边界线的脉冲信号识别系统、方法及智能割草系统与流程

本发明涉及边界信号领域，特别是涉及一种应用于智能割草机的边界线的脉冲信号识别系统及方法。本发明还涉及一种智能割草系统。

背景技术：

随着科学技术的发展，智能的自动行走设备为人们所熟知，由于自动行走设备可以自动预先设置的程序执行预先设置的相关任务，无须人为的操作与干预，因此在工业应用及家居产品上的应用非常广泛。工业上的应用如执行各种功能的机器人，家居产品上的应用如割草机、吸尘器等，这些智能的自动行走设备极大地节省了人们的时间，给工业生产及家居生活都带来了极大的便利。

为保证上述自动行走设备在预设的工作范围内工作，通常采用边界系统对自动行走设备的行走路径进行控制。所述边界系统包括：信号发生单元，产生预设的边界信号；边界线，与信号发生单元电性连接，预设的边界信号沿边界线传导，并生成预设的磁场信号；信号检测单元，设置在所述自动行走设备内，用于检测环境中的磁场信号，生成检测信号；号处理单元，与信号检测单元电性连接，收所述检测信号，所述检测信号进行处理，成处理信号；控制单元接收所述处理信号，并根据所述处理信号代表的信息，确认自动行走设备相对边界线的位置，控制自动行走设备的在跨越边界线时及时转换自动行走设备行走方向，防止自动行走设备行走至边界线外，从而使自动行走设备始终在边界线内工作。早期的边界系统发送的预设的边界信号为脉冲信号，此种边界信号的优势在于识别容易，但存在的问题是边界系统无法区分来自边界信号的脉冲信号与干扰的脉冲信号，使得边界系统在接收到干扰的脉冲信号时，误以为是边界信号而根据其携带的信息对自动行走设备的行走路径进行控制，使得边界系统很容易受到干扰，而做出错误判断，降低了边界系统的抗干扰能力。

以上所述边界系统的抗干扰能力差的情况更多体现在智能割草机领域。在智能割草机领域，传统技术主要是通过调整安装在智能割草机上的自动边界线传感器降低检测的灵敏度，即当发现有干扰时，降低传感器检测的灵敏度，以过滤掉干扰源。但这种情况下，一般两个相邻边界线至少需要间隔1～2米的距离，仍然无法使相邻边界线之间的距离能缩短。通常相邻用户的草坪之间的间隔一般只有一个栅栏，如果相邻边界线的距离超过1米甚至更远，在布置边界线时就会导致两个边界线之间的较多的草地割不到，而这些割不到的草地必须用户亲自手动切割，明显降低了客户的体验。

技术实现要素：

基于此，有必要针对客户体验较低的问题，提供一种应用于智能割草机的边界线的脉冲信号识别系统及方法。

一种边界线的脉冲信号识别系统，包括脉冲电路模块和检测电路模块，所述脉冲电路模块用于生成在边界线上传输的脉冲信号，所述脉冲电路模块生成的脉冲信号包括：

在周期T内生成的至少一个高脉冲信号以及与所述高脉冲信号连续分布的若干低脉冲信号；或者

在周期T内生成的若干低脉冲信号以及在所述若干低脉冲信号之间分布的一个或多个高脉冲信号；

所述检测电路模块接收所述脉冲电路模块生成的脉冲信号，并通过检测所述脉冲信号的高脉冲信号或低脉冲信号识别所述边界线。

在其中一个实施例中，所述检测电路模块在检测高脉冲信号时的检测灵敏度基准值高于在检测低脉冲信号时的检测灵敏度基准值。

在其中一个实施例中，所述高脉冲信号的形式和所述低脉冲信号的形式不同。

在其中一个实施例中，：所述高脉冲信号每秒至少出现一次。

在其中一个实施例中，在包括多个周期T的时间段中，所述生成的高脉冲信号的幅度值不小于设定的最低幅度值，所述生成的低脉冲信号的幅度值不大于设定的最高幅度值。

在其中一个实施例中，所述在周期T内生成的所述高脉冲信号少于所述低脉冲信号。

在其中一个实施例中，所述检测电路模块包括：

检测单元，用于接收环境信号并对所述环境信号进行倍数放大，所述外部信号包括所述脉冲信号；以及

与所述检测单元连接的控制单元，用于从所述检测单元放大后的环境信号中检测所述脉冲信号的高脉冲信号以识别所述边界线。

在其中一个实施例中，所述检测单元对所述环境信号进行倍数放大时，所述倍数为固定倍数，所述控制单元通过对比所述环境信号的幅度值与预定值的大小以检测识别的所述边界线的准确度，并在识别的准确度达到预期值时，固定所述预定值的大小。

