CN102859458B - 用于识别工作区域的方法以及为此的设备 - Google Patents

用于识别工作区域的方法以及为此的设备 Download PDF

Info

Publication number
CN102859458B
CN102859458B CN201180021277.7A CN201180021277A CN102859458B CN 102859458 B CN102859458 B CN 102859458B CN 201180021277 A CN201180021277 A CN 201180021277A CN 102859458 B CN102859458 B CN 102859458B
Authority
CN
China
Prior art keywords
signal
correlation
restriction
equipment
kkf
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201180021277.7A
Other languages
English (en)
Other versions
CN102859458A (zh
Inventor
S.佩特雷特
A.阿尔贝特
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Robert Bosch GmbH
Original Assignee
Robert Bosch GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Robert Bosch GmbH filed Critical Robert Bosch GmbH
Publication of CN102859458A publication Critical patent/CN102859458A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN102859458B publication Critical patent/CN102859458B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03KPULSE TECHNIQUE
    • H03K5/00Manipulating of pulses not covered by one of the other main groups of this subclass
    • H03K5/22Circuits having more than one input and one output for comparing pulses or pulse trains with each other according to input signal characteristics, e.g. slope, integral
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A01AGRICULTURE; FORESTRY; ANIMAL HUSBANDRY; HUNTING; TRAPPING; FISHING
    • A01KANIMAL HUSBANDRY; AVICULTURE; APICULTURE; PISCICULTURE; FISHING; REARING OR BREEDING ANIMALS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; NEW BREEDS OF ANIMALS
    • A01K15/00Devices for taming animals, e.g. nose-rings or hobbles; Devices for overturning animals in general; Training or exercising equipment; Covering boxes
    • A01K15/02Training or exercising equipment, e.g. mazes or labyrinths for animals ; Electric shock devices ; Toys specially adapted for animals
    • A01K15/021Electronic training devices specially adapted for dogs or cats
    • A01K15/023Anti-evasion devices
    • GPHYSICS
    • G05CONTROLLING; REGULATING
    • G05DSYSTEMS FOR CONTROLLING OR REGULATING NON-ELECTRIC VARIABLES
    • G05D1/00Control of position, course, altitude or attitude of land, water, air or space vehicles, e.g. using automatic pilots
    • G05D1/02Control of position or course in two dimensions
    • G05D1/021Control of position or course in two dimensions specially adapted to land vehicles
    • G05D1/0259Control of position or course in two dimensions specially adapted to land vehicles using magnetic or electromagnetic means
    • G05D1/0265Control of position or course in two dimensions specially adapted to land vehicles using magnetic or electromagnetic means using buried wires

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Environmental Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Nonlinear Science (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Radar, Positioning & Navigation (AREA)
  • Zoology (AREA)
  • Animal Husbandry (AREA)
  • Biodiversity & Conservation Biology (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Physical Education & Sports Medicine (AREA)
  • Aviation & Aerospace Engineering (AREA)
  • Animal Behavior & Ethology (AREA)
  • Remote Sensing (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Automation & Control Theory (AREA)
  • Mobile Radio Communication Systems (AREA)
  • Geophysics And Detection Of Objects (AREA)
  • Position Fixing By Use Of Radio Waves (AREA)
  • Train Traffic Observation, Control, And Security (AREA)

Abstract

本发明涉及用于尤其在一种移动工作设备中识别关于一个定义区域(4)的位置的一种方法,其具有以下的步骤:‑相应于所提供的限定信号在围绕所定义区域(4)的限定导体(3)中提供(S1)电流信号,其中所述限定信号(BS)相应于伪随机信号;‑接收(S3)由所述限定导体(3)中的电流信号所生成的磁场的探测信号;‑由所述探测信号来生成一个重建的限定信号;‑提供(S4)一个参照信号(RS),所述参照信号具有与所提供的限定信号(BS)相对应的比特图样;‑实施(S5)一种相关方法,以确定在所述参照信号与重建的限定信号之间的时间相关偏移,并确定在所述参照信号(RS)与重建的限定信号(BS)之间的、相互偏移了所确定的相关偏移的一个相关值(KKF);‑根据所确定的相关值(KKF)来确定(S7)在所定义区域(4)之内或之外的一个位置。

