邊界線的脈沖信號識別系統、方法及智能割草系統與流程

本發明涉及邊界信號領域，特別是涉及一種應用于智能割草機的邊界線的脈沖信號識別系統及方法。本發明還涉及一種智能割草系統。

背景技術：

隨著科學技術的發展，智能的自動行走設備為人們所熟知，由于自動行走設備可以自動預先設置的程序執行預先設置的相關任務，無須人為的操作與干預，因此在工業應用及家居產品上的應用非常廣泛。工業上的應用如執行各種功能的機器人，家居產品上的應用如割草機、吸塵器等，這些智能的自動行走設備極大地節省了人們的時間，給工業生產及家居生活都帶來了極大的便利。

為保證上述自動行走設備在預設的工作范圍內工作，通常采用邊界系統對自動行走設備的行走路徑進行控制。所述邊界系統包括：信號發生單元，產生預設的邊界信號；邊界線，與信號發生單元電性連接，預設的邊界信號沿邊界線傳導，并生成預設的磁場信號；信號檢測單元，設置在所述自動行走設備內，用于檢測環境中的磁場信號，生成檢測信號；號處理單元，與信號檢測單元電性連接，收所述檢測信號，所述檢測信號進行處理，成處理信號；控制單元接收所述處理信號，并根據所述處理信號代表的信息，確認自動行走設備相對邊界線的位置，控制自動行走設備的在跨越邊界線時及時轉換自動行走設備行走方向，防止自動行走設備行走至邊界線外，從而使自動行走設備始終在邊界線內工作。早期的邊界系統發送的預設的邊界信號為脈沖信號，此種邊界信號的優勢在于識別容易，但存在的問題是邊界系統無法區分來自邊界信號的脈沖信號與干擾的脈沖信號，使得邊界系統在接收到干擾的脈沖信號時，誤以為是邊界信號而根據其攜帶的信息對自動行走設備的行走路徑進行控制，使得邊界系統很容易受到干擾，而做出錯誤判斷，降低了邊界系統的抗干擾能力。

以上所述邊界系統的抗干擾能力差的情況更多體現在智能割草機領域。在智能割草機領域，傳統技術主要是通過調整安裝在智能割草機上的自動邊界線傳感器降低檢測的靈敏度，即當發現有干擾時，降低傳感器檢測的靈敏度，以過濾掉干擾源。但這種情況下，一般兩個相鄰邊界線至少需要間隔1～2米的距離，仍然無法使相鄰邊界線之間的距離能縮短。通常相鄰用戶的草坪之間的間隔一般只有一個柵欄，如果相鄰邊界線的距離超過1米甚至更遠，在布置邊界線時就會導致兩個邊界線之間的較多的草地割不到，而這些割不到的草地必須用戶親自手動切割，明顯降低了客戶的體驗。