在其中一个实施例中，所述控制单元通过对比所述环境信号的幅度值与预定值的大小以检测识别的所述边界线的准确度时，所述控制单元依次由小到大调整所述预定值的大小，并在接收所述环境信号的幅度值相同或者相近时，固定所述预定值的大小。

在其中一个实施例中，所述检测单元对所述环境信号进行倍数放大时，所述倍数为浮动倍数，所述控制单元动态调整所述检测单元放大的倍数，并通过对比所述环境信号的幅度值与预定值的大小以检测识别的所述边界线的准确度。

在其中一个实施例中，所述控制单元动态调整所述检测单元放大的倍数的同时，调整所述预定值的大小，并在接收的所述环境信号的幅度值相同或者相近时，固定所述倍数和预定值的大小。

一种智能割草系统，包括智能割草机和边界线，还包括前述实施例中任一所述的脉冲信号识别系统，其中所述检测电路模块位于所述智能割草机上，所述脉冲电路模块连接所述边界线。

一种边界线的脉冲信号识别方法，包括：

接收环境信号；

对所述环境信号进行倍数放大；

接收幅度值大于或等于预定值的环境信号；

检测接收到的所述环境信号的幅度值是否相同或者相近；

若检测到的所述环境信号的幅度值不是相同或者相近，则调整所述预定值的大小，并进入所述接收幅度值大于或等于预定值的环境信号的步骤，直到检测到的所述环境信号的幅度值相同或者相近。

在其中一个实施例中，由小到大依次调整所述预定值的大小。

一种边界线的脉冲信号识别方法，包括：

接收环境信号；

对所述环境信号进行倍数放大；

接收幅度值大于或等于预定值的环境信号；

检测接收到的所述环境信号的幅度值是否相同或者相近；

若检测到的所述环境信号的幅度值不是相同或者相近，则调整所述放大的倍数和预定值的大小，并进入所述对所述环境信号进行倍数放大的步骤，直到检测到的所述环境信号的幅度值相同或者相近。

在其中一个实施例中，所述调整所述放大的倍数和预定值的大小时，若在当前预定值下未接收到环境信号，则由小到大调整所述倍数，若在当前预定值下接收到所述环境信号，则由小到大调整所述预定值的大小。

以上所述边界线的脉冲信号识别系统及方法，脉冲信号为高低脉冲相间的脉冲波，高低脉冲的组合可有效缩短两个边界线的距离，具体可使两个边界线之间的距离缩短至1米以内，有效地提升了客户的体验。

附图说明

图1为传统边界线信号的示意图；

图2为相邻边界线之间距离的示意图；

图3为一实施例中脉冲信号的示意图；

图4为另一实施例中脉冲信号的示意图；

图5为一实施例的边界线的脉冲信号识别系统中检测电路模块的结构图；

图6为一实施例的边界线的脉冲信号识别方法的流程图；

图7为另一实施例的边界线的脉冲信号识别方法的流程图。

121 检测单元 122 控制单元

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

智能割草机通常必须在一定的边界线内工作。通常相邻的草坪均具有边界线，在铺设边界线时，必须考虑到边界线与边界线之间的信号干扰，还要考虑到其它的信号干扰，比如交流电线信号、其他公司的智能割草机边界线信号、宠物狗的电子围栏等等。如果这些信号的干扰导致智能割草机无法识别出边界线，智能割草机则无法正常进行割草作业。在正常铺设边界线时，如果要智能割草机能够准确的识别边界信号，必须在边界线上传输信号强度较强的边界信号，如图1所示，一般的做法是在边界线上连续传输高脉冲信号，割草机检测时的灵敏度一直处于高度灵敏状态，虽然可以实时检测到边界线，但由于边界线信号过强，相邻边界线在铺设时必须保持足够的距离才能保证信号不会互相干扰，常规的技术在铺设边界线时，如图2所示，相邻边界线之间需要2米的距离，甚至更大的距离。

为此，本发明提供的一实施例的边界线的脉冲信号识别系统包括脉冲电路模块和检测电路模块，脉冲电路模块用于生成在边界线上传输的脉冲信号，脉冲电路模块生成的脉冲信号包括：