Description

用于识别工作区域的方法以及为此的设备
技术领域
本发明涉及设备,所述设备关于所定义的区域来自动识别其方位并在到达或超过所定义区域的界限时来实施一种功能。比如这种设备可以是移动的工作设备,如自动或半自动工作的地面处理机比如割草机等。
背景技术
自动或半自动的移动工作设备如地面处理机、比如割草机,通常应该自动地在一个所定义的工作区域内移动,而不离开所述区域。所述工作区域的外边界比如可以通过电气限定导体来确定。
对工作区域的外边界进行标记的所述限定导体流过电流。所产生的电场或磁场可以通过所述移动工作设备中的适当传感器而被探测,使得所述工作设备在靠近工作区域边界时可以实施功能。在自动的移动工作设备中,例如可以规定:所述移动工作设备转向或向后行驶,以由此不离开所述工作区域。
在一种简单的实施中,所述限定导体流过交流电。所述移动工作设备构造有探测线圈,在所述线圈中通过在所述限定导体周围所生成的交变磁场而感应交流电压。在靠近流过电流的限定导体时所述交变场的磁场强度增加,由此所感应的交流电压的幅度增加。在达到感应交流电压幅度的一个固定阈值时,就给所述移动工作设备指示离开工作区域的边界。在超过所述限定导体时,所述交变磁场的方向反转,并从而感应交流电压的相位发生变化,使得所述移动工作设备借助相位变化而能够识别是否位于工作区域之内或之外。
由文献US 3 550 714、US 3 570 227、US 549 674、US 3 407 895、DE 16 13 991和DE 19 02 037已知了用于移动工作设备的简单的工作区域限定,其基于的是对由限定导体所探测信号的信号强度的测量。但所述系统的缺点是,不能探测相应的探测线圈位于所述流过电流的限定导体的哪一侧,也即所述工作设备是否位于所定义的工具区域之内或者之外。在所述方法中尤其不能确定在接通所述移动工作设备时其是否位于所述工作区域之内或者之外。
在进一步发展的系统中,诸如由文献WO 90/00274、EP 1 025 472、EP 1 047 983、DE 2 228 659和US 3 299 351、US 5 438 266已知的,规定给所述限定导体施加叠加有两个或多于两个频率的交流电流。如果交流电流的频率相互是多倍的,并且其时间关系相互是已知的,那么就可以借助和信号来确定所述移动工作设备位于所述限定导体的哪一侧。
文献EP 1 470 460描述了一种系统,所述系统在限定的范围内能够探测在所述移动工作设备中的探测线圈是否位于流过电流的限定导体之内或者之外。为此实际探测的信号的幅度与事先的信号相比较。一个微处理器实施数字分析,以对一定数量的测量进行确定,其中该数量必须达到一个阈值并且其体现为至限定导体的距离的尺度。数字分析实现了在跨越所述限定导体时对相位变换的探测。另一种可能是对限定导体的跨越进行探测,这种可能性在于,把固定在所述移动工作设备上不同位置的两个探测线圈的信号相比较。由此能够探测由于跨越限定导体而造成的相位偏移。
文献EP 1 512 053和EP 1906 205分别描述了一种系统,其中所述限定导体流过周期的电流脉冲序列。由所述电流脉冲序列所生成的磁场被合适的传感器检测,并对由此所产生的电压信号进行时间分析。
前述系统的缺点是,需要在所述限定导体上施加两个或多于两个频率的交流电流,并实施由电流脉冲所触发的对信号的时间分析。
在文献EP 1 612 631中描述了一种系统,所述系统能够在没有电流触发信号的情况下来进行分析。但是在所述系统中需要在位于工作区域之内时来接通所述移动工作设备。在接通所述移动工作设备之后,位于所述工作设备上的时钟与所述限定导体的信号相同步。由此所述工作设备可以在跨越所述限定导体时探测相位变换。
发明内容
本发明的任务是,提供一种设备和一种用于运行设备的方法,其中所述设备不用事先学习它位于哪个区域中比如已经直接在接通之后就能够识别它是否位于一个所定义区域之内或之外。
所述任务通过根据权利要求1所述的用于识别关于所定义区域的位置的方法以及通过根据并列权利要求所述的设备、限定装置以及系统而得到解决。
其他有利的扩展在从属权利要求中说明。
根据一个第一方面,规定了尤其在移动工作设备中用于识别与所定义区域有关的位置的方法。所述方法包括以下的步骤:
-相应于所提供的限定信号在围绕所定义区域的限定导体中提供电流信号,其中所述限定信号相应于伪随机信号;
-接收由所述限定导体中的电流信号所生成的磁场的探测信号;
-由所述探测信号来生成重建的限定信号;
-提供参照信号,所述参照信号具有与所提供的限定信号相对应的比特图样;
-实施相关方法(Korrelationsverfahren),以确定在所述参照信号与重建的限定信号之间的时间相关偏移(Korrelationsversatz),并确定在相互偏移了所确定的相关偏移的所述参照信号与重建的限定信号之间的相关值;
-根据所确定的相关值(Korrelationswert)来确定在所定义区域之内或之外的位置。
根据另一方面,规定了用于识别关于通过交变磁场所定义的区域的位置的方法。所述方法包含以下的步骤:
-接收探测信号,其中所述探测信号相应于由所述交变磁场所感应的电压;
-由所述探测信号来生成重建的限定信号;
-提供参照信号,其中重建的限定信号和所述参照信号相应于伪噪声信号;
-实施相关方法,以确定在所述参照信号与重建的限定信号之间的时间相关偏移,并确定在相互偏移了所确定的偏移的所述参照信号与重建的限定信号之间的相关值;
-根据所确定的相关值来确定在所定义区域之内或之外的位置。
上述方法的想法在于,如在之前的系统一样通过限定导体来限定所述工作区域。在所述限定导体上施加电流信号,所述电流信号生成相应的交变磁场。所述电流信号由所提供的限定信号来生成,其中所述限定信号相应于随机周期信号序列。所述限定信号的信号序列是所述设备所已知的。借助在所述设备中的相关方法来进行所述参照信号与重建的限定信号的同步,或反过来。在确定所述限定信号和所述参照信号相关的情况下,那么就识别设备是否位于由所述限定导体所定义的区域之内或之外。
