CN103608742B - 具有限制导体单元和独立移动单元的系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种系统，其具有：限制导体单元（12），所述限制导体单元设置用于发射限制信号（14）；至少部分独立的移动单元（16），所述移动单元设置用于通过互相关来识别通过所述限制导体单元（12）的限制。本发明建议了，所述移动单元（16）具有至少一个接收单元（18），所述接收单元设置用于接收通过所述限制信号（14）的数据传输。

Description

具有限制导体单元和独立移动单元的系统

背景技术

已经提出了一种系统，其具有：限制导体单元，所述限制导体单元设置用于发射限制信号；至少部分独立的移动单元，所述移动单元设置用于借助于限制信号来识别通过所述限制导体单元的限制。

发明内容

本发明从以下系统出发，其具有：限制导体单元，所述限制导体单元设置用于发射限制信号；至少部分独立的移动单元，所述移动单元设置用于通过互相关来识别通过所述限制导体单元的限制。

本发明提出，移动单元具有至少一个接收单元，所述接收单元设置用于接收通过限制信号的数据传输。对于“限制导体单元”应特别理解为这样的单元，其借助于电导体的空间延展来限制至少一个侧上的区域。优选的是，限制导体引导以限制信号调制的电流。有利的是，这种电流在由限制导体单元所限制的区域内造成以限制信号调制的磁场。对于“设置”应特别理解为，专门地编程、设计和/或配备。对于“限制信号”应特别理解为具有至少一个特性的信号，该特性在限制区域内部与限制区域外部有所区别。优选的是，该限制信号能在运行时在限制区域内被接收。优选的是，该限制信号构造成二进制信号。优选的是，该限制信号具有至少一种特别是仅设置用于相关的特性。这种特性对于自身而言不用于数据传输。对于“二进制信号”应特别理解这样的信号：所述信号恰好具有由两个不同的信号状态组合而成的信息。优选的是，限制信号具有周期性循环的二进制序列。对于术语“发射”应特别理解为：限制导体单元将限制信号的功率输出到包围限制导体单元的空间中。对于“部分独立”在此文中应特别理解为，移动单元基于其自身已经收集的信息来确定至少一种操作方式。特别的是，移动单元基于信息来确定这样的操作方式：所述操作方式与相对于限制导体单元的运动相关、特别是与所达到的限制相关。优选的是，移动单元确定至少一个由其经过的路径的特征量。例如，移动单元能在达到限制时转向。对于“移动”在这里应特别理解为，所述单元在至少一个时间范围内相对于限制导体单元运动。优选的是，所述单元包括驱动单元，所述驱动单元设置用于使所述移动单元相对于限制导体单元移动。有利的是，移动单元包括耦合器件，所述耦合器件用于与移动的物体和/或有利的是与动物进行特别是可由操作人员松脱的耦合。对于“单元”应特别理解为，对技术人员显得有意义的移动单元，所述移动单元在至少一个状态中在所设置的、在至少一个侧上由限制导体单元所限制的区域上自由运动。优选的是，该单元在运行时在所述区域内部完成工作。可替代或者附加的是，移动单元可以设置用于阻止物体和/或有利是动物从由限制导体单元所限制的区域运动出来。例如，该单元可以构造成割草机器人、清洁机器人和/或其它对技术人员显得有意义的单元。可替代的是，该单元例如可以构造成狗和/或猫的项圈。优选的是，移动单元具有无线的能量供应装置、特别是蓄电池。对于“限制”应特别理解为在至少一侧上封闭以下区域的平面：在所述区域中，移动单元在运行时运动。优选的是，所述限制以360度包围区域。对于“互相关”应特别理解为两个信号在相似性方面的比较，其中，这些信号在时间上彼此移位。对于术语“识别”应特别理解为，独立的移动单元接收限制信号并且通过分析处理所限制信号来求得这样的特征量：所述特征量当超过限制时信令化限制的至少一个超过。对于“接收单元”应特别理解为这样的单元：所述单元设置用于接收由限制导体单元所发射的功率。优选的是，接收单元具有至少一个线圈，该线圈在运行时接收由限制导体单元发射的功率。对于“数据传输”应特别理解为：至少一个信息从限制导体单元传输至移动单元和/或特别是从移动单元传输至限制导体单元。特别的是，限制导体单元改变限制信号以便数据传输。例如，限制导体单元可以模拟地/数字地对限制信号进行频率调制、振幅调制和/或相位调制。通过根据本发明的系统的构型方案可以实现尤其抗干扰的限制，这种限制具有在结构上简单并且同样尤其抗干扰的数据传输功能。