在周期T内生成的至少一个高脉冲信号以及与高脉冲信号连续分布的若干低脉冲信号；或者

在周期T内生成的若干低脉冲信号以及在若干低脉冲信号之间分布的一个或多个高脉冲信号；

检测电路模块接收脉冲电路模块生成的脉冲信号，并通过检测脉冲信号的高脉冲信号或低脉冲识别边界线。即检测电路模块可检测到高脉冲信号或者低脉冲信号，并可根据其中任一或者两者识别边界线。

具体如图3所示，脉冲信号可以是由一个高脉冲信号开始的连续信号，或者如图4所示，脉冲信号也可以是由一个低脉冲信号开始的连续信号。为了保证在可以检测出边界线的同时，又充分降低边界线之间的干扰，在周期T内生成的高脉冲信号少于低脉冲信号。通常在周期T内，高脉冲信号的个数远少于低脉冲信号的个数。为了明显的区别出高脉冲信号与低脉冲信号，可以对高脉冲信号与低脉冲信号的幅度值进行设置，规定高脉冲信号的最低幅度值和低脉冲信号的最高幅度值，且高脉冲信号的最低幅度值大于低脉冲信号的最高幅度值。这样，在包括多个周期T的时间段中，生成的高脉冲信号的幅度值均不小于设定的最低幅度值，生成的低脉冲信号的幅度值均不大于设定的最高幅度值，可以明显的区分出是高脉冲还是低脉冲，准确识别出边界线。如图3与图4所示，边界线信号波型包括一个高脉冲加若干个低脉冲，对应的边界线检测灵敏度也相应的包括一个高灵敏度加若干时间低灵敏度。高脉冲对应高灵敏度的组合可以给告诉智能割草机当前存在边界线，这样不会缩短边界线的检测距离。而低脉冲与低检测灵敏度的组合则可以过滤掉大部分的干扰信号，提高抗干扰能力。但由于边界线的发射信号整体强度降低了，因此，边界线互相之间的干扰能力也相应降低了。

也就是说，在一个时间周期T内的大部分时间中，脉冲电路模块发射低脉冲、检测电路模块的灵敏度设置为低，环境噪声难以被检测电路模块识别到，从而在大部分时间中，检测电路模块具有较好的抗干扰性能。在该大部分时间中，如果智能割草机距离边界较近，则可以检测到低脉冲信号；如果距离边界线较远，则将检测不到低脉冲信号，无法基于低脉冲信号来判断自身是否位于工作区域中。然而，作为补充，在一个时间周期T内的小部分时间中，脉冲电路模块发射高脉冲、检测电路模块的灵敏度设置为高，这可以保证智能割草机即使距离边界线较远，检测电路模块也能定期的检测到高脉冲信号，判断自身是否位于工作区域中。为了维持必要的稳定性，一秒内高脉冲信号至少出现一次。

通常，检测电路模块在检测低脉冲时的灵敏度低于检测高脉冲时的灵敏度。然而，在一种实施例中，检测电路模块的灵敏度能够根据环境干扰情况实时调整，例如，在检测高脉冲信号时，如果噪声较强，则会调低灵敏度，从而导致在极端情况下，检测高脉冲信号时的灵敏度在特定时刻低于检测低脉冲信号时的灵敏度。但此时，检测低脉冲信号时的灵敏度基准值、上限和下限仍分别低于检测高脉冲时的灵敏度基准值、上限和下限。

时间周期T内低频率高脉冲和高频率低脉冲的组合在没有增大出界风险的情况下，降低了边界线的相互干扰，并降低了边界线的总体能耗。具体来说，在智能割草机距离边界较远的时候，不可能很快冲出边界，此时仅检测到较低频率的高脉冲信号也不会有大的出界风险；而当智能割草机距离边界较近的时候，能够检测到高脉冲信号和低脉冲信号，也就是此时基于边界信号确认是否位于边界线以内的频率相较距离边界较远的时候提高很多，发现机身部分出界后可以立即折返回界内，不会大幅出界。同时，由于边界信号的主体为低脉冲信号，强度低，覆盖范围小，多个边界系统之间较不容易产生相互干扰；且检测电路模块主要在低灵敏度状态下检测边界信号，也较不容易被噪声干扰，从而在整体上大幅降低了边界线相互干扰。同样由于边界信号的主体为能耗低的低脉冲信号，脉冲电路模块的整体能耗低；并且，由于其中的高脉冲信号的有效覆盖面积大，本方案还能保证在大面积工作区域中的可用性，尤其需要指出，如果不采用本方案，而是在大面积工作区域中通过增大全部信号的强度的方式保证覆盖全部工作区域，其能耗以及相邻边界干扰可能会大到难以接受。

