CN103869813B - 自动工作系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种自动工作系统，其包括边界模块和自动行走设备，所述边界模块包括：信号发生装置，生成具有预设频率的边界信号，所述预设频率至少包括相继出现的两种特征频率；边界线，规划自动行走设备的工作区域，与所述信号发生装置电性连接，传输所述边界信号，并生成电磁场；所述自动行走设备在所述工作区域内按照预设程式工作，包括：检测单元，检测环境中存在的电磁场并转换为相应的检测信号；处理单元，具有以预设频率为中心频率的带通滤波功能，接收检测单元的检测信号，滤除预设频率以外的信号，生成具有预设频率的处理信号。本自动工作系统具有较强的抗环境干扰的能力。

Description

自动工作系统

技术领域

本发明涉及一种自动工作系统，特别是一种控制自动行走设备在工作区域内工作的系统。

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，通常采用自动工作系统对自动行走设备的工作范围进行控制。自动工作系统包括铺设在地表的边界线，与边界线连接的信号发生装置，自动行走设备上的信号检测单元以及对信号进行处理并控制自动行走设备行走路径的控制单元。信号发生装置发送的边界信号流经边界线时，产生以边界线为中心向四周逐渐减弱的电磁场，即靠近边界线的位置电磁场强度强，远离边界线的位置电磁场强度弱，自动行走设备上的信号检测单元将其所处位置处的电磁场转换为相应的电信号传递给控制单元，控制单元根据其传递的电信号确认其离边界线的远近，从而控制自动行走设备的在接近边界线时及时控制自动行走设备转换行走方向，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。虽然上述方案可以准确地判断自动行走设备与边界线的距离，但无法判断自动行走设备处于边界线内还是边界线外，当自动行走设备由于意外，导致其滑移到边界线外时，控制单元判断自动行走设备接近边界线时，同样会控制自动行走设备向远离边界线的方向行走，当自动行走设备行走至电磁场很弱的位置时，自动行走设备停止行走，而使其永远停留在了边界线外，无法正常工作。

随着技术的进一步发展，如何识别自动行走设备相对边界线内外的问题已经得到初步解决。但由于来自相邻自动工作系统的边界信号、本系统内的电机信号以及环境中存在的噪音信号的干扰，使得目前已有的自动工作系统容易出现错误判断的问题。为使得自动工作系统可以准确地识别自动行走设备相对边界线的内外，必须设计一种能够有效排除上述各类信号对边界信号进行干扰的系统。

发明内容

本发明解决的技术问题为：提供一种能够排除干扰信号的自动工作系统。

为解决上述技术问题，本发明的技术方案是：一种自动工作系统，所述自动工作系统包括边界模块和自动行走设备，所述边界模块包括：信号发生装置，生成具有预设频率的边界信号，所述预设频率至少包括相继出现的两种特征频率；边界线，规划自动行走设备的工作区域，与所述信号发生装置电性连接，传输所述边界信号，并生成电磁场；所述自动行走设备在所述工作区域内按照预设程式工作，包括：检测单元，检测环境中存在的电磁场并转换为相应的检测信号；处理单元，具有以预设频率为中心频率的带通滤波功能，接收检测单元的检测信号，滤除预设频率以外的信号，生成具有预设频率的处理信号。

优选的，所述信号发生装置包括生成基带信号的基带信号发生单元、生成载波信号的载波信号发生单元、以及频率调制单元，所述频率调制单元根据基带信号对载波信号进行频率调制生成所述边界信号。

优选的，信号发生装置包括设置基带编码的编码设置单元，所述基带编码包括至少两个编码组，每个编码组由至少一个码元组成，基带信号发生单元根据基带编码生成基带信号，频率调制单元根据基带信号所代表的基带编码对载波信号进行频率调制。

优选的，所述预设频率包括相继出现的第一特征频率和第二特征频率，所述基带编码包括第一编码组和第二编码组，第一编码组和第二编码组分别包括至少两个码元，频率调制单元根据第一编码组生成具有第一特征频率的信号，根据第二编码组生成具有第二特征频率的信号。

优选的，基带编码包括8个二进制码元，第一编码组和第二编码组分别包括4个相邻的二进制码元。

优选的，所述预设频率包括相继出现的第一特征频率和第二特征频率，所述信号发生装置包括微控单元、第一信号单元和第二信号单元，第一信号单元生成的信号具有第一特征频率，第二信号单元生成的信号具有第二特征频率，第一信号单元与第二信号单元根据微控单元的控制信号相继生成具有第一特征频率和第二特征频率的信号。