在另一构型方案中建议了，限制导体单元设置用于发出构造成伪随机信号的限制信号，由此可以实现相对于窄带干扰而言小的干扰灵敏度。对于“伪随机信号”应特别理解为这样的信号：所述信号包括具有主最大值的自相关，所述主最大值是自相关可能存在的副最大值的至少两倍、有利为至少四倍。优选地，限制信号具有白噪声的统计特性。有利的是，限制信号具有二进制的位模式。特别的是，限制信号构造成对技术人员显得有意义的限制信号、然而优选构造成JPL序列和/或尤其优选为Gold序列。

此外提出，限制导体单元具有至少一个限制导体，该限制导体形成至少一个导体回线，由此可以在结构上简单地实现感应的数据传输和可靠的限制。对于“限制导体”应特别理解为沿着限制延伸的导电线缆。对于“导体回线”应特别理解为包围一个面的导电线缆。优选的是，限制导体设置用于包围大于5m²、尤其有利大于20m²的面。优选的是，被包围的面形成由限制导体单元所限制的区域。在此，限制导体有利地嵌入到所限制的区域的底部几厘米处。可替代或者附加的是，限制导体可以放置于地面上并且特别是插入到覆盖地面的绿色植物中。

此外提出，接收单元设置用于检测限制信号的感生部分，由此可以使用特别小的天线、尤其是线圈。特别的是，接收单元具有天线、优选多个天线。对于“感生部分”应特别理解为，接收单元设置用于接收感生场和/或电磁场的不活跃的分量。优选的是，接收单元在运行时设置在限制导体单元的近场内。对于“近场”应特别理解为，相对于场发送者有一定距离的场，该距离小于该场的平均波长的两倍。

此外提出，移动单元具有计算单元，所述计算单元设置用于通过与相关位模式的互相关来分析处理限制信号，由此，可以实现干扰对所述接收的分析处理的尤其小的影响。对于“计算单元”应特别理解为具有信息输入、信息处理和信息输出的单元。有利的是，计算单元具有至少一个处理器、一个存储器、输入和输出器件、其它电构件、运行程序、调整程序、控制程序和/或计算程序。优选的是，计算单元的这些构件设置在一个共同的电路板上和/或设置在一个共同的壳体中。对于“相关位模式”应特别理解为在至少一个运行状态中等同于由限制信号传输的位模式的位序列。优选的是，计算单元设置用于产生和/或存储相关位模式。对于“分析处理”应特别理解为，计算单元从限制信号的至少一个特性求得至少一个关于相对于限制导体单元的位置的信息。

此外提出，计算单元设置用于产生至少两个不同的、用于互相关的相关位模式，由此，在结构上简单地可以实现数据传输和/或多个系统近距离地同时应用。特别的是，数据传输不需要同步到以限制信号传输的时钟上。此外可以在结构上简单地避免移动单元由于时间受限的干扰而不实现指令，由此可以有利地取消返回通道。对于“不同的相关位模式”应特别理解为至少基本上相互正交的位模式。也就是说特别是，在两个相同的位模式的相关时的结果的主最大值为在两个正交的位模式的相关时的结果的主最大值的至少两倍、有利为四倍。优选的是，计算单元设置用于在运行时将所接收到的限制信号与第一相关位模式和/或与第二相关位模式进行相关。特别的是，计算单元设置用于将限制信号的一个时间段与第一相关位模式以及第二相关位模式进行相关。可替代的是，计算单元设置用于将限制信号的第一时间段与第一相关位模式进行相关并且将限制信号的第二时间段与第二相关位模式进行相关。

在本发明的有利的构型方案中，计算单元将工作模式配属于第一相关位模式并且将指令配属于第二相关位模式，由此可以达到尤其简单的实现。对于“工作模式”应特别理解为移动单元的一种运行状态：该单元在所述运行状态中完成这样的任务：例如割草、清扫或者监测住宅。对于“指令”应特别理解为影响移动单元行为的数据传输。优选的是，所述指令造成移动单元产生对技术人员显得有意义的反应、例如驶向一个确定的点、紧急停止和/或进食。优选的是，配属于指令的相关位模式在完全实施所述指令期间被发送。可替代的是，配属于指令的相关位模式直到确认和/或预给定的时间间隔被发送。

此外提出，计算单元设置用于检测通过限制信号的位模式的至少两个不同的相位角所传输的指令，由此，在结构上可以实现高的数据传输速度。对于“相位角”应特别理解为，限制导体单元使位模式在一个周期内的确定的位的发射时刻相对于位模式的一个之前的周期进行移位。