在本发明的另一实施例中，前述高脉冲信号和低脉冲信号的形式不同。例如，两种信号的波形不同，如分别为方波、三角波、正弦波等中的不同两种；又如，两种信号的脉宽不同等等。检测电路模块能够根据信号的形式识别出接收到的信号为高脉冲或低脉冲，该实施例的优势之一在于检测电路模块不必将检测周期在时间上划分为低灵敏度部分和高灵敏度部分，而可以将高脉冲和低脉冲分离开后进行后续处理。在以上各实施例中，在检测电路模块能够检测到低脉冲时，代表智能割草机离边界线较近，不能检测到低脉冲时，代表智能割草机离边界线较远。智能割草机能够基于该判断而变化工作方式，例如，在距离边界线较近时降低行走速度，避免冲出界外等。

以上边界线的脉冲信号识别系统，脉冲信号为高低脉冲相间的脉冲波，高低脉冲的组合可有效缩短两个边界线的距离，具体可使两个边界线之间的距离缩短至1米以内，有效地提升了客户的体验。

如图5所示，一实施例的边界线的脉冲信号系统中检测电路模块包括检测单元121和控制单元122。检测电路模块可以安装于智能割草机中，通过检测电路模块，智能割草机即可准确快速识别边界线信号。

检测单元121用于接收环境信号并对环境信号进行倍数放大。环境信号可以是外界的各种信号，包括边界线传输的脉冲信号。对环境信号进行倍数放大时，放大的倍数可以是固定的，也可以是浮动调节的。

与检测单元连接的控制单元122用于从检测单元121放大后的环境信号中检测脉冲信号的高脉冲信号以识别边界线。如果检测单元中的放大的倍数是固定的，则控制单元通过对比环境信号的幅度值与预定值的大小以检测识别的边界线的准确度，并在识别的准确度达到预期值时，固定预定值的大小。预定值的大小可以变动调整，控制单元122可以依次由小到大调整预定值的大小，并在接收环境信号的幅度值相同或者相近时，固定预定值的大小。控制单元122也可以由大到小调整预定值的大小，并在接收环境信号的幅度值相同或者相近时，固定预定值的大小。如果需要由小到大调整预定值，则需要将预定值的初始值设置的稍微小一点，逐次调大后的最终值可以是规定的高脉冲信号的最低幅度值，或者更大的值；如果需要由大到小调整预定值，将需要将预定值的初始值设置的稍微大一点，且预定值的初始值的最小值需要大于或等于规定的高脉冲信号的最低幅度值。如果检测单元中的放大的倍数是可以浮动调整的，则控制单元122可以动态调整检测单元121放大的倍数，并通过对比环境信号的幅度值与预定值的大小以检测识别的边界线的准确度。其中，控制单元122动态调整检测单元121放大的倍数的同时，调整预定值的大小，并在接收的环境信号的幅度值相同或者相近时，固定倍数和预定值的大小。具体设置倍数和预定值时，若在当前预定值下未接收到环境信号，说明放大后的信号强度还不够高，可以由小到大调整倍数，进一步对环境信号进行放大，若在当前预定值下接收到环境信号，说明环境信号放大的倍数已经足够大，此时如果接收的环境信号的幅度值不相等或者相近，说明预定值较小，此时可以由小到大调整预定值的大小。

如图6所示，一实施例的边界线的脉冲信号识别方法包括步骤S110至步骤S150。

步骤S110，接收环境信号。环境信号包括智能割草机在边界线内工作时接收到的边界线上的脉冲信号，也包括外部的各种信号，如交流电线信号、其他公司的智能割草机边界线信号、宠物狗的电子围栏等。如图3所示，边界线上的脉冲信号可以是由一个高脉冲信号开始的连续信号，或者如图4所示，脉冲信号也可以是由一个低脉冲信号开始的连续信号。为了保证在可以检测出边界线的同时，又充分降低边界线之间的干扰，在周期T内生成的高脉冲信号少于低脉冲信号。通常在周期T内，高脉冲信号的个数远少于低脉冲信号的个数。为了明显的区别出高脉冲信号与低脉冲信号，可以对高脉冲信号与低脉冲信号的幅度值进行设置，规定高脉冲信号的最低幅度值和低脉冲信号的最高幅度值，且高脉冲信号的最低幅度值大于低脉冲信号的最高幅度值。这样，在包括多个周期T的时间段中，生成的高脉冲信号的幅度值均不小于设定的最低幅度值，生成的低脉冲信号的幅度值均不大于设定的最高幅度值，可以明显的区分出是高脉冲还是低脉冲，准确识别出边界线。如图3与图4所示，边界线信号波型包括一个高脉冲加若干个低脉冲，对应的边界线检测灵敏度也相应的包括一个高灵敏度加若干时间低灵敏度。高脉冲对应高灵敏度的组合可以给告诉智能割草机当前存在边界线，这样不会缩短边界线的检测距离。而低脉冲与低检测灵敏度的组合则可以过滤掉大部分的干扰信号，提高抗干扰能力。但由于边界线的发射信号整体强度降低了，因此，边界线互相之间的干扰能力也相应降低了。