优选的，基带信号为数字信号。优选的，载波信号为正弦波信号。

优选的，所述编码设置单元包括人机交互界面，编码设置单元根据人机交互界面接收的手动输入信号设定所述基带编码。

优选的，所述编码设置单元将设定的基带编码发送给处理单元，处理单元根据接收的基带编码设定中心频率。

优选的，自动行走设备包括频率识别单元，频率识别单元与检测单元电性连接，识别检测信号具有的频率，从预先存储的频率中选择与识别的频率不同的频率，将选择的频率发送给编码设置单元；所述编码设置单元根据接收的频率设定对应的基带编码，使信号发生装置生成的边界信号具有所述选择的频率。

优选的，频率识别单元记录自动行走设备绕边界线行走一圈的过程中识别的频率，从预先存储的频率中选择与记录的频率不同的频率。

优选的，频率识别单元将选择的频率发送给处理单元，处理单元将接收的频率设定为中心频率。

优选的，自动行走设备还进一步包括控制单元，所述控制单元接收处理单元传递的处理信号，根据处理信号的频率由一种特征频率向另一种特征频率过渡时的波形变化识别自动行走设备是否处于工作区域内。

优选的，所述控制单元包括第一特征组件、第二特征组件和中央控制组件，第一特征组件在具有第一幅值的信号出现时输出相应信号，第二特征组件在具有第二幅值的信号出现时输出相应信号，中央控制组件接收第一特征组件和第二特征组件的输出信号，根据输出信号的时间间隔以及两个输出信号出现的先后顺序识别自动行走设备是否处于工作区域内。

本发明的有益效果为：由于信号发生装置发送的边界信号具有特定的频率，且检测信号经处理单元处理后，滤除掉其他频率的信号，仅保留具有特征频率的信号，使得自动工作系统有效抵抗其他频率的信号对本系统的干扰。

附图说明

以上所述的本发明解决的技术问题、技术方案以及有益效果可以通过下面的能够实现本发明的较佳的具体实施例的详细描述，同时结合附图描述而清楚地获得。

附图以及说明书中的相同的标号和符号用于代表相同的或者等同的元件。

图1是本发明一较佳实施方式的自动工作系统的示意图；

图2是本发明的第一较佳实施方式的信号发生装置的电路框图；

图3是本发明的第二较佳实施方式的信号发生装置的电路框图；

图4是本发明的第二较佳实施方式的信号形式示意图；

图5是本发明的第三较佳实施方式的信号发生装置的电路框图；

图6是本发明的第四较佳实施方式的自动工作系统位置示意图；

图7是本发明的第四较佳实施方式的一个自动工作系统的信号形式示意图；

图8是本发明的第四较佳实施方式的另一个自动工作系统的信号形式示意图；

图9是本发明的第五较佳实施方式的信号发生装置的电路框图；

图10是本发明的第六较佳实施方式的自动行走设备在工作区域内的信号形式示意图；

图11是本发明的第六较佳实施方式的自动行走设备在工作区域外的信号形式示意图；

图12是本发明的第六较佳实施方式的自动行走设备的电路框图;

图13是本发明的第七较佳实施方式的信号发生装置的电路框图；

图14是本发明的第八较佳实施方式的自动行走设备的电路框图。

具体实施方式

有关本发明的详细说明和技术内容，配合附图说明如下，然而所附附图仅提供参考与说明，并非用来对本发明加以限制。

图1所示的自动工作系统100包括边界模块1和自动行走设备2。边界模块进一步包括信号发生装置6、边界线3。自动行走设备2进一步包括检测单元8和处理单元9。信号发生装置6生成具有预设频率的边界信号，所述预设频率包括两个以上相继出现的特征频率。边界线3规划自动行走设备2的工作区域，如图1中所示，边界线3内的区域为工作区域4，边界线3外的区域为非工作区域5，自动行走设备2在工作区域4内按照预设程式工作。边界线3与所述信号发生装置6电性连接，传输所述边界信号，并生成电磁场7。检测单元8检测环境中存在的电磁场并转换为相应的检测信号。处理单元9具有以预设频率为中心频率的带通滤波功能，接收检测单元8的检测信号，滤除预设频率以外的信号。由此，自动工作系统100可以排除预设频率以外的信号对本系统的干扰，提高本系统的抗干扰能力。本领域技术人员可以理解的是，处理单元9也可以设置在自动行走设备2以外的地方，此时处理单元9与检测单元8之间可以通过有线方式传递信号，也可以通过无线方式传递信号。

如前所述，信号发生装置6可以生产具有预设频率的边界信号，所述预设频率包括两个以上相继出现的特征频率。以下以预设频率包括相继出现的第一特征频率和第二特征频率为例，即以预设频率包括两个相继出现的特征频率为例，结合图2对信号发生装置6的第一种较佳实施方式作具体介绍。