技術實現要素：

基于此，有必要針對客戶體驗較低的問題，提供一種應用于智能割草機的邊界線的脈沖信號識別系統及方法。

一種邊界線的脈沖信號識別系統，包括脈沖電路模塊和檢測電路模塊，所述脈沖電路模塊用于生成在邊界線上傳輸的脈沖信號，所述脈沖電路模塊生成的脈沖信號包括：

在周期T內生成的至少一個高脈沖信號以及與所述高脈沖信號連續分布的若干低脈沖信號；或者

在周期T內生成的若干低脈沖信號以及在所述若干低脈沖信號之間分布的一個或多個高脈沖信號；

所述檢測電路模塊接收所述脈沖電路模塊生成的脈沖信號，并通過檢測所述脈沖信號的高脈沖信號或低脈沖信號識別所述邊界線。

在其中一個實施例中，所述檢測電路模塊在檢測高脈沖信號時的檢測靈敏度基準值高于在檢測低脈沖信號時的檢測靈敏度基準值。

在其中一個實施例中，所述高脈沖信號的形式和所述低脈沖信號的形式不同。

在其中一個實施例中，：所述高脈沖信號每秒至少出現一次。

在其中一個實施例中，在包括多個周期T的時間段中，所述生成的高脈沖信號的幅度值不小于設定的最低幅度值，所述生成的低脈沖信號的幅度值不大于設定的最高幅度值。

在其中一個實施例中，所述在周期T內生成的所述高脈沖信號少于所述低脈沖信號。

在其中一個實施例中，所述檢測電路模塊包括：

檢測單元，用于接收環境信號并對所述環境信號進行倍數放大，所述外部信號包括所述脈沖信號；以及

與所述檢測單元連接的控制單元，用于從所述檢測單元放大后的環境信號中檢測所述脈沖信號的高脈沖信號以識別所述邊界線。

在其中一個實施例中，所述檢測單元對所述環境信號進行倍數放大時，所述倍數為固定倍數，所述控制單元通過對比所述環境信號的幅度值與預定值的大小以檢測識別的所述邊界線的準確度，并在識別的準確度達到預期值時，固定所述預定值的大小。

在其中一個實施例中，所述控制單元通過對比所述環境信號的幅度值與預定值的大小以檢測識別的所述邊界線的準確度時，所述控制單元依次由小到大調整所述預定值的大小，并在接收所述環境信號的幅度值相同或者相近時，固定所述預定值的大小。

在其中一個實施例中，所述檢測單元對所述環境信號進行倍數放大時，所述倍數為浮動倍數，所述控制單元動態調整所述檢測單元放大的倍數，并通過對比所述環境信號的幅度值與預定值的大小以檢測識別的所述邊界線的準確度。

在其中一個實施例中，所述控制單元動態調整所述檢測單元放大的倍數的同時，調整所述預定值的大小，并在接收的所述環境信號的幅度值相同或者相近時，固定所述倍數和預定值的大小。

一種智能割草系統，包括智能割草機和邊界線，還包括前述實施例中任一所述的脈沖信號識別系統，其中所述檢測電路模塊位于所述智能割草機上，所述脈沖電路模塊連接所述邊界線。

一種邊界線的脈沖信號識別方法，包括：

接收環境信號；

對所述環境信號進行倍數放大；

接收幅度值大于或等于預定值的環境信號；

檢測接收到的所述環境信號的幅度值是否相同或者相近；

若檢測到的所述環境信號的幅度值不是相同或者相近，則調整所述預定值的大小，并進入所述接收幅度值大于或等于預定值的環境信號的步驟，直到檢測到的所述環境信號的幅度值相同或者相近。

在其中一個實施例中，由小到大依次調整所述預定值的大小。

一種邊界線的脈沖信號識別方法，包括：

接收環境信號；

對所述環境信號進行倍數放大；

接收幅度值大于或等于預定值的環境信號；

檢測接收到的所述環境信號的幅度值是否相同或者相近；

若檢測到的所述環境信號的幅度值不是相同或者相近，則調整所述放大的倍數和預定值的大小，并進入所述對所述環境信號進行倍數放大的步驟，直到檢測到的所述環境信號的幅度值相同或者相近。

在其中一個實施例中，所述調整所述放大的倍數和預定值的大小時，若在當前預定值下未接收到環境信號，則由小到大調整所述倍數，若在當前預定值下接收到所述環境信號，則由小到大調整所述預定值的大小。

以上所述邊界線的脈沖信號識別系統及方法，脈沖信號為高低脈沖相間的脈沖波，高低脈沖的組合可有效縮短兩個邊界線的距離，具體可使兩個邊界線之間的距離縮短至1米以內，有效地提升了客戶的體驗。

附圖說明

圖1為傳統邊界線信號的示意圖；

圖2為相鄰邊界線之間距離的示意圖；

圖3為一實施例中脈沖信號的示意圖；

圖4為另一實施例中脈沖信號的示意圖；

圖5為一實施例的邊界線的脈沖信號識別系統中檢測電路模塊的結構圖；

圖6為一實施例的邊界線的脈沖信號識別方法的流程圖；

圖7為另一實施例的邊界線的脈沖信號識別方法的流程圖。

121 檢測單元 122 控制單元

具體實施方式

為了使本發明的目的、技術方案及優點更加清楚明白，以下結合附圖及實施例，對本發明進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅用以解釋本發明，并不用于限定本發明。