此外，本发明涉及根据本发明的系统的独立移动单元。

此外，本发明从根据本发明的系统的限制导体单元出发。

此外，本发明从这样一种方法出发，所述方法具有：至少一个限制导体单元，所述限制导体单元在运行时发射限制信号；以及至少部分独立的移动单元，所述移动单元通过互相关来识别通过限制导体单元的限制。

本发明提出限制导体单元与移动单元之间通过限制信号的数据传输。

附图说明

由以下的附图说明可得到其它的优点。在附图中示出本发明的两个实施例。附图、说明书及权利要求书包括大量的组合特征。技术人员也适当地考虑各单个特征及总结成有意义的其它的组合。

其中：

图1：示出了具有限制导体单元和移动单元的根据本发明的系统；

图2：示出了由移动单元所接收到的限制信号和该限制信号的采样；

图3：示出了第一和第二实施例的所接收到的限制信号与相关位模式的互相关的结果；

图4：示出了图1的第一实施例的系统的运行以及数据传输的流程图。

具体实施方式

图1示出了具有限制导体单元12和独立移动单元16的系统10。限制导体单元12包括限制导体20和基站28。基站28具有输入单元30和信号发生器32。信号发生器32在运行时将限制信号14耦合至限制导体20。限制信号14构造成伪随机信号。为此，信号发生器32具有图中未详细示出的代码生成器，该代码生成器设置用于生成Gold序列。限制导体20形成了包围区域34的导体回线。限制信号14耦合输入到限制导体20中造成了限制导体20中的电流。所述电流造成了限制信号14内部的区域34中的磁场36以及限制导体20的导体回线外部的磁场38。磁场36、38具有相对于由区域34展开的平面相反的方向。

移动单元16构造成自动割草机。移动单元16在运行时在由限制导体20所限制的区域内自动割草。移动单元16具有接收单元18和驱动单元40。驱动单元40在运行时使所述移动单元运动。接收单元18具有计算单元22和天线42。天线42构造成线圈。由此，接收单元18的天线42检测所述限制信号14的感生部分。计算单元22构造成微控制器。所述计算单元在运行准备状态中包括相关计算程序，该相关计算程序设置用于执行相关位模式与所接收到的限制信号14之间的互相关。为此，计算单元22具有这里图中未详细示出的代码生成器，该代码生成器设置用于生成Gold序列。计算单元22的代码生成器在至少一个运行状态中生成与限制导体单元12的代码生成器一样的代码。

计算单元22具有图中未详细示出的模拟数字转换器，所述模拟数字转换器将所接收到的、具有如图2所示那样数字化的采样周期44的限制信号14。图中所示的、所接收到的限制信号14具有干扰。模拟数字转换器的采样周期44小于限制信号14的一个位的周期。计算单元22将限制信号14的时间间隔46与所生成的相关位模式周期地进行相关，该相关位模式等同于限制信号14的位模式。在图3中示出不具有可能的干扰的相关的可能结果。当接收单元接收到限制信号14并且限制信号14的位模式与相关位模式相符时，则该结果相应地具有正最大值或负最大值48、50和52。当移动单元设置在限制区域34内部时，则周期性循环的相关的结果例如相应具有负最大值48。当移动单元16离开了限制区域34时，则周期性循环的相关的结果在这种情况中相应具有正最大值50，因为由接收单元18所接收到的、位于区域34内部以及外部的磁场36、38具有不同的方向。

输入单元30具有图中未详细示出的操作元件，借助于所述操作元件操作人员可以给移动单元16设定指令。为了传输指令，信号发生器32改变被发出的限制信号14。由此，限制信号14在传输指令时具有配属所述指令的数据。移动单元16的接收单元18分析处理限制信号14并且由此接收通过限制信号14所传输的数据。

在第一实施例中，限制导体单元12的信号发生器32为了数据传输生成不同的位模式。这些位模式配属于不同的指令和/或运行状态。移动单元16的计算单元22在运行时生成不同的相关位模式用于互相关。在图4中示出了可能的运行流程。

在初始化54之后，计算单元22借助于与工作位模式的相关来开始搜寻工作位模式56。在此，计算单元22通过驱动单元40使移动单元16停止。当计算单元22已找到工作位模式时58，移动单元16开始进行工作60。在此，计算单元22继续将所接收到的信号与工作位模式进行相关。当计算单元22不再在所接收到的信号中发现工作位模式时62，计算单元22使移动单元16停止。计算单元22开始重新搜寻工作位模式56。