步骤S120，对环境信号进行倍数放大。通常环境信号的强度较低，不利于检测边界信信号，因此，需要对边界线信号进行放大。

步骤S130，接收幅度值大于或等于预定值的环境信号。将环境信号的幅度值与预定值进行对比，可以将非边界信号过滤掉。割草机在边界线内工作时，边界线产生的信号通常是强度最强的，因此，通过预定值的设置可以检测到边界信号。

步骤S140，检测接收到的环境信号的幅度值是否相同或者相近。最终接收到的环境信号的幅度值可以是相同的，也可以保持在某个浮动区间，只要整体上环境信号的幅度值均大于设置的脉冲信号的最低幅度值，则说明干扰信号均被过滤掉。

步骤S150，若检测到的环境信号的幅度值不是相同或者相近，则调整预定值的大小，并进入步骤S130，直到检测到的环境信号的幅度值相同或者相近。预定值的大小可以变动调整，2可以依次由小到大调整预定值的大小，并在接收环境信号的幅度值相同或者相近时，固定预定值的大小。也可以由大到小调整预定值的大小，并在接收环境信号的幅度值相同或者相近时，固定预定值的大小。如果需要由小到大调整预定值，则需要将预定值的初始值设置的稍微小一点，逐次调大后的最终值可以是规定的高脉冲信号的最低幅度值，或者更大的值；如果需要由大到小调整预定值，将需要将预定值的初始值设置的稍微大一点，且预定值的初始值的最小值需要大于或等于规定的高脉冲信号的最低幅度值。

以上边界线的脉冲信号识别方法，脉冲信号为高低脉冲相间的脉冲波，高低脉冲的组合可有效缩短两个边界线的距离，具体可使两个边界线之间的距离缩短至1米以内，有效地提升了客户的体验。

如图7所示，另一实施例的边界线的脉冲信号识别方法包括步骤S120至步骤S1110至步骤S1150。

步骤S1110，接收环境信号。环境信号包括智能割草机在边界线内工作时接收到的边界线上的脉冲信号，也包括外部的各种信号，如交流电线信号、其他公司的智能割草机边界线信号、宠物狗的电子围栏等。如图3所示，边界线上的脉冲信号可以是由一个高脉冲信号开始的连续信号，或者如图4所示，脉冲信号也可以是由一个低脉冲信号开始的连续信号。

步骤S1120，对环境信号进行倍数放大。通常环境信号的强度较低，不利于检测边界信信号，因此，需要对边界线信号进行放大。

步骤S1130，接收幅度值大于或等于预定值的环境信号。将环境信号的幅度值与预定值进行对比，可以将非边界信号过滤掉。割草机在边界线内工作时，边界线产生的信号通常是强度最强的，因此，通过预定值的设置可以检测到边界信号。

步骤S1140，检测接收到的环境信号的幅度值是否相同或者相近。最终接收到的环境信号的幅度值可以是相同的，也可以保持在某个浮动区间，只要整体上环境信号的幅度值均大于设置的脉冲信号的最低幅度值，则说明干扰信号均被过滤掉。

步骤S1150，若检测到的环境信号的幅度值不是相同或者相近，则调整放大的倍数和预定值的大小，并进入步骤S1120，直到检测到的环境信号的幅度值相同或者相近。具体设置倍数和预定值时，若在当前预定值下未接收到环境信号，说明放大后的信号强度还不够高，可以由小到大调整倍数，进一步对环境信号进行放大，若在当前预定值下接收到环境信号，说明环境信号放大的倍数已经足够大，此时如果接收的环境信号的幅度值不相等或者相近，说明预定值较小，此时可以由小到大调整预定值的大小。

以上边界线的脉冲信号识别方法，脉冲信号为高低脉冲相间的脉冲波，高低脉冲的组合可有效缩短两个边界线的距离，具体可使两个边界线之间的距离缩短至1米以内，有效地提升了客户的体验。

以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。