智能割草機通常必須在一定的邊界線內工作。通常相鄰的草坪均具有邊界線，在鋪設邊界線時，必須考慮到邊界線與邊界線之間的信號干擾，還要考慮到其它的信號干擾，比如交流電線信號、其他公司的智能割草機邊界線信號、寵物狗的電子圍欄等等。如果這些信號的干擾導致智能割草機無法識別出邊界線，智能割草機則無法正常進行割草作業。在正常鋪設邊界線時，如果要智能割草機能夠準確的識別邊界信號，必須在邊界線上傳輸信號強度較強的邊界信號，如圖1所示，一般的做法是在邊界線上連續傳輸高脈沖信號，割草機檢測時的靈敏度一直處于高度靈敏狀態，雖然可以實時檢測到邊界線，但由于邊界線信號過強，相鄰邊界線在鋪設時必須保持足夠的距離才能保證信號不會互相干擾，常規的技術在鋪設邊界線時，如圖2所示，相鄰邊界線之間需要2米的距離，甚至更大的距離。

為此，本發明提供的一實施例的邊界線的脈沖信號識別系統包括脈沖電路模塊和檢測電路模塊，脈沖電路模塊用于生成在邊界線上傳輸的脈沖信號，脈沖電路模塊生成的脈沖信號包括：

在周期T內生成的至少一個高脈沖信號以及與高脈沖信號連續分布的若干低脈沖信號；或者

在周期T內生成的若干低脈沖信號以及在若干低脈沖信號之間分布的一個或多個高脈沖信號；

檢測電路模塊接收脈沖電路模塊生成的脈沖信號，并通過檢測脈沖信號的高脈沖信號或低脈沖識別邊界線。即檢測電路模塊可檢測到高脈沖信號或者低脈沖信號，并可根據其中任一或者兩者識別邊界線。

具體如圖3所示，脈沖信號可以是由一個高脈沖信號開始的連續信號，或者如圖4所示，脈沖信號也可以是由一個低脈沖信號開始的連續信號。為了保證在可以檢測出邊界線的同時，又充分降低邊界線之間的干擾，在周期T內生成的高脈沖信號少于低脈沖信號。通常在周期T內，高脈沖信號的個數遠少于低脈沖信號的個數。為了明顯的區別出高脈沖信號與低脈沖信號，可以對高脈沖信號與低脈沖信號的幅度值進行設置，規定高脈沖信號的最低幅度值和低脈沖信號的最高幅度值，且高脈沖信號的最低幅度值大于低脈沖信號的最高幅度值。這樣，在包括多個周期T的時間段中，生成的高脈沖信號的幅度值均不小于設定的最低幅度值，生成的低脈沖信號的幅度值均不大于設定的最高幅度值，可以明顯的區分出是高脈沖還是低脈沖，準確識別出邊界線。如圖3與圖4所示，邊界線信號波型包括一個高脈沖加若干個低脈沖，對應的邊界線檢測靈敏度也相應的包括一個高靈敏度加若干時間低靈敏度。高脈沖對應高靈敏度的組合可以給告訴智能割草機當前存在邊界線，這樣不會縮短邊界線的檢測距離。而低脈沖與低檢測靈敏度的組合則可以過濾掉大部分的干擾信號，提高抗干擾能力。但由于邊界線的發射信號整體強度降低了，因此，邊界線互相之間的干擾能力也相應降低了。

也就是說，在一個時間周期T內的大部分時間中，脈沖電路模塊發射低脈沖、檢測電路模塊的靈敏度設置為低，環境噪聲難以被檢測電路模塊識別到，從而在大部分時間中，檢測電路模塊具有較好的抗干擾性能。在該大部分時間中，如果智能割草機距離邊界較近，則可以檢測到低脈沖信號；如果距離邊界線較遠，則將檢測不到低脈沖信號，無法基于低脈沖信號來判斷自身是否位于工作區域中。然而，作為補充，在一個時間周期T內的小部分時間中，脈沖電路模塊發射高脈沖、檢測電路模塊的靈敏度設置為高，這可以保證智能割草機即使距離邊界線較遠，檢測電路模塊也能定期的檢測到高脈沖信號，判斷自身是否位于工作區域中。為了維持必要的穩定性，一秒內高脈沖信號至少出現一次。

