备，其特征在于，所述第一运动传感器包括里程计。
3.根据权利要求1所述的自移动设备，其特征在于，所述导航模块还包括第二运动传感器；
所述第一控制器还用于根据所述授时信号和所述固定周期的脉冲信号，确定所述第二运动传感器的输出数据的采集时间；
所述第二控制器根据所述卫星导航装置和所述第一运动传感器的输出数据的采集时间，对所述卫星导航装置和所述第一运动传感器的输出数据进行融合，包括：
所述第二控制器根据所述卫星导航装置、所述第一运动传感器和所述第二运动传感器的输出数据的采集时间，对所述卫星导航装置、所述第一运动传感器和所述第二运动传感器的输出数据进行融合。
4.根据权利要求3所述的自移动设备，其特征在于，所述第二控制器与所述卫星导航装置时间不同步。
5.根据权利要求3所述的自移动设备，其特征在于，所述第二控制器的算力大于所述第一控制器的算力。
6.根据权利要求5所述的自移动设备，其特征在于，所述第二控制器还用于构建所述地图以及根据所述地图对所述自移动设备进行路径规划。
7.根据权利要求3-6中任一项所述的自移动设备，其特征在于，所述第一运动传感器和所述第二运动传感器均通过所述第一控制器的接口与所述第一控制器直接相连。
8.根据权利要求1所述的自移动设备，其特征在于，所述导航模块还包括第二运动传感器；
所述第二控制器还用于接收所述卫星导航装置的所述授时信号和所述固定周期的脉冲信号；响应于所述固定周期的脉冲信号，重置所述第二控制器的时钟；以及根据所述授时信号和所述固定周期的脉冲信号，确定所述第二运动传感器的输出数据的采集时间；
所述第二控制器根据所述卫星导航装置和所述第一运动传感器的输出数据的采集时间，对所述卫星导航装置和所述第一运动传感器的输出数据进行融合，包括：
所述第二控制器根据所述卫星导航装置、所述第一运动传感器和所述第二运动传感器的输出数据的采集时间，对所述卫星导航装置、所述第一运动传感器和所述第二运动传感器的输出数据进行融合。
9.根据权利要求3或8所述的自移动设备，其特征在于，所述第二运动传感器包括惯性测量单元。
10.根据权利要求8所述的自移动设备，其特征在于，所述第一运动传感器通过所述第一控制器的接口与所述第一控制器直接相连；所述第二运动传感器通过所述第二控制器的接口与所述第二控制器直接相连。
11.根据权利要求1所述的自移动设备，其特征在于，所述自移动设备还包括：
机体；
可拆卸模块，与所述机体可拆卸连接；
其中，所述第一控制器和所述第一运动传感器安装在所述机体上，所述第二控制器和所述卫星导航装置安装在所述可拆卸模块中。
12.根据权利要求11所述的自移动设备，其特征在于，所述可拆卸模块用于在从所述机体上拆卸下来之后，构建所述地图。
13.一种组合导航方法，其特征在于，所述组合导航方法应用于自移动设备，所述自移动设备包括导航模块和控制模块，所述导航模块包括卫星导航装置和第一运动传感器，所述控制模块包括第一控制器和第二控制器；
所述方法包括：
所述第一控制器接收所述卫星导航装置的授时信号和固定周期的脉冲信号；响应于所述固定周期的脉冲信号，重置所述第一控制器的时钟；根据所述授时信号和所述固定周期的脉冲信号，确定所述第一运动传感器的输出数据的采集时间；
所述第二控制器根据所述卫星导航装置和所述第一运动传感器的输出数据的采集时间，对所述卫星导航装置和所述第一运动传感器的输出数据进行融合；
所述控制模块根据融合后的数据，确定所述自移动设备的当前位置；
所述控制模块基于所述自移动设备的当前位置，控制所述自移动设备在地图限定的工作区域内自移动并工作。
14.根据权利要求13所述的方法，其特征在于，所述导航模块还包括第二运动传感器，所述方法还包括：
所述第一控制器根据所述授时信号和所述固定周期的脉冲信号，确定所述第二运动传感器的输出数据的采集时间；
所述第二控制器根据所述卫星导航装置和所述第一运动传感器的输出数据的采集时间，对所述卫星导航装置和所述第一运动传感器导航装置的输出数据进行融合，包括：
所述第二控制器根据所述卫星导航装置、所述第一运动传感器和所述第二运动传感器的输出数据的采集时间，对所述卫星导航装置、所述第一运动传感器和所述第二运动传感器的输出数据进行融合。
15.根据权利要求14所述的方法，其特征在于，所述第二控制器与所述卫星导航装置时间不同步。
16.根据权利要求13所述的方法，其特征在于，所述导航模块还包括第二运动传感器，所述方法还包括：
所述第二控制器接收所述卫星导航装置的所述授时信号和所述固定周期的脉冲信号；响应于所述固定周期的脉冲信号，重置所述第二控制器的时钟；根据所述授时信号和所述固定周期的脉冲信号，确定所述第二运动传感器的输出数据的采集时间；
所述第二控制器根据所述卫星导航装置和所述第一运动传感器的输出数据的采集时间，对所述卫星导航装置和所述第一运动传感器的输出数据进行融合，包括：
所述第二控制器根据所述卫星导航装置、所述第一运动传感器和所述第二运动传感器的输出数据的采集时间，对所述卫星导航装置、所述第一运动传感器和所述第二运动传感器的输出数据进行融合。