上述方法所具有的优点是,重建的限定信号与参照信号之间的相关在移动设备中利用微小的计算耗费就可以实施,使得能够探测所述移动设备是否位于由限定导体所定义的区域之内或之外。这尤其适合于在已经接通所述设备时,而不需要进行事先的学习。
优选地作为发送信号而使用了伪随机信号,所述信号具有非常有利的频谱特性,使得所述方法在干扰强烈的环境条件下也获得非常高的可靠性。另外例如借助移位寄存器和逻辑门诸如异或门就能够以简单的方式来生成所述信号。
尤其存在的另一优点是,直接在接通所述设备之后不必实施学习所述设备位于哪个区域中。仅仅通过采用所述相关方法来检验在所接收的重建的限定信号与参照信号之间是否存在关联。如果存在关联,那么所述设备就可以识别所述设备是否位于所述区域之内。此外有利的是,所发送的限定信号被持续地发送,使得叠加了可能的干扰。
相关方法的实施此外没有对分析电子装置提出高的要求,可能的是:在限定导体中施加比在之前所实现的系统中的情形更小的电流。根据所述相关方法的错误容限,也即由所施加电流所生成磁场的微小磁场强度就可接受。
另外,所述伪随机信号可以是具有准随机电平序列的二进制信号,并相应于周期比特图样,其中所述比特图样如此来选择,使得所述周期比特图样的片段长度关于比特图样的整个长度而低于一个预先给定的比例,其中所述周期比特图样与同样长的反相比特图样片段相一致。
另外所述限定信号可以相应于金氏码(Glod-Code)。
根据一个实施方式,在所述参照信号与重建的限定信号之间的时间相关偏移可以被确定,其方式是,在不同的时间偏移情况下确定多个相关值,并在相关值数值上最大时把所述时间相关偏移确定作为时间偏移。
所述相关值可以借助互相关函数、通过重建的限定信号的扫描值与参照信号的时间值之间的加法或乘法来确定。
根据另一方面,规定了一种设备,尤其一种移动工作设备。所述设备包括:
-探测单元,其用于接收由所述限定导体中的电流信号所生成的磁场的探测信号;
-参照信号发生器,其用于提供参照信号,所述参照信号具有与所提供的限定信号相对应的比特图样;
-分析单元,其构造,
-用于由所述探测信号来生成重建的限定信号,
-用于实施相关方法,以确定在所述参照信号与重建的限定信号之间的时间相关偏移,并确定在相互偏移了所确定的偏移的所述参照信号与重建的限定信号之间的相关值;以及
-用于根据所确定的相关值来确定在所述区域之内或之外的位置。
根据另一方面,设置了限定信号发生器,以在围绕所定义区域的限定导体中相应于所提供的限定信号来提供电流信号,其中所述限定信号相应于伪随机信号。
根据另一方面,设置了一种系统以识别与区域有关的位置。所述系统包括:
-围绕所述区域的限定导体;
-上述的设备,以及
-上述的限定信号发生器,其用于把电流信号施加到所述限定导体中。
根据另一方面还设置了一种计算机程序产品,所述计算机程序产品包含有一种程序代码,当所述程序代码在数据处理单元上执行时,那么就实施上述的方法。
根据另一方面还规定了上述系统在移动工作设备中的应用,其中所述移动工作设备仅允许在所述区域内移动,并且其中在到达所述限定导体时就实施所述工作设备的方向变化。
根据另一方面还规定了上述系统在监控设备中的应用,其中在离开所述区域时就触发所述监控设备的功能。
根据另一方面还规定了上述系统在跟踪设备中的应用,其中如果所述跟踪设备的位置被识别为在所述区域之内或之外,那么所述跟踪设备就向所述限定导体的方向实施方向改变。
附图说明
下面借助附图来更详细解释优选的实施方式。其中:
图1示出了具有一个移动工作设备以在一个工作区域中进行地面处理的一种系统的示意性图示;
图2示出了在工作区域中具有一个移动工作设备的一种系统的另一实施方式的示意性图示,其中所述工作区域通过多个交错的限定导体环来构造;
图3a至3c示出了由所述限定导体所生成的限定信号、由所述移动工作设备的分析单元重建的限定信号以及由所述移动工作设备的参照信号发生器所生成的参照信号的时间曲线的图示;
图4示出了用于借助移位寄存器来生成伪随机信号的一个信号发生器的框图;
图5示出了一个流程图,以示出用于识别区域的所述方法;
图6示出了重建的限定信号和参照信号的时间曲线的图示;
图7a至7c示出了所述工作设备位于所述工作区域之内的情况、所述工作设备位于所述工作区域之外的情况以及没有接收到接收信号或者重建的限定信号具有与所述参照信号不同的另一编码的情况下,在ε的扫描偏移上表示的5比特伪随机信号的不同组合结果。
具体实施方式
本发明通常涉及的是能够识别其是否位于所定义区域之内或之外的设备。所述设备尤其可以是移动工作设备或监控设备。
移动工作设备比如可以是用于地面处理的自动或半自动工作设备,并承担了诸如割草、翻松、通气、采叶、浇园、花园/草坪施肥、除雪任务、以及在家居领域中的吸尘、擦地、洗地、地面打蜡、地面抛光等任务。在工业领域中,地面处理任务可包括冰面准备以及在厅室等内的地面吸尘/擦地/打蜡/抛光。
在可选实施方式中,所述设备也可以作为监控设备来构造,以监控人、动物或对象是否移动出一个预先给定的监控区域,使得其比如适合于关于宠物的虚拟围栏、诸如汽车的设备防盗、或电子脚镣的应用。
下面本发明借助一种自动的移动工作设备来进行阐述。
图1作为一种可能的实施方式示出了具有移动工作设备2的系统1,其中所述移动工作设备位于由限定导体3所定义的工作区域4之内。
所述限定导体3优选地嵌入地下或敷设于其上。所述限定导体3以导体环的形式来构造,并在其内部定义了一个工作区域4,其中所述移动工作设备不应离开所述工作区域。如果所述移动工作设备到达了所述限定导体3,那么就实施一种功能。所述功能比如可以是行驶方向掉头或方向改变。
所述限定导体3与限定信号发生器5相连,所述限定信号发生器把限定信号BS作为电流信号施加到所述限定导体3的导体环上。如下文所述,所述限定信号作为优选二进制的信号电平序列根据由一个限定信号振荡器51所生成的限定信号频率而被生成。