当计算单元22没有找到工作位模式时62，计算单元22检查是否预给定的最大搜寻持续时间期满64。当最大搜寻持续时间没有期满时66，计算单元22继续在限制信号14中搜寻工作位模式56。当搜寻工作位模式的最大搜寻持续时间（在这里例如为1秒）期满时68，计算单元22借助于与指令位模式的相关来搜寻另外的指令（例如返回指令）70。在搜寻所述指令位模式期间，移动单元16停顿。

当计算单元22已经找到所述指令位模式时72，移动单元16执行该指令74。当计算单元22没有找到所述指令位模式时76，计算单元22检查是否预给定的最大搜寻持续时间期满78。当搜寻所述指令位模式的最大搜寻持续时间期满时80，计算单元22在这里再次搜寻工作位模式56。可替代的是，计算单元22可以根据相同的原则来首先搜寻一个另外的指令位模式或者多个另外的指令位模式。

限制导体单元12的输入单元30具有图中未详细示出的操作元件，该操作元件中断所述工作位模式的发射，由此，在结构上可以简单地实现移动单元16的停止和/或暂停。另外，限制导体单元12的输入单元30具有图中未详细示出的操作元件，借助于这个操作元件操作人员可以选择一种运行的工作位模式。可替代的是，工作位模式可以从出厂起预先设置在限制导体单元和移动单元中。在另外的替代方案中，限制导体单元可以自动地、特别是随机地和/或通过以下方式选择所述工作位模式：限制导体单元在由限制导体所接收到的信号中彻底搜寻可能由其它系统所具有的工作位模式。

移动单元16在开始运行时探测所述工作位模式，其方式是：所述移动单元在一个位模式集合中彻底搜寻由限制导体单元所发射的位模式。可替代的是，操作人员可以将工作位模式手动地输入到移动单元中。与工作位模式相关地选择指令位模式。可替代的是，每个不同于工作位模式的、被选出的位模式可以配属于相同的指令、尤其是返回指令。

在替代的实施例中，系统10的移动单元16的计算单元22可以检测这样的指令：该指令通过限制信号14的单个位模式的两个不同的相位角24、26来传输。限制信号14的相位角24、26在相关的结果中通过最大值48、52的不同布置来表示。计算单元22将所接收到的限制信号14与相关位模式进行相关，所述相关位模式对应于限制信号14的位模式。在这里，计算单元22将限制信号14的时间间隔与相关位模式周期地进行相关，所述时间间隔对应于限制信号14的位模式的周期。系统10的限制导体单元12改变限制信号14的位模式的相位角。如图3中所示，相关的结果的最大值的位置由此移位。由此，限制信号14将数据传输至移动单元16。

Claims (6)

1.一种具有限制导体单元(12)和至少部分独立的移动单元(16)的系统，所述限制导体单元设置用于发射限制信号(14)，所述移动单元设置用于识别通过所述限制导体单元(12)提供的限制；其中，所述移动单元(16)具有至少一个接收单元(18)以及计算单元(22)，所述接收单元设置用于接收通过所述限制信号(14)的数据传输，所述计算单元设置用于：

产生至少两个不同的、用于互相关的相关位模式；

将所接收到的限制信号与第一相关位模式进行相关；

将所接收到的限制信号与第二相关位模式进行相关；以及

将工作模式配属于第一相关位模式并且将指令配属于第二相关位模式，

其中，所述指令是影响所述移动单元的行为的数据传输。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述限制导体单元(12)设置用于发射构造成伪随机信号的限制信号(14)。

3.根据权利要求1或2所述的系统，其特征在于，所述限制导体单元(12)具有至少一个限制导体(20)，所述至少一个限制导体形成至少一个导体回线。

4.根据权利要求1或2所述的系统，其特征在于，所述接收单元(18)设置用于检测所述限制信号(14)的感生部分。

5.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述计算单元(22)设置用于检测通过所述限制信号(14)的位模式的至少两个不同的相位角(24，26)传输的指令。

6.一种用于运行根据权利要求1至5中任一项所述的系统的方法，其具有：

至少一个限制导体单元(12)，所述限制导体单元在运行时发射限制信号(14)：

所述限制导体单元(12)与所述移动单元(16)之间通过所述限制信号(14)的数据传输；

借助所述移动单元(16)中的计算单元(22)产生至少两个不同的、用于互相关的相关位模式；

借助所述移动单元(16)中的计算单元(22)将所接收到的限制信号与第一相关位模式进行相关；以及

借助所述移动单元(16)中的计算单元(22)将所接收到的限制信号与第二相关位模式进行相关；以及

将工作模式配属于第一相关位模式并且将指令配属于第二相关位模式。