通常，檢測電路模塊在檢測低脈沖時的靈敏度低于檢測高脈沖時的靈敏度。然而，在一種實施例中，檢測電路模塊的靈敏度能夠根據環境干擾情況實時調整，例如，在檢測高脈沖信號時，如果噪聲較強，則會調低靈敏度，從而導致在極端情況下，檢測高脈沖信號時的靈敏度在特定時刻低于檢測低脈沖信號時的靈敏度。但此時，檢測低脈沖信號時的靈敏度基準值、上限和下限仍分別低于檢測高脈沖時的靈敏度基準值、上限和下限。

時間周期T內低頻率高脈沖和高頻率低脈沖的組合在沒有增大出界風險的情況下，降低了邊界線的相互干擾，并降低了邊界線的總體能耗。具體來說，在智能割草機距離邊界較遠的時候，不可能很快沖出邊界，此時僅檢測到較低頻率的高脈沖信號也不會有大的出界風險；而當智能割草機距離邊界較近的時候，能夠檢測到高脈沖信號和低脈沖信號，也就是此時基于邊界信號確認是否位于邊界線以內的頻率相較距離邊界較遠的時候提高很多，發現機身部分出界后可以立即折返回界內，不會大幅出界。同時，由于邊界信號的主體為低脈沖信號，強度低，覆蓋范圍小，多個邊界系統之間較不容易產生相互干擾；且檢測電路模塊主要在低靈敏度狀態下檢測邊界信號，也較不容易被噪聲干擾，從而在整體上大幅降低了邊界線相互干擾。同樣由于邊界信號的主體為能耗低的低脈沖信號，脈沖電路模塊的整體能耗低；并且，由于其中的高脈沖信號的有效覆蓋面積大，本方案還能保證在大面積工作區域中的可用性，尤其需要指出，如果不采用本方案，而是在大面積工作區域中通過增大全部信號的強度的方式保證覆蓋全部工作區域，其能耗以及相鄰邊界干擾可能會大到難以接受。

在本發明的另一實施例中，前述高脈沖信號和低脈沖信號的形式不同。例如，兩種信號的波形不同，如分別為方波、三角波、正弦波等中的不同兩種；又如，兩種信號的脈寬不同等等。檢測電路模塊能夠根據信號的形式識別出接收到的信號為高脈沖或低脈沖，該實施例的優勢之一在于檢測電路模塊不必將檢測周期在時間上劃分為低靈敏度部分和高靈敏度部分，而可以將高脈沖和低脈沖分離開后進行后續處理。在以上各實施例中，在檢測電路模塊能夠檢測到低脈沖時，代表智能割草機離邊界線較近，不能檢測到低脈沖時，代表智能割草機離邊界線較遠。智能割草機能夠基于該判斷而變化工作方式，例如，在距離邊界線較近時降低行走速度，避免沖出界外等。

以上邊界線的脈沖信號識別系統，脈沖信號為高低脈沖相間的脈沖波，高低脈沖的組合可有效縮短兩個邊界線的距離，具體可使兩個邊界線之間的距離縮短至1米以內，有效地提升了客戶的體驗。

如圖5所示，一實施例的邊界線的脈沖信號系統中檢測電路模塊包括檢測單元121和控制單元122。檢測電路模塊可以安裝于智能割草機中，通過檢測電路模塊，智能割草機即可準確快速識別邊界線信號。

檢測單元121用于接收環境信號并對環境信號進行倍數放大。環境信號可以是外界的各種信號，包括邊界線傳輸的脈沖信號。對環境信號進行倍數放大時，放大的倍數可以是固定的，也可以是浮動調節的。