所述电流信号的电流致使围绕所述限定导体3形成了一个交变磁场,所述交变磁场的强度和方向与所述限定信号的电流强度和方向有关。根据所述限定导体3的环形状,所述交变磁场的方向在由所述限定导体3所围绕的工作区域4的整个内部是同向的,在由所述限定导体3围绕的工作区域外部与所述交变磁场相位偏移了180°。
所述移动工作设备2包含有一个探测单元21,以探测由所述限定导体3所生成的交变磁场以及其方向。通常所述探测单元21借助一个或多个感应线圈来构造,其中根据由施加在所述限定导体3上的电流信号所生成的交变磁场来感应出电压。所述感应电压在下文中被称作探测信号。
所述探测信号被传输给一个分析单元22。所述分析单元22分析来自所述探测单元21的探测信号,并由所述探测信号来生成施加到所述限定导体3中的限定信号BS。因为感应线圈仅能够探测作为电压尖峰的所述磁场的变化,所以从而在所述分析单元22中所述电压尖峰相应于其符号而被解释为电平交变信号。如果被施加到所述限定导体3上的所述限定信号BS是一个二进制电流信号,那么所述探测信号的每个电压尖峰就可以被解释为电平变换。所述分析单元22在所述移动工作设备2中以这种方式来重建所施加的限定信号,并将其作为重建的限定信号来提供。
所述移动工作设备2另外还包含有参照信号发生器23,其生成参照信号,所述参照信号在信号序列上基本相应于由所述限定信号发生器5所预先给定的限定信号。所述参照信号发生器23为此包含有一个参照信号振荡器24,所述参照信号振荡器为所述参照信号提供一个与所述限定信号发生器5中提供用于生成限定信号的限定信号振荡器51相同的基频。至少在接通所述移动工作设备1的时间点时不存在所述参考信号与所述限定导体3上限定信号的同步。
在图2中示出了所述工作区域4的另一扩展,其中在所述工作区域4中设置有一个岛区域7,所述岛区域被视为在所述移动工作设备2的工作区域4之外的区域。如果如在所述限定导体3的片段8中所示(其中所述片段把所述岛区域与所述工作区域4的外边缘相连)所述限定导体3的两个片段临近地被引导,那么这对于所述移动工作设备2的探测单元21基本是不可见的,因为在这两个片段中的电流方向在以导体环形成所述限定导体3时通常是相互相反的,并由此所生成的交变磁场而相互抵消。
在所述移动工作设备2中的所述限定信号发生器5和所述参照信号发生器23生成了基本一致的信号,所述信号作为伪随机信号由预先给定数量比特的伪随机序列组成。所述伪随机信号被周期地提供。所述伪随机信号也被称作PRN(Pseudo Random Noise,伪随机噪声)或PRBS(Pseudo Random Binary Signal,伪随机二进制信号)。在所述限定信号发生器5中以及在所述参照信号发生器23中所生成的所述伪随机信号相互不同步,并不存在明确的起始时间点或起始图样。
在图3中示出了一个限定信号的、一个参照信号的以及一个由所述探测单元21所接收的具有干扰的重建的限定信号的示例曲线。图3a示出了由限定信号发生器5所生成的限定信号,其被转换为一个相应的电流信号,所述电流信号被施加到所述限定导体3中。由所述电流所生成的交变磁场的曲线基本相应于所述限定信号的曲线。
图3b示出了一个相应的重建的限定信号,其由所述移动设备2的探测单元21中的探测信号来生成,并具有干扰。已知的是,所述探测信号基本相应于所述限定信号,并且在所述限定信号与所述探测信号之间不存在值得一提的偏移。
在图3c中示出了一个参照信号,如在所述参照信号发生器23中一样被生成。所述参照信号发生器23以与所述限定信号发生器5一样的方式来生成所述参照信号,使得与所述限定信号相同地来提供具有相同信号频率的相同比特序列。
可以以简单的方式、比如通过采用线形耦合的移位寄存器20(Linear FeedbackShift Register,线形反馈移位寄存器)来生成伪随机信号, 这比如在图4的电路框图中示出。可看出有七个锁存器21、也即第一至第七锁存器组成的一个串联电路(寄存器电路),这些锁存器以移位寄存器20的形式相串联。所述移位寄存器20通过一个时钟信号C来提供时钟,使得在脉冲信号C的边缘时每个锁存器21的输入被施加到其输出上。两个锁存器21、在此为第六和第七锁存器的输出被返回到一个异或门22,所述异或门的输出与所述第一锁存器21的输入相连。由这样的接线,在某一起始状态下在所述第七锁存器21的输出上获得了一个串行的128比特随机图样,而不会在所述比特图样中得到信号图样的完全重复。所述伪随机信号序列被称为金氏码,另外还可以利用这种电路来周期地重复128比特大的伪随机信号序列,而不会得到一个空过程。
对于伪随机信号重要的是,在所述随机比特图样周期重复的情况下,所述伪随机信号的片段不与反相伪随机信号的片段相一致,在所述反相伪随机信号中伪随机信号的逻辑电平分别是反相的。与反相伪随机信号相一致的比特图样片段的长度允许关于整个比特图样的长度不超过一个预先给定的比例,因为否则就不能通过相关来实现足够的判别。
相同构造方式的一个示例5比特移位寄存器实现了分别具有31比特信号长度的金氏码。所述金氏码比如可以借助在所述信号发生器中的所谓DIP开关来预先给定,以在所述限定信号发生器5与所述参照信号发生器23之间独立地调谐(Abstimmung),尤其当多个相同构造方式的移动工作设备临近地被应用时。所述移位寄存器20越长,就能够区分越多的合适的随机信号图样。原则上可以考虑许多不同的可能性来生成这种重复的随机信号图样,其中这些随机信号图样可以被应用在所述的设备中。
下面结合图5的流程图来阐述用于识别所述工作设备位于哪个区域中的所述方法。