如图2所示，信号发生装置6进一步包括微控单元10、第一信号单元11和第二信号单元12。第一信号单元11生成具有第一特征频率的信号，第二信号单元12生成具有第二特征频率的信号，微控单元10发出相应的控制信号，控制第一信号单元11和第二信号单元12按照时间先后顺序相继生成具有第一特征频率的信号和具有第二特征频率的信号并向外发送，即微控单元10控制第一信号单元11和第二信号单元12的工作状态，使得信号发生装置6可以生成具有预设频率的边界信号，所述预设频率具有两个相继出现的特征频率。

本领域技术人员可以理解的是，预设频率可以为具有三个、四个或更多个相继出现的特征频率。当预设频率具有三个、四个或更多个相继出现的特征频率时，生成具有预设频率的边界信号的信号发生装置6进一步包括第三信号单元、第四信号单元、第N信号单元。微控单元10按照时间先后顺序相继控制第一信号单元、第二信号单元、第三信号单元、第四信号单元、第N信号单元工作，生成具有预设频率的边界信号。每个信号单元的工作方式与前述图2所示实施方式基本相同，在此不再赘述。

如图3所示为信号发生装置6的第二种较佳实施方式。信号发生装置6进一步包括基带信号发生单元14、载波信号发生单元16以及频率调制单元18。基带信号发生单元14生成基带信号，基带信号可以为模拟信号，也可以为数字信号。载波信号发生单元16生成载波信号，载波信号可以为正弦波信号，或其他形式的信号。优选的，基带信号为数字信号，载波信号为正弦波信号。频率调制单元18根据基带数字信号离散取值特点去键控载波信号的频率获得调制信号，即频移键控（FSK），该调制信号的频率随基带数字信号的取值而发生变化。该种调制方式实现起来较容易,且仅有频率发生变化，幅值不变，调制后得到的信号为正弦波信号，因此抗噪声与抗衰减的性能较好。频率调制单元18根据基带信号对载波信号进行频率调制生成具有预设频率的边界信号，所述预设频率包括两个以上相继出现的特征频率。

以下以基带信号为数字信号，载波信号为正弦波信号，频率调制单元18根据基带信号所代表的单个码元信息对载波信号进行频率调制，所述预设频率具有两个特征频率，该两个特征频率分别为第一特征频率和第二特征频率为例，结合图4介绍边界模块1的信号生成过程及自动行走设备2对电磁场信号的处理过程。

图4中BS标识基带信号，宽度为T的高电平代表数字信号“1”，宽度为T的低电平代表数字信号“0”，由此可知，图中基带信号BS代表的信息为“110011”。图4中CS标识载波信号，是频率为f的正弦波信号。频率调制单元18根据单个的码元“1”,“0”所代表的信息对载波信号的频率进行调制，生成具有预设频率的边界信号MS，其中预设频率为相继出现的第一特征频率和第二特征频率。具体为，预设频率包括第一特征频率f1和第二特征频率f2，当BS信号为“1”时，频率调制单元18生成具有第一特征频率f1的信号，当BS信号为“0”时，频率调制单元18生成具有第二特征频率f2的信号。图4中的边界信号MS表达了上述对应关系。边界信号MS经频率调制单元18发送给边界线3。边界信号MS经边界线3传输时，生成电磁场7。电磁场7经检测单元8接收后，生成图中所示的检测信号RS。检测信号RS包括两部分信号，一部分为与边界信号对应的具有第一特征频率f1的信号和具有第二特征频率f2的信号，另一部分为环境存在的干扰信号。假设干扰信号为具有频率N1和具有频率N2的信号。检测信号RS被进一步传递至处理单元9，处理单元9具有以预设频率为中心频率的带通滤波功能，即处理单元9具有以第一特征频率f1和第二特征频率f2为中心频率的带通滤波功能。当检测信号RS被传递至处理单元9后，处理单元9的输出信号如图中标识FS所示的信号，信号FS仅包含具有第一特征频率f1和第二特征频率f2的信号，而环境中的干扰信号如具有频率N1和N2的信号则被滤除。因此，本自动工作系统可以排除环境中其他噪音信号的干扰。

基带信号所代表的信息可以在自动工作系统100出厂时设置好，也可以由操作者根据周围环境中已经存在的干扰信号的频率手动设置，还可以由自动工作系统100根据周围环境已经存在的干扰信号的频率自动设置。

如图5所示为本发明提供的第三实施方式，在本实施方式中，基带信号所代表的信息由操作者手动设置或自动工作系统100自动设置。信号发生装置6包括基带信号发生单元14、载波信号发生单元16以及频率调制单元18，各单元模块的功能作用与前述实施方式相同。本实施方式的改进在于，信号发生装置6进一步包括编码设置单元20。编码设置单元20设置基带编码，基带编码包括两个以上的编码组，每个编码组包括至少一个码元。基带信号发生单元14根据基带编码生成基带信号，使得基带信号代表的信息与基带编码相对应。频率调制单元18根据基带信号所代表的基带编码对载波信号进行频率调制，生成具有预设频率的边界信号，所述预设频率包括两个以上相继出现的特征频率，每一个特征频率与一个编码组所代表的信息对应。