與檢測單元連接的控制單元122用于從檢測單元121放大后的環境信號中檢測脈沖信號的高脈沖信號以識別邊界線。如果檢測單元中的放大的倍數是固定的，則控制單元通過對比環境信號的幅度值與預定值的大小以檢測識別的邊界線的準確度，并在識別的準確度達到預期值時，固定預定值的大小。預定值的大小可以變動調整，控制單元122可以依次由小到大調整預定值的大小，并在接收環境信號的幅度值相同或者相近時，固定預定值的大小。控制單元122也可以由大到小調整預定值的大小，并在接收環境信號的幅度值相同或者相近時，固定預定值的大小。如果需要由小到大調整預定值，則需要將預定值的初始值設置的稍微小一點，逐次調大后的最終值可以是規定的高脈沖信號的最低幅度值，或者更大的值；如果需要由大到小調整預定值，將需要將預定值的初始值設置的稍微大一點，且預定值的初始值的最小值需要大于或等于規定的高脈沖信號的最低幅度值。如果檢測單元中的放大的倍數是可以浮動調整的，則控制單元122可以動態調整檢測單元121放大的倍數，并通過對比環境信號的幅度值與預定值的大小以檢測識別的邊界線的準確度。其中，控制單元122動態調整檢測單元121放大的倍數的同時，調整預定值的大小，并在接收的環境信號的幅度值相同或者相近時，固定倍數和預定值的大小。具體設置倍數和預定值時，若在當前預定值下未接收到環境信號，說明放大后的信號強度還不夠高，可以由小到大調整倍數，進一步對環境信號進行放大，若在當前預定值下接收到環境信號，說明環境信號放大的倍數已經足夠大，此時如果接收的環境信號的幅度值不相等或者相近，說明預定值較小，此時可以由小到大調整預定值的大小。

如圖6所示，一實施例的邊界線的脈沖信號識別方法包括步驟S110至步驟S150。

步驟S110，接收環境信號。環境信號包括智能割草機在邊界線內工作時接收到的邊界線上的脈沖信號，也包括外部的各種信號，如交流電線信號、其他公司的智能割草機邊界線信號、寵物狗的電子圍欄等。如圖3所示，邊界線上的脈沖信號可以是由一個高脈沖信號開始的連續信號，或者如圖4所示，脈沖信號也可以是由一個低脈沖信號開始的連續信號。為了保證在可以檢測出邊界線的同時，又充分降低邊界線之間的干擾，在周期T內生成的高脈沖信號少于低脈沖信號。通常在周期T內，高脈沖信號的個數遠少于低脈沖信號的個數。為了明顯的區別出高脈沖信號與低脈沖信號，可以對高脈沖信號與低脈沖信號的幅度值進行設置，規定高脈沖信號的最低幅度值和低脈沖信號的最高幅度值，且高脈沖信號的最低幅度值大于低脈沖信號的最高幅度值。這樣，在包括多個周期T的時間段中，生成的高脈沖信號的幅度值均不小于設定的最低幅度值，生成的低脈沖信號的幅度值均不大于設定的最高幅度值，可以明顯的區分出是高脈沖還是低脈沖，準確識別出邊界線。如圖3與圖4所示，邊界線信號波型包括一個高脈沖加若干個低脈沖，對應的邊界線檢測靈敏度也相應的包括一個高靈敏度加若干時間低靈敏度。高脈沖對應高靈敏度的組合可以給告訴智能割草機當前存在邊界線，這樣不會縮短邊界線的檢測距離。而低脈沖與低檢測靈敏度的組合則可以過濾掉大部分的干擾信號，提高抗干擾能力。但由于邊界線的發射信號整體強度降低了，因此，邊界線互相之間的干擾能力也相應降低了。

步驟S120，對環境信號進行倍數放大。通常環境信號的強度較低，不利于檢測邊界信信號，因此，需要對邊界線信號進行放大。

步驟S130，接收幅度值大于或等于預定值的環境信號。將環境信號的幅度值與預定值進行對比，可以將非邊界信號過濾掉。割草機在邊界線內工作時，邊界線產生的信號通常是強度最強的，因此，通過預定值的設置可以檢測到邊界信號。