在步骤S1中由所述探测单元21接收到所述探测信号之后,在步骤S2中所述分析单元22获得由所述探测单元21所接收到的探测信号,并在步骤S3中将其转换为重建的限定信号。按照步骤S4,由所述参照信号发生器23来生成所述参照信号。在步骤S5中所述重建的限定信号在所述分析单元22中与由所述参照信号发生器23所生成的参照信号相关。因为所述参照信号和所述限定信号通过相同的随机函数被生成,尤其通过相同的硬件,比如以移位寄存器20的形式,所以所述伪随机信号是一致的和周期性的。在采用相同振荡器频率来生成伪随机信号的情况下,所述伪随机信号从而可以被彼此相关。在步骤S6中从而询问是否存在相关,也即所述参照信号RS和所述重建的限定信号BS是否可以相互相关(zueinanderkorrelieren)。如果是(选择:是),那么所述工作设备2就调谐到所述限定信号发生器5。在步骤S7中,通过之后对相关值的检验来确定所述工作设备2是否位于所述工作区域4之内(步骤S9)或之外(步骤S10),这以合适的方式被信令通知,或致使实施或保持特定的功能(保持移动方向、转向)。如果按照步骤S6不存在相关(选择:否),也即所述参照信号RS和所述重建的限定信号BS不能相互相关,那么就触发一个应急功能,比如在步骤S8中停止所述工作设备。
为了进行相关,所述参照信号和所述重建的限定信号利用一个较高的频率被扫描,比如所述信号发生器的振荡频率的四倍至十倍。在图6中作为信号的时间曲线示出了所述重建的限定信号BS和所述参照信号RS的扫描。
所述限定信号的扫描值BS(i)和所述参照信号的扫描值RS(i)为了同步而被相互比较,并根据以下的公式来确定一个互相关函数值KKF。
其中i相应于一个扫描时间点。
所述互相关值KKF针对多个信号偏移而被确定,其中这两个信号相互偏移扫描时长ε的整数倍,并且所述互相关值KKF被重新计算,其中所述扫描时长ε表明了在扫描之间的时长。
如在图7a-7c中所示,针对在所述探测信号DS与所述参照信号RS之间不同的时间偏移而得到了互相关值KKF,如在图7a-7c中所示,其中由在所述限定信号的一个周期T期间扫描的数量N得到了N=T/ε。
要注意的是,所述相关也可以以其他方式来计算,比如作为在某一时间点所述参照信号值RS与所述探测信号值DS的乘法,或者比如通过所述重建的限定信号与所述参照信号的加法以及所述加法结果紧接着平滑。
所述互相关值KKF相应于所谓的和结果,并还被称为击中数。因为每当RS(i)和BS(i-T)是一致时,被加数就得到了值1,否则得到值0。
为了获得所述互相关值KKF的相对大小,所述加法的结果被除以扫描的数量N。如果所述移动工作设备2位于通过所述限定导体3所定义的工作区域4的内部,那么上述的相关函数就导致约为1的一个值。如果所述移动工作设备2位于所述工作区域4的外部,那么由所述限定导体3所生成的交变磁场就具有一个相反的方向(180°相位偏移),使得重建的限定信号BS与所述工作区域4的内部相比针对相应的信号部分而具有负的符号。在这种情况下,所述重建的限定信号与所述参照信号逆相关,并这样就得到了为-1的互相关值。
因为在接收所述探测信号时可能出现干扰,所以可能出现通过上述的互相关函数所确定的互相关值不是精确地等于1或-1,而是可能具有与之相偏离的值,这取决于所述伪随机限定信号的一个或多个比特是否与伪随机参照信号不一致。因此为了确定是否存在一个相关或逆相关,所述互相关值不是与1或-1相比较,而是检验相应的互相关值KKF是否位于1或-1的预先给定公差之内。如果所述互相关值KKF位于所定义的公差范围之内,那么就确定存在关联,并从而确定所述移动工作设备2位于所述工作区域之内或所述工作区域之外。
在图7a至7c中记录了在不同时间偏移上的互相关值KKF。可看出,在某一时间偏移时达到所述互相关值KKF的最大值(图7a)或最小值(图7b)。如果能够确定这样一个最大值或最小值,其互相关值KKF高于由公差范围所确定的预先给定的正相关阈值、比如0.8或0.9,或低于由公差范围所确定的比如为-0.8或-0.9的负相关阈值,那么相应的时间偏移就体现为在所述重建的限定信号BS与所述参照信号RS之间的相位偏移。
如果所确定的相关值没有超过正相关阈值,或者所确定的互相关值KKF没有低于负相关阈值,那么就可以确定所述限定信号BS具有与所述参照信号RS不同的另一编码,或者没有接收到线信号。在图7c的图中示出了这种情况。
如果通过所述互相关KKF的状况来确定所述偏移τ,那么现在就可以把在所述移动工作设备2中所生成的参照信号RS偏移T,使得这两个信号、也即所述重建的限定信号BS和所述参照信号RS是同步的。
然而所述同步必须永久地被匹配,因为用于信号生成和分析的振荡器可能不提供精确相同的基频。这借助所谓的旁相关子(Nebenkorrelator)来进行,以把主相关子(Hauptkorrelator)分别偏移,其中k=…-3,-2,-1,0,1,2,3,…。
对于分析,不用大的耗费就动用所存储的两个信号的值。所述主相关子按照以下法则来获得
其中具有BS*的所述主相关子相应于被偏移τ的原始限定信号。所述旁相关子按照以下法则来确定
其中k=…-3,-2,-1,0,1,2,3,…。
为了在一个完整的周期结束之后实施了全部的相关,可能符合目的的是把各个相关函数进行互相偏移(在此比如针对偏移k=-2)。
通过比如借助最大值搜索或阈值观测对来自相关子的结果的比较,可以探测所出现的时间偏移,并实施τ的相应校正。所述校正可以在固定的时间点或者以规则的时间间隔而被实施。
在所述移动工作设备从所述工作区域的内部过渡到所述工作区域外部的一个区域中或反过来时,也可以考虑在相关时出现中间值或者不达到正的或负的相关阈值。对于这种情况,可以规定不进行校正。由于高的扫描速率而可以容忍个别缺失。
如果在一个预先给定的时间段(范围为k)上不存在有效的相关结果,也即所述互相关值KKF在由所述相关阈值所定义的公差范围之外,那么就如上所述重新实施过程以找到在所述重建的限定信号BS与所述参照信号RS之间的相关。如果另外也不能确定这两个信号的相关,那么就实施相应的应急功能,比如关闭所述移动工作设备,以保证整个系统的安全性。
上述的限定系统也可以应用于半自动工作设备的运行。其比如可以是人工移动的割草机,一旦位于所述设备上的分析单元确定已经离开了所述工作区域,那么就比如关闭割草机构。
除了限定工作面之外,也可以利用上述的装置来确定所述工作设备是否位于一个区域之内或之外,也用于把所述移动工作设备沿着所述限定导体来导向,比如通过所述设备来跟踪所述限定导体。