基带编码包括的不同编码组的数目决定了预设频率中包含的频率种类的数目。当预设频率中仅包含两种特征频率时，基带编码中仅包含两个不同的编码组，每个编码组包括至少一个码元。对于数字基带信号而言，一个码元指的是“0”或“1”两种状态中的一种。因此，当每个编码组仅包括一个码元时，频率调制单元18根据编码组对载波信号的频率进行调制时，无论基带编码为何种形式，其编码组仅有代表两种信息，分别为“0”和“1”。频率调制单元18得到的边界信号为仅可能包括两种特征频率的信号，即相继出现的第一特征频率信号和第二特征频率信号，其中第一特征频率信号为频率调制单元18根据“0”对载波信号进行频率调制得到的，第二特征频率为频率调制单元18根据“1”对载波信号进行调制得到的。

当一定的区域内仅有一个自动工作系统时，周围环境中仅存在来自本自动工作系统的边界线产生的第一特征频率信号和第二特征频率信号，自动工作系统通过滤除第一特征频率和第二特征频率以外的信号即可避免环境中的噪音信号为本自动工作系统的干扰。但当一定区域内，有多个相邻的自动工作系统时，如同时存在自动工作系统100和100’时，由于自动工作系统100和100’均根据编码组“0”和“1”对载波信号进行频率调制，均得到相继出现的第一特征频率信号和第二特征频率信号。因此环境中，既有来自自动工作100的第一特征频率信号和第二特征频率信号，也有来自自动工作系统100’的第一特征频率信号和第二特征频率信号。自动工作系统100的自动行走设备2在工作的过程中，不仅能检测到来自本自动工作系统的第一特征频率信号和第二特征频率信号，同时能检测到来自相邻自动工作系统100’的第一特征频率信号和第二特征频率信号。虽然处理单元9具有以预设频率即第一特征频率和第二特征频率为中心频率的带通滤波功能，可以滤除第一特征频率和第二特征频率以外的信号，但无法滤除来自相邻的自动工作系统100’的干扰信号。

基于此，优选的，每一个相邻的自动工作系统具有不同的预设频率的边界信号，使得不仅能滤除噪音信号，同时能滤除相邻边界系统的信号，进一步提高了自动工作系统的抗干扰能力。因此，频率调制单元18据以作为对载波信号进行频率调制基础的编码组必须不同。在每一个相邻的自动工作系统的边界信号具有两个相继出现的特征频率的情况下，为使相邻的两个自动工作系统之间的边界信号不会出现相互干扰的情况，必须一个编码组代表的信息存在4种可能状态。此情形下，一个编码组应包括两个码元，即一个编码组代表的信息存在以下4种可能“00”，“01”，“10”，“11”。

在实际工况中，相邻的自动工作系统可能存在多个，但根据四色地图原理，存在四种不同的预设频率即能使相邻的自动工作系统的边界信号具有的预设频率各不相同，从而避免相互之间的干扰。当预设频率具有两种相继出现的特征频率时，四个不同的预设频率表明需有八种不同的特征频率。如前所述，每一个编码组对应一种特征频率，而八种特征频率要求八种不同的编码组。因此，优选的，每个编码组包含3个码元，每个基带编码包括两个编码组，即每个基带编码包含6个码元。当基带信号为非连续信号时，优选的，每个编码组的第一个码元固定为“1”，此时，仍要求一个编码组代表的信息有8种可能的信息，则每个编码组包括4个码元，每个基带编码包括两种编码组。本领域技术人员可以理解的是，当每个编码组包含的码元数更少时，也可以使部分相邻的边界系统之间避除相互之间的干扰，而当每个编码组包含的码元数更多时，同样可以使相邻的自动工作系统之间相互避除干扰。