步驟S140，檢測接收到的環境信號的幅度值是否相同或者相近。最終接收到的環境信號的幅度值可以是相同的，也可以保持在某個浮動區間，只要整體上環境信號的幅度值均大于設置的脈沖信號的最低幅度值，則說明干擾信號均被過濾掉。

步驟S150，若檢測到的環境信號的幅度值不是相同或者相近，則調整預定值的大小，并進入步驟S130，直到檢測到的環境信號的幅度值相同或者相近。預定值的大小可以變動調整，2可以依次由小到大調整預定值的大小，并在接收環境信號的幅度值相同或者相近時，固定預定值的大小。也可以由大到小調整預定值的大小，并在接收環境信號的幅度值相同或者相近時，固定預定值的大小。如果需要由小到大調整預定值，則需要將預定值的初始值設置的稍微小一點，逐次調大后的最終值可以是規定的高脈沖信號的最低幅度值，或者更大的值；如果需要由大到小調整預定值，將需要將預定值的初始值設置的稍微大一點，且預定值的初始值的最小值需要大于或等于規定的高脈沖信號的最低幅度值。

以上邊界線的脈沖信號識別方法，脈沖信號為高低脈沖相間的脈沖波，高低脈沖的組合可有效縮短兩個邊界線的距離，具體可使兩個邊界線之間的距離縮短至1米以內，有效地提升了客戶的體驗。

如圖7所示，另一實施例的邊界線的脈沖信號識別方法包括步驟S120至步驟S1110至步驟S1150。

步驟S1110，接收環境信號。環境信號包括智能割草機在邊界線內工作時接收到的邊界線上的脈沖信號，也包括外部的各種信號，如交流電線信號、其他公司的智能割草機邊界線信號、寵物狗的電子圍欄等。如圖3所示，邊界線上的脈沖信號可以是由一個高脈沖信號開始的連續信號，或者如圖4所示，脈沖信號也可以是由一個低脈沖信號開始的連續信號。

步驟S1120，對環境信號進行倍數放大。通常環境信號的強度較低，不利于檢測邊界信信號，因此，需要對邊界線信號進行放大。

步驟S1130，接收幅度值大于或等于預定值的環境信號。將環境信號的幅度值與預定值進行對比，可以將非邊界信號過濾掉。割草機在邊界線內工作時，邊界線產生的信號通常是強度最強的，因此，通過預定值的設置可以檢測到邊界信號。

步驟S1140，檢測接收到的環境信號的幅度值是否相同或者相近。最終接收到的環境信號的幅度值可以是相同的，也可以保持在某個浮動區間，只要整體上環境信號的幅度值均大于設置的脈沖信號的最低幅度值，則說明干擾信號均被過濾掉。

步驟S1150，若檢測到的環境信號的幅度值不是相同或者相近，則調整放大的倍數和預定值的大小，并進入步驟S1120，直到檢測到的環境信號的幅度值相同或者相近。具體設置倍數和預定值時，若在當前預定值下未接收到環境信號，說明放大后的信號強度還不夠高，可以由小到大調整倍數，進一步對環境信號進行放大，若在當前預定值下接收到環境信號，說明環境信號放大的倍數已經足夠大，此時如果接收的環境信號的幅度值不相等或者相近，說明預定值較小，此時可以由小到大調整預定值的大小。

以上邊界線的脈沖信號識別方法，脈沖信號為高低脈沖相間的脈沖波，高低脈沖的組合可有效縮短兩個邊界線的距離，具體可使兩個邊界線之間的距離縮短至1米以內，有效地提升了客戶的體驗。

以上實施例的各技術特征可以進行任意的組合，為使描述簡潔，未對上述實施例中的各個技術特征所有可能的組合都進行描述，然而，只要這些技術特征的組合不存在矛盾，都應當認為是本說明書記載的范圍。

以上實施例僅表達了本發明的幾種實施方式，其描述較為具體和詳細，但并不能因此而理解為對發明專利范圍的限制。應當指出的是，對于本領域的普通技術人員來說，在不脫離本發明構思的前提下，還可以做出若干變形和改進，這些都屬于本發明的保護范圍。因此，本發明專利的保護范圍應以所附權利要求為準。