Claims (12)

1.用于识别设备(2)的关于定义区域(4)的位置的方法,其具有以下的步骤:
-相应于所提供的限定信号在围绕所定义区域(4)的限定导体(3)中提供电流信号,其中所述限定信号(BS)相应于伪随机信号;
-接收(S1)由所述限定导体(3)中的电流信号所生成的磁场的探测信号;
-由所述探测信号来生成(S3)重建的限定信号;
-提供(S4)参照信号(RS),所述参照信号具有与所提供的限定信号(BS)相对应的比特图样;
-实施(S5)相关方法,以确定在所述参照信号与重建的限定信号之间的时间相关偏移,并确定在相互偏移了所确定的相关偏移的所述参照信号(RS)与重建的限定信号(BS)之间的相关值(KKF),其中在不同的时间偏移情况下确定多个相关值(KKF),并在相关值(KKF)数值上最大时把所述时间相关偏移确定作为时间偏移;
-根据所确定的相关值(KKF)来确定(S7)所述设备(2)是在所定义区域(4)之内还是在所定义区域(4)之外,其中如果所确定的相关值(KKF)的最大值是高于预先给定的正相关阈值的正值,则确定所述设备(2)是在所定义区域(4)之内,并且如果所确定的相关值(KKF)的最小值是低于预先给定的负相关阈值的负值,则确定所述设备(2)是在所定义区域(4)之外。
2.用于识别设备(2)的关于通过交变磁场所定义区域(4)的位置的方法,其具有以下的步骤:
-接收(S1)探测信号,所述探测信号相应于由所述交变磁场所感应的电压;
-由所述探测信号来生成(S3)重建的限定信号(BS);
-提供(S4)参照信号(RS),其中所述重建的限定信号和所述参照信号(RS)相应于伪随机信号;
-实施(S5)相关方法,以确定在所述参照信号(RS)与重建的限定信号(BS)之间的时间相关偏移,并确定在相互偏移了所确定的偏移的所述参照信号(RS)与重建的限定信号(BS)之间的相关值(KKF),其中在不同的时间偏移情况下确定多个相关值(KKF),并在相关值(KKF)数值上最大时把所述时间相关偏移确定作为时间偏移;
-根据所确定的相关值(KKF)来确定(S7)所述设备(2)是在所述区域(4)之内还是在所述区域(4)之外,其中如果所确定的相关值(KKF)的最大值是高于预先给定的正相关阈值的正值,则确定所述设备(2)是在所定义区域(4)之内,并且如果所确定的相关值(KKF)的最小值是低于预先给定的负相关阈值的负值,则确定所述设备(2)是在所定义区域(4)之外。
3.根据权利要求1或2所述的方法,其中所述伪随机信号是具有准随机电平序列的二进制信号,并相应于周期的比特图样,所述比特图样被选择为,使得与同样长度的反相比特图样片段相同的所述周期比特图样片段的长度关于所述比特图样的整个长度而未超过预先给定的比例。
4.根据权利要求1或2所述的方法,其中所述限定信号(BS)相应于金氏码。
5.根据权利要求1或2所述的方法,其中所述相关值(KKF)借助互相关函数、通过所述重建的限定信号(BS)的扫描值与所述参照信号(RS)的时间值的加法或乘法而被确定。
6.具有用于识别设备(2)的关于定义区域(4)的位置的装置的设备(2),其包含有:
-探测单元(21),其用于接收由限定导体(3)中的电流信号所生成的磁场的探测信号;
-参照信号发生器(23),其用于提供参照信号(RS),所述参照信号具有与所提供的限定信号(BS)相对应的比特图样;
-分析单元(22),其构造:
-用于由所述探测信号来生成重建的限定信号(BS),
-用于实施相关方法,以确定在所述参照信号(RS)与重建的限定信号(BS)之间的时间相关偏移,并确定在相互偏移了所确定的偏移的所述参照信号(RS)与重建的限定信号(BS)之间的相关值(KKF),其中在不同的时间偏移情况下确定多个相关值(KKF),并在相关值(KKF)数值上最大时把所述时间相关偏移确定作为时间偏移;以及
-用于根据所确定的相关值(KKF)来确定所述设备(2)是在所述区域(4)之内还是在所述区域(4)之外,其中如果所确定的相关值(KKF)的最大值是高于预先给定的正相关阈值的正值,则确定所述设备(2)是在所定义区域(4)之内,并且如果所确定的相关值(KKF)的最小值是低于预先给定的负相关阈值的负值,则确定所述设备(2)是在所定义区域(4)之外。
7.根据权利要求6所述的设备(2),其中所述设备(2)是移动工作设备。
8.用于在根据权利要求6或7所述的设备中相应于所提供的限定信号(BS)在限定导体(3)中提供电流信号的限定信号发生器(5),其中所述限定导体围绕定义的区域(4),其中所述限定信号(BS)相应于伪随机信号。
9.用于识别关于区域(4)的位置的系统,其包括:
-围绕所述区域(4)的限定导体(3);
-根据权利要求6所述的设备(2),以及
-根据权利要求8所述的限定信号发生器(5),其用于把电流信号施加到所述限定导体(3)中。
10.根据权利要求9所述的系统在移动工作设备中的应用,其中仅允许所述移动工作设备在所述区域(4)之内移动,并且其中在到达所述限定导体(3)时实施所述移动工作设备的方向变化。
11.根据权利要求9所述的系统在监控设备中的应用,其中在离开所述区域时就触发所述监控设备的功能。
12.根据权利要求9所述的系统在跟踪设备中的应用,其中如果所述跟踪设备的位置被识别为在所述区域之内或之外,那么所述跟踪设备就实施向所述限定导体方向的方向改变。
CN201180021277.7A 2010-04-27 2011-02-28 用于识别工作区域的方法以及为此的设备 Active CN102859458B (zh)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102010028251A DE102010028251A1 (de) 2010-04-27 2010-04-27 Verfahren zum Erkennen eines Arbeitsbereichs sowie ein Gerät hierfür
DE102010028251.0 2010-04-27
PCT/EP2011/052871 WO2011134696A1 (de) 2010-04-27 2011-02-28 Verfahren zum erkennen eines arbeitsbereichs sowie ein gerät hierfür