以下结合图6，以基带信号为非连续信号，基带编码包括两个编码组，每个编码组包括4个码元为例对本发明提供的第四种实施方式的自动工作系统100的工作过程进行说明。

如图6所示，自动工作系统100和自动工作系统100’为位置相邻的两个系统。自动工作系统100包括边界模块1和自动行走设备2，边界模块1包括信号发生装置6、边界线3。信号发生装置6进一步包括基带信号发生单元14、载波信号发生单元16、频率调制单元18、编码设置单元20。自动行走设备2包括检测单元8和处理单元9。编码设置单元20，用于设定基带编码，并将设定的基带编码传递给与其电性连接的基带信号发生单元14。基带信号发生单元14根据基带编码生成基带信号。自动工作系统100包含的其他部件与前述图1所示的各部件的功能相同。自动工作系统100’包括边界模块1’和自动行走设备2’，边界模块1’包括信号发生装置6’、边界线3’。信号发生装置6’进一步包括基带信号发生单元14’、载波信号发生单元16’、频率调制单元18’、编码设置单元20’。自动行走设备2’包括检测单元8’和处理单元9’。自动工作系统100’与自动工作系统100所包含的部件种类及功能相同，不同之处仅在于自动工作系统100’的编码设置单元20’设置的基带编码与自动工作系统100的编码设置单元20设置的基带编码不同。例如，当编码设置单元20设定的基带编码为“11011110”时，编码设置单元20’设定的基带编码为“10101001”。由此使得不同的自动工作系统输出的边界信号的频率不同，带来的有益效果为，处理单元在对接收的检测信号进行滤波处理时，能滤除来自相邻自动工作系统的干扰信号，而仅保留本自动工作系统的信号。具体的，信号发生装置6根据基带编码“11011110”对应地生成如图7所示的基带信号BS。频率调制单元18根据前四个相邻码元“1101”对正弦载波信号CS进行频率调制，生成具有第一特征频率f1的边界信号，根据后四个相邻码元“1110”对正弦载波信号CS进行频率调制，生成具有第二特征频率f2的边界信号。最终生成的边界信号为如图7所示的边界信号MS。自动工作系统100’的信号发生装置6’根据基带编码“10101001”对应生成如图8所示的基带信号BS’。自动工作系统100’的频率调制单元18’根据前四个相邻码元“1010”对正弦载波信号CS’进行频率调制，生成具有第三特征频率f3的边界信号，根据后四个相邻码元“1001”对正弦载波信号CS’进行频率调制，生成具有第四特征频率f4的边界信号。最终生成的边界信号为如图8所示的边界信号MS’。当自动行走设备2行走至靠近边界线3’的位置时，检测单元8不仅能检测到边界信号MS生成的电磁场信号，同时能检测到相邻自动工作系统100’的边界信号MS’生成的电磁场信号，此外还会检测到来自环境的噪音干扰信号N。检测单元8根据检测到的信号生成如图7所示的检测信号RS。检测信号RS包含与边界信号MS对应的具有第一特征频率f1和第二特征频率f2的信号，与边界信号MS’对应的具有第三特征频率f3和第四特征频率f4的信号，以及与干扰信号，如具有频率N1、频率N2的信号。处理单元9具有以预设频率为中心频率的带通滤波功能，即处理单元9具有以第一特征频率f1和第二特征频率f2为中心频率的带通滤波功能。当如图7所示的检测信号RS被进一步传递至处理单元9时，处理单元9对接收到的检测信号进行滤波处理，将具有第三特征频率f3和第四特征频率f4的信号以及环境中的干扰信号，如具有频率N1、频率N2及的信号滤除，仅保留具有第一特征频率f1和第二特征频率f2的信号，从而不仅滤除了噪音干扰信号，同时滤除了相邻自动工作系统100’的边界信号MS’产生的电磁场信号。

同理，自动工作系统100’的检测单元8’在靠近自动工作系统100时其检测到的信号包括边界信号MS和边界信号MS’生成的电磁场信号，以及来自环境的干扰信号。处理单元9’具有第三特征频率f3和第四特征频率f4为中心频率的带通滤波功能，将具有第一特征频率f1和第二特征频率f2的信号以及具有频率N1、频率N2的信号滤除，仅保留具有第三特征频率f3和第四特征频率f4的信号，从而不仅滤除了干扰信号，同时滤除了相邻自动工作系统100的边界信号MS产生的电磁场信号。

在处理单元对干扰信号进行滤除后，其输出的处理信号仅包含与边界信号相对应的、具有预设频率的信号。自动工作系统可根据来自处理单元的处理信号识别自动行走设备相对于工作区域的内外，从而使得自动工作系统的识别结果更加可靠。以下结合图9介绍本发明提供的第五较佳实施方式，自动工作系统如何识别自动行走设备相对工作区域的内外。

如图9所示，自动工作系统100包括边界模块1和自动行走设备2，边界模块1包括信号发生装置6、边界线3。自动行走设备2进一步包括检测单元8、处理单元9以及控制单元28。信号发生装置6生成具有预设频率的边界信号，所述预设频率至少包括相继出现的两种特征频率。信号发生装置6的具体形式可以为前述各种实施方式中的任意一种，在此不再赘述。检测单元8检测环境中存在的电磁场并转换为相应的检测信号。处理单元9具有以预设频率为中心频率的带通滤波功能，接收检测单元8的检测信号，滤除预设频率以外的信号，生成具有预设频率的处理信号。检测单元8与处理单元9的工作方式如前述各种实施方式相同，在此不再赘述。控制单元28接收处理单元9传递的处理信号，根据处理信号的频率由一种特征频率向另一种特征频率过渡时的波形变化识别自动行走设备2是否处于工作区域4内。