17.根据权利要求13所述的方法，其特征在于，所述自移动设备还包括：
机体；
可拆卸模块，与所述机体可拆卸连接；
其中，所述第一控制器和所述第一运动传感器安装在所述机体上，所述第二控制器和所述卫星导航装置安装在所述可拆卸模块中。
18.根据权利要求17所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
在将所述可拆卸模块从所述机体上拆卸下来之后，利用所述可拆卸模块构建所述地图。
19.一种用于建立自移动设备的工作区域地图的建图设备，其特征在于，包括：可拆卸模块和移动载体；
所述可拆卸模块包括卫星导航装置，所述卫星导航装置用于接收卫星信号，并输出卫星输出数据；
所述移动载体安装有第一运动传感器，所述第一运动传感器用于输出第一输出数据；
所述可拆卸模块可拆卸地安装于所述移动载体；
所述建图设备还包括控制模块，安装于所述可拆卸模块和/或所述移动载体；所述可拆卸模块安装于所述移动载体时，所述建图设备用于通过所述控制模块获取所述建图设备移动所经过位置的所述卫星输出数据和所述第一输出数据，并通过所述控制模块对所述卫星输出数据和所述第一输出数据进行融合，得到融合结果，所述融合结果用于建立所述工作区域地图；
所述控制模块包括第一控制器，所述第一控制器用于接收所述卫星导航装置的授时信号及固定周期的脉冲信号，所述固定周期的脉冲信号用于重置所述第一控制器的时钟；并，用于根据所述授时信号及所述固定周期的脉冲信号确定所述第一输出数据的采集时间，使得进行融合的所述卫星输出数据和所述第一输出数据的时间同步；
所述控制模块包括第二控制器；所述第二控制器用于对所述卫星输出数据和所述第一输出数据进行融合。
20.根据权利要求19所述的建图设备，其特征在于，所述第一控制器安装于所述移动载体或所述可拆卸模块上。
21.根据权利要求20所述的建图设备，其特征在于，所述第二控制器安装于所述可拆卸模块上。
22.根据权利要求21所述的建图设备，其特征在于，所述第二控制器与所述卫星导航装置时间不同步。
23.根据权利要求21所述的建图设备，其特征在于，所述可拆卸模块安装有第二运动传感器，所述第二运动传感器用于输出第二输出数据；所述第二控制器用于对所述卫星输出数据、所述第一输出数据和所述第二输出数据进行融合，得到融合结果，所述融合结果用于建立所述工作区域地图；
所述第二控制器用于接收所述卫星导航装置的所述授时信号及所述固定周期的脉冲信号，以基于其确定所述第二输出数据的采集时间，以使得进行融合的所述卫星输出数据、所述第一输出数据和所述第二输出数据的时间同步。
24.根据权利要求19所述的建图设备，其特征在于，所述可拆卸模块还可拆卸地安装于所述自移动设备的机体上，所述卫星输出数据还用于为所述自移动设备在工作区域内的移动提供定位信息。
25.一种建图设备的建立工作区域地图的方法，所述工作区域地图用于限定自移动设备的工作区域，所述方法包括：
使用卫星导航装置接收卫星信号，并输出卫星输出数据；
使用第一运动传感器输出第一输出数据，其中，所述第一运动传感器安装于移动载体，所述卫星导航装置安装于可拆卸模块，所述可拆卸模块可拆卸地安装于所述移动载体；
使用控制模块获取所述建图设备移动所经过位置的所述卫星输出数据和所述第一输出数据，并对所述卫星输出数据和所述第一输出数据进行融合，得到融合结果，所述融合结果用于建立所述工作区域地图，其中，所述控制模块安装于所述可拆卸模块和/或所述移动载体；
所述控制模块包括第一控制器，所述第一控制器接收所述卫星导航装置的授时信号及固定周期的脉冲信号，所述固定周期的脉冲信号用于重置所述第一控制器的时钟；
所述第一控制器基于所述授时信号及所述固定周期的脉冲信号确定所述第一输出数据的采集时间，使得进行融合的所述卫星输出数据和所述第一输出数据的时间同步；
所述控制模块包括第二控制器；所述第二控制器对所述卫星输出数据和所述第一输出数据进行融合。
26.根据权利要求25所述的方法，其特征在于，所述第二控制器与所述卫星导航装置时间不同步。
27.根据权利要求25所述的方法，其特征在于，还包括：
使用第二运动传感器输出第二输出数据，其中所述第二运动传感器安装于所述可拆卸模块；
使用所述第二控制器获取所述建图设备移动所经过位置的所述第二输出数据；
所述使用所述第二控制器对所述卫星输出数据和所述第一输出数据进行融合，包括：使用所述第二控制器对所述卫星输出数据、所述第一输出数据和所述第二输出数据进行融合；
所述第二控制器还接收所述卫星导航装置的所述授时信号及所述固定周期的脉冲信号，并基于其确定所述第二输出数据的采集时间，以使得进行融合的所述卫星输出数据、所述第一输出数据和所述第二输出数据的时间同步。
28.根据权利要求25所述的方法，其特征在于，所述可拆卸模块还可拆卸地安装于所述自移动设备的机体上，所述卫星输出数据还用于为所述自移动设备在工作区域内的移动提供定位信息。
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