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN102859458A CN102859458A (zh) 2013-01-02
CN102859458B true CN102859458B (zh) 2016-10-05

Family

ID=44121651

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201180021277.7A Active CN102859458B (zh) 2010-04-27 2011-02-28 用于识别工作区域的方法以及为此的设备

Country Status (5)

Country Link
US (1) US8892352B2 (zh)
EP (1) EP2564281B1 (zh)
CN (1) CN102859458B (zh)
DE (1) DE102010028251A1 (zh)
WO (1) WO2011134696A1 (zh)

Families Citing this family (20)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2741160B1 (de) 2012-12-07 2016-10-12 Viking GmbH Verfahren zur Steuerung eines selbstfahrenden Rasenmähers
US9820433B2 (en) 2012-12-28 2017-11-21 Positec Power Tools (Suzhou Co., Ltd.) Auto mowing system
CN103941600B (zh) * 2013-01-22 2016-12-28 苏州宝时得电动工具有限公司 自动工作系统
JP6307748B2 (ja) * 2014-10-21 2018-04-11 本田技研工業株式会社 自律走行作業車の制御装置
DE102014226077A1 (de) 2014-12-16 2016-06-16 Robert Bosch Gmbh Verfahren zum Erkennen eines Arbeitsbereichs eines autonomen Arbeitsgeräts sowie ein Arbeitsgerät
CN105334859A (zh) * 2015-11-28 2016-02-17 宁波市德霖机械有限公司 一种自行走设备系统
DE102015224112A1 (de) * 2015-12-02 2017-06-08 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft System zur Beeinflussung von Fahrzeugsystemen durch Berücksichtigung relevanter Signalgeber
CN105629976B (zh) * 2016-02-22 2018-06-01 江苏大学 一种水产养殖作业船自动导航路径跟踪方法
JP6243951B2 (ja) * 2016-03-31 2017-12-06 本田技研工業株式会社 自律走行作業車の制御装置
DE102016205336A1 (de) 2016-03-31 2017-10-05 Robert Bosch Gmbh Autonome Vorrichtung zur Behandlung von Unkraut
JP6832794B2 (ja) * 2017-06-05 2021-02-24 ルネサスエレクトロニクス株式会社 無線通信システム
DE102017214314A1 (de) * 2017-08-17 2019-02-21 Robert Bosch Gmbh Verfahren zum Erkennen einer Position eines mobilen Roboterfahrzeugs sowie Roboterfahrzeug und System
WO2019096052A1 (zh) * 2017-11-16 2019-05-23 苏州宝时得电动工具有限公司 自移动设备工作系统及其控制方法
EP3595428B1 (en) * 2017-12-30 2021-10-20 Globe (Jiangsu) Co., Ltd. System and method for controlling a self-propelling lawnmower
ES2887100T3 (es) * 2018-05-28 2021-12-21 Globe Jiangsu Co Ltd Transmisor de cable de límite adaptativo
GB2581956A (en) * 2019-02-20 2020-09-09 Honda Motor Europe Ltd Utility system and method of charging a utility vehicle
DE102020103293A1 (de) * 2020-02-10 2021-08-12 Miele & Cie. Kg Selbstfahrendes Bodenpflegegerät und Verfahren zum Betrieb eines selbstfahrenden Bodenpflegegerätes
CN113748827B (zh) * 2020-06-01 2022-12-06 上海山科机器人有限公司 用于自主作业设备的信号站、自主作业设备和系统
EP4264389A4 (en) * 2020-12-15 2023-11-29 Globe (Jiangsu) Co., Ltd. METHOD AND APPARATUS FOR REJECTING SIGNAL INTERFERENCE
CN116541691B (zh) * 2023-05-05 2023-12-22 杭州轨物科技有限公司 一种用于自动行走设备的抗干扰检测边界线信号的方法

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1612631A2 (en) * 2004-07-02 2006-01-04 Zucchetti Centro Sistemi S.p.a. Perimeter tracking system
CN101542184A (zh) * 2006-11-24 2009-09-23 皮尔茨公司 用于监视三维空间区域的方法和装置