控制单元28可以通过识别处理信号由A种特征频率向B种特征频率过渡时，B种特征频率的处理信号具有的初始相位与B种特征频率的边界信号具有的初始相位相同还是相反，从而识别自动行走设备2相对工作区域4的内外。当B种特征频率的处理信号的初始相位与B种特征频率的边界信号的初始相位相同时，控制单元28判断自动行走设备2处于工作区域4内。当B种特征频率的处理信号的初始相位与B种特征频率的边界信号的初始相位相反时，控制单元28判断自动行走设备2处于工作区域4外。

控制单元28也可以通过测量处理信号上的多个特征点，通过对比多个特征点之间的时间变化，识别出A种特征频率向B种特征频率过渡的时间点，然后通过对比B种特征频率上多个特征点之间的幅值变化，识别B种特征频率的处理信号的波形变化趋势与边界信号的波形变化趋势相同还是相反，从而识别自动行走设备2相对工作区域4的内外。当B种特征频率的处理信号的波形变化趋势与B种特征频率的边界信号的波形变化趋势相同时，控制单元28判断自动行走设备2处于工作区域4内。当B种特征频率的处理信号的波形变化趋势与B种特征频率的边界信号的波形变化趋势相反时，控制单元28判断自动行走设备2处于工作区域4外。

以下以信号发生装置6生成具有预设频率的边界信号，其中预设频率为具有相继出现的第一特征频率f1和第二特征频率f2，控制单元28通过识别处理信号的连个特征点之间的时间间隔和出现的先后顺序，从而识别自动行走设备2相对工作区域4的内外为例，结合图10至12介绍本发明提供的第六种较佳实施方式。

如图10和图11所示的信号MS为信号发生装置6生成的边界信号，其具有相继出现的第一特征频率f1和第二特征频率f2。信号发生装置6的具体组成及信号生成方式可以为前述各种实施方式中的任意一种。边界信号MS经过边界线3传递时生成电磁场。检测单元8检测环境中存在的电磁场并转换为相应的检测信号。处理单元9具有以预设频率为中心频率的带通滤波功能，接收检测单元8的检测信号，滤除预设频率以外的信号，生成具有预设频率的处理信号。检测单元8和处理单元9的具体组成和信号处理方式可以为前述各种实施方式中的任意一种。当自动行走设备2位于工作区域4内时，经过处理单元9处理后生成的处理信号为图10中所示的处理信号FS。此时的处理信号FS与边界信号MS具有相同的相位。当自动行走设备2位于工作区域4外时，经过处理单元9处理后生成的处理信号为图11中所示的处理信号FS。此时的处理信号FS与边界信号MS具有相反的相位。处理信号进一步传递给控制单元28，控制单元28根据处理信号的频率由一种特征频率向另一种特征频率过渡时的波形变化识别自动行走设备2是否处于工作区域4内。

具体的，如图12所示，控制单元28包括放大器29、第一特征组件30、第二特征组件32以及中央控制组件34。放大器29对接收的信号进行放大，从而使信号的幅值成比例增加。第一特征组件30在具有第一幅值的信号出现时输出信号。第二特征组件32在具有第二幅值的信号出现时输出相应信号。中央控制组件34接收第一特征组件30和第二特征组件34的输出信号，根据两个输出信号之间的时间间隔以及两个输出信号的先后顺序识别自动行走设备2是否处于工作区域4内。

如图12所示，处理单元9生成的处理信号FS进一步传递给放大器29，经过放大器29放大后的处理信号的幅值整体提升，生成如图10和图11所示的信号AS。信号AS进一步传递给第一特征组件30和第二特征组件32。第一特征组件30在具有第一幅值的信号出现时输出信号。第二特征组件32在具有第二幅值的信号出现时输出相应信号。第一幅值为图10和图11所示的C1，第二幅值为图10和图11所示的C2，其中C1代表的幅值高于C2代表的幅值。当第一特征组件30接收到信号AS后，对应地生成图10和图11所示的信号SC1。信号SC1包括多个向上的脉冲序列信号S1、S2、S3、S4、S5等。当第二特征组件32接收到信号AS后，对应地生成图10和图11所示的信号SC2。信号SC2包括多个向下的脉冲序列信号S’1、S’2、S’3、S’4、S’5等。

如图12所示，第一特征组件30和第二特征组件32生成的信号SC1和SC2进一步传递给中央控制组件34。中央控制组件34通过计算信号SC1和SC2的多个脉冲序列中，两个相邻的脉冲之间的时间间隔即可得知，脉冲信号S1，S2，S’1，S’2对应的处理信号具有的特征频率与脉冲信号S3，S4，S5，S’3，S’4，S’5等对应的处理信号具有的特征频率不同，从而确定脉冲S2到S3以及脉冲S’2到S’3之间的信号区间即为处理信号由一种特征频率向另一种特征频率过渡的区间，从而确定脉冲信号S3，S4，S5，S’3，S’4，S’5对应的是第二特征频率f2的处理信号的第一特征点和第二特征点的出现情况。中央控制组件34进一步比较脉冲信号S3与S’3，S4与S’4，S5与S’5，出现的先后顺序，即可识别自动行走设备2是否处于工作区域4内。根据如图11和图12所示的脉冲序列出现的先后顺序可知，当脉冲信号SC1即代表幅值较高的特征点出现的脉冲信号，先于脉冲信号SC2出现时即代表幅值较低的特征点出现的脉冲信号，第二特征频率f2的处理信号与第二特征频率f2的边界信号的波形变化相反，因此判断自动行走设备2位于工作区域4外。反之，当脉冲信号SC1即代表幅值较高的特征点出现的脉冲信号，后于脉冲信号SC2出现时即代表幅值较低的特征点出现的脉冲信号，第二特征频率f2的处理信号与第二特征频率f2的边界信号的波形变化相同，因此判断自动行走设备2位于工作区域4内。

前述实施方式中，基带编码可以由编码设置单元20根据操作者手动输入的信号设定，还可以由自动行走设备根据周围环境存在的信号自动设定。以下结合图13及图14对该两种实施方式进行具体介绍。

如图13所示为本发明提供的第七种实施方式。在本实施方式中，信号发生装置6包括基带信号发生单元14、载波信号发生单元16、频率调制单元18、编码设置单元20，各单元模块的工作如前述实施方式。本实施方式的改进在于，编码设置单元20包括人机交互界面24。操作者将欲输入的基带编码通过人机交互界面24进行输入。人机交互界面24将接收到的手动输入信号转换为相应的电信号传递给编码设置单元20。编码设置单元20根据人机交互界面传递的信号设置相应的基带编码。操作者输入的手动输入信号可以与基带编码的组成形式相同，如均为相同数位且相同数值的二进制码元。手动输入信号也可以与基带编码的组成形式不同，而由编码设置单元20根据手动输入的信号生成具有特定形式的基带编码，如手动输入的信号为数值“17”“19”，则编码设置单元20根据人机交互界面24接收的手动输入信号“17”“19”生成对应的基带编码“10011011”。

编码设置单元20根据人机交互界面接收的手动输入信号设定所述基带编码后，将设定的基带编码发送给处理单元9，处理单元9根据接收的基带编码设定中心频率，从而使得处理单元9能滤除信号发生装置6发送的边界信号以外的其他干扰信号，而排出其他信号的干扰，提高系统的抗干扰能力。

如图14为本发明提供的第八种实施方式。自动行走设备2包括检测单元8以及处理单元9。当然，自动行走设备2还可以进一步包括控制单元28。自动行走设备2包含的各单元模块的功能作用与前述实施方式相同。本实施方式的改进在于，自动行走设备2进一步包括频率识别单元26。频率识别单元26与检测单元8电性连接，识别检测信号具有的频率，并将识别的结果与预先存储于自动行走设备2内的频率族相比较，从该预先存储的频率中选择出与识别结果不同的频率种类。频率识别单元26将选择的频率发送给编码设置单元20。编码设置单元20根据接收的频率设定对应的基带编码，使信号发生装置6生成的边界信号具有所述选择的频率，从而使得信号发生装置6发送的边界信号的频率不同于环境中已经存在的信号的频率。与此同时，频率识别单元26还将选择的频率发送给处理单元9。处理单元9将频率识别单元26发送的频率设定为处理单元9的中心频率，使得处理单元9能滤除选择的频率以外的信号。本领域技术人员可以理解的是，处理单元9还可以设置为不接收来自频率识别单元26的信号，而接收来自编码设置单元20根据接收到的频率发送的信号，并根据编码设置单元20发送的信号设定处理单元9的中心频率，使得处理单元9能滤除选择的频率以外的信号。除上述实施方式外，处理单元9设置中心频率的方式可以有其他多种，在此不再一一列举。

为保证自动行走设备2选择的频率种类与所有相邻的自动工作系统发送的边界信号的频率种类不同，优选的，自动行走设备2沿边界线3行走一周，频率识别单元26记录在整个行走过程中识别到的频率种类，根据记录的频率种类从预先存储的频率中选择不同于记录的频率种类的频率。从而使得选择的频率不同于自动工作系统整个工作区域范围内存在的频率种类。在自动行走设备2沿边界线3行走一周的过程中，检测单元8持续检测环境中存在的信号，并将检测信号传递给处理单元9的频率识别单元26。频率识别单元26在自动行走设备2的整个行走过程中，持续识别接收到的检测信号具有的频率种类，并将识别到的频率种类记录下来。在自动行走设备2沿边界线3行走一周终了后，频率识别单元30将所有记录的频率种类与预先存储的频率进行比较，从中选择出与记录的频率种类不同的频率。频率识别单元26根据选择的频率种类生成相应的通信信号传递给信号发生装置6内的编码设置单元20和处理单元9。

在本发明中，自动行走设备2的可以为割草机、吸尘器、工业机器人等多种形式。自动行走设备2为割草机时，还进一步包括切割机构，切割机构包括切割电机和切割刀片，割草机在边界线3规划的工作区域4内工作时，切割电机驱动切割刀片旋转，切割草坪。

Claims (14)

1.一种自动工作系统，其特征在于，所述自动工作系统包括边界模块和自动行走设备，

所述边界模块包括：

信号发生装置，生成具有预设频率的边界信号，所述预设频率至少包括相继出现的两种特征频率；

边界线，规划自动行走设备的工作区域，与所述信号发生装置电性连接，传输所述边界信号，并生成电磁场；

所述自动行走设备在所述工作区域内按照预设程式工作，包括：

检测单元，检测环境中存在的电磁场并转换为相应的检测信号；

处理单元，具有以预设频率为中心频率的带通滤波功能，接收检测单元的检测信号，滤除预设频率以外的信号，生成具有预设频率的处理信号；

自动行走设备还进一步包括控制单元，所述控制单元接收处理单元传递的处理信号，根据处理信号的频率由一种特征频率向另一种特征频率过渡时的波形变化识别自动行走设备是否处于工作区域内。

2.根据权利要求1所述的自动工作系统，其特征在于：所述信号发生装置包括生成基带信号的基带信号发生单元、生成载波信号的载波信号发生单元、以及频率调制单元，所述频率调制单元根据基带信号对载波信号进行频率调制生成所述边界信号。

3.根据权利要求2所述的自动工作系统，其特征在于：信号发生装置包括设置基带编码的编码设置单元，所述基带编码包括至少两个编码组，每个编码组由至少一个码元组成，基带信号发生单元根据基带编码生成基带信号，频率调制单元根据基带信号所代表的基带编码对载波信号进行频率调制。

4.根据权利要求3所述的自动工作系统，其特征在于：所述预设频率包括相继出现的第一特征频率和第二特征频率，所述基带编码包括第一编码组和第二编码组，第一编码组和第二编码组分别包括至少两个码元，频率调制单元根据第一编码组生成具有第一特征频率的信号，根据第二编码组生成具有第二特征频率的信号。

5.根据权利要求4所述的自动工作系统，其特征在于：基带编码包括8个二进制码元，第一编码组和第二编码组分别包括4个相邻的二进制码元。

6.根据权利要求1所述的自动工作系统，其特征在于：所述预设频率包括相继 出现的第一特征频率和第二特征频率，所述信号发生装置包括微控单元、第一信号单元和第二信号单元，第一信号单元生成的信号具有第一特征频率，第二信号单元生成的信号具有第二特征频率，第一信号单元与第二信号单元根据微控单元的控制信号相继生成具有第一特征频率和第二特征频率的信号。

7.根据权利要求1所述的自动工作系统，其特征在于：基带信号为数字信号。

8.根据权利要求1所述的自动工作系统，其特征在于：载波信号为正弦波信号。

9.根据权利要求3所述的自动工作系统，其特征在于：所述编码设置单元包括人机交互界面，编码设置单元根据人机交互界面接收的手动输入信号设定所述基带编码。

10.根据权利要求9所述的自动工作系统，其特征在于：所述编码设置单元将设定的基带编码发送给处理单元，处理单元根据接收的基带编码设定中心频率。

11.根据权利要求3所述的自动工作系统，其特征在于：自动行走设备包括频率识别单元，频率识别单元与检测单元电性连接，识别检测信号具有的频率，从预先存储的频率中选择与识别的频率不同的频率，将选择的频率发送给编码设置单元；所述编码设置单元根据接收的频率设定对应的基带编码，使信号发生装置生成的边界信号具有所述选择的频率。

12.根据权利要求11所述的自动工作系统，其特征在于：频率识别单元记录自动行走设备绕边界线行走一圈的过程中识别的频率，从预先存储的频率中选择与记录的频率不同的频率。

13.根据权利要求11所述的自动工作系统，其特征在于：频率识别单元将选择的频率发送给处理单元，处理单元将接收的频率设定为中心频率。

14.根据权利要求1所述的自动工作系统，其特征在于：所述控制单元包括第一特征组件、第二特征组件和中央控制组件，第一特征组件在具有第一幅值的信号出现时输出相应信号，第二特征组件在具有第二幅值的信号出现时输出相应信号，中央控制组件接收第一特征组件和第二特征组件的输出信号，根据输出信号的时间间隔以及两个输出信号出现的先后顺序识别自动行走设备是否处于工作区域内。