Family Cites Families (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US549674A (en) 1895-11-12 Island
US3407895A (en) 1964-01-21 1968-10-29 Ralph D. Hasenbalg Self-controlled tractor guidance system
US3299351A (en) 1964-03-27 1967-01-17 Northern Electric Co Apparatus for detecting faults in buried cables including means for applying a composite signal having fundamental and even harmonic frequency components
US3550714A (en) 1964-10-20 1970-12-29 Mowbot Inc Lawn mower
DE1613991C3 (de) 1968-03-02 1975-07-17 Robert Bosch Gmbh, 7000 Stuttgart Elektrische Steuereinrichtung für die selbsttätige Steuerung eines Fahrzeuges nach einem vorgegebenen elektromagnetischen Feld
US3570227A (en) 1969-01-16 1971-03-16 Mowbot Inc Self-propelled random motion lawnmower
DE1902037A1 (de) 1969-01-16 1970-08-06 Bbc Brown Boveri & Cie Einrichtung zum Fuehren eines frei beweglichen Fahrzeuges
DE2228659C3 (de) 1972-06-13 1975-10-16 Robert Bosch Gmbh, 7000 Stuttgart Elektrische Steuereinrichtung
SE463949B (sv) 1988-07-04 1991-02-11 Netzler & Dahlgren Ing Firman Foerfarande och anordning foer bestaemning av orienteringen av ett fordon i foerhaallande till en styrslinga
US5438266A (en) 1993-12-07 1995-08-01 B.C. Hydro And Power Authority Instrument to locate buried conductors by providing an indication of phase reversal of the signal utilizing the odd harmonic and the even harmonic when a vertical axis coil passes over one of the buried conductors
SE510524C2 (sv) 1997-09-19 1999-05-31 Electrolux Ab Elektroniskt avgränsningssystem
SE511254C2 (sv) 1998-01-08 1999-09-06 Electrolux Ab Elektroniskt söksystem för arbetsredskap
WO2003065140A2 (fr) 2002-01-31 2003-08-07 Solar & Robotics Sa Amelioration a un procede de controle d'un robot mobile autonome et dispositif associe
SE0201739D0 (sv) 2002-06-07 2002-06-07 Electrolux Ab Elektroniskt avgränsningssystem
US8046103B2 (en) 2006-09-29 2011-10-25 F Robotics Acquisitions Ltd. System and method for determining the location of a machine
US8047161B2 (en) 2007-01-17 2011-11-01 Radio Systems Corporation Method and device for determining the polarity of a signal transmitted by an animal containment system

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1612631A2 (en) * 2004-07-02 2006-01-04 Zucchetti Centro Sistemi S.p.a. Perimeter tracking system
CN101542184A (zh) * 2006-11-24 2009-09-23 皮尔茨公司 用于监视三维空间区域的方法和装置

Non-Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
A LOCAL POSITIONING SYSTEM BASED ON PSEUDO-PANDOM SEQUENCE EMISSION;E. Martin Gorostiza, etc;《15th Triennial World Congress of the IFAC》;20021231;1-4 *
Signal Architecture for a Distributed Magnetic Local Positioning System;Eric A. Prigge and Jonathan P. How;《IEEE SENSORS JOURNAL, IEEE SERVICE CENTER》;20041201;864-873 *
Transmitted GPS Signals;none;《The GPS System》;20090419;1-3 *

Also Published As

Publication number Publication date
EP2564281A1 (de) 2013-03-06
DE102010028251A1 (de) 2011-10-27
EP2564281B1 (de) 2018-09-05
CN102859458A (zh) 2013-01-02
WO2011134696A1 (de) 2011-11-03
US8892352B2 (en) 2014-11-18
US20130154688A1 (en) 2013-06-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN102859458B (zh) 用于识别工作区域的方法以及为此的设备
CN107003676B (zh) 用于识别自主工作器具的工作区域的方法以及工作器具
US8186231B2 (en) Method and apparatus for scanning a textile
Pirkl et al. Robust, low cost indoor positioning using magnetic resonant coupling
CN108536136A (zh) 自动行走设备以及边界距离检测方法、装置和系统
WO2015157110A1 (en) High bit-rate magnetic communcation
KR101917313B1 (ko) 레이더를 이용하여 객체 탐지를 위한 임계 값을 적응적으로 설정하는 방법 및 장치
ATE312364T1 (de) Verfahren zur bestimmung der position eines sensorelementes
CN104343440B (zh) 泥浆压力脉冲信号的检测方法及系统
WO2014141519A1 (ja) 状態認識装置、状態認識方法及び記録媒体
JP2010032442A (ja) 測位システム及び処理装置
WO2006097315A3 (de) Verfahren und vorrichtung zur konturfeinermittlung eines objekts bei bildgebenden untersuchungsverfahren
WO2006001821A3 (en) Object detection method and apparatus
Guo et al. FRI sensing: Retrieving the trajectory of a mobile sensor from its temporal samples
KR101977093B1 (ko) 전력선 탐사 장치 및 전력선 탐사 방법
JP2006004175A (ja) 自己位置同定装置および自己位置同定方法
CN105806198B (zh) 异步输出协议
CN104635204B (zh) 一种基于Duffing‑Lorenz混沌系统的信号源定位方法
JP2003526099A (ja) 磁界を使用して対象物の位置または向きを決定するための方法ならびに対応するデバイス
Wei et al. iMag+: An accurate and rapidly deployable inertial magneto-inductive SLAM system
CN107102280B (zh) 一种核磁共振信号接收线圈、装置以及核磁共振超前探测方法
Zhou et al. P-Loc: A device-free indoor localization system utilizing building power-line network
Yang et al. Singularity detection in FOG-based pavement data by wavelet transform
Wilson et al. Detecting chaos in a noisy time series
CN111325959A (zh) 一种无线无源型传感器信号检测电路和方法

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant