CN105467982A - 使自动行走设备在限定区域工作的系统和方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种区域电子界定系统，特别是涉及一种使自动行走设备在限定区域工作的系统和方法。一种使自动行走设备在限定区域工作的系统，该系统包括：边界电缆；信号发生器；位于所述自动行走设备上的信号检测单元、信号处理单元、控制单元，所述信号处理单元包括第一正半周过零检波器、第二正半周过零检波器和反相器以及处理器。通过第一正半周过零检波器输出的第一检波信号和第二正半周过零检波器输出的第二检波信号的时序判断自动行走设备是否越过边界电缆并启动相应的程序使自动行走设备在限定区域工作。本发明还提供了引导自动行走设备沿最短路径返回充电站充电的系统和方法。

Description

使自动行走设备在限定区域工作的系统和方法

技术领域

本发明涉及一种区域电子界定及引导的技术，特别是涉及一种使自动行走设备在限定区域工作的系统和方法。

背景技术

智能自动行走设备，如自动割草机、吸尘器等越来越被广泛地使用。这些自动行走设备按预设程序运行，完成指派的任务，从而节省大量的人力，为人们的生活带来极大便利。

智能自动行走设备需要在规定的区域内运行。因此，如何保证智能自动行走设备在规定区域内运行一直是该领域重点研究的课题之一。为达到上述目的，现有技术中一般采用边界系统对自动行走设备的工作范围进行限定。现有的边界系统包括铺设在地表的边界线，与边界线连接的信号发生器，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。信号发生器发送的边界信号电流流经边界线时，会产生以边界线为中心向四周传播的磁场。自动行走设备上的信号检测单元将其所处位置处的磁场信息转换为相应的电信号传递给控制单元，而控制单元根据所传递的电信号判断其所处位置，并在自动行走设备接近边界线时及时控制自动行走设备改变行走方向，防止自动行走设备越过边界线，从而保证自动行走设备始终在边界线限定的工作范围内运行。

中国专利申请CN102187289A涉及用于对移动的自主工具进行工作区域识别的方法，其中分配给该工具的工作区域通过可作为导电线环而使用的边框来限定，并且该工具探测该线环的信号，以识别该工作区域。该发明采用附加的、非受制于导线的外部信号（Sync）来控制该工具，即通过把由圈定工作面的线环所发射的至少一个信号与提供时间信息的至少一个无线电信号相结合来实现对自主或半自主工具的工作面的限定。该申请中的技术方案需要提供与边界信号独立的外部信号（Sync）作为参照，系统相当复杂。

中国专利申请CN102890505A公开了一种边界系统，所述边界系统包括：边界线；信号发生装置，产生预设边界信号并发送给所述边界线，所述边界信号流经所述边界线时产生磁场；信号检测单元，设置在所述自动行走设备内，用于检测所述磁场，并生成检测信号；控制单元，设置在所述自动行走设备内，接收所述检测信号，并判断自动行走设备是否位于工作区域内，所述预设边界信号为一个具有交替出现的第一状态和第二状态的信号，在第一状态和第二状态交界处存在突变。在具体实施时，所述第二状态信号包括第一特征部分和第二特征部分，所述第一特征部分的幅值大于第一状态信号的最大幅值，所述第二特征部分的幅值小于第一状态信号的最小幅值，处理信号携带表示第一特征部分和第二特征部分出现的时间点的信息；所述信号处理单元包括第一比较器和第二比较器，第一比较器设置为高电平比较器，第二比较器设置为低电平比较器，第一比较器具有第一基准电压，第二比较器具有第二基准电压；所述处理信号包括第一比较器输出的信号和第二比较器输出的信号，当第一特征部分出现时第一比较器输出高电平信号，否则第一比较器输出低电平信号；当第二特征部分出现时第二比较器输出低电平信号，否则输出高电平信号。优选地，当第一比较器输出高电平信号的时间点先于第二比较器输出低电平信号的时间点时，微处理器确认自动行走设备位于工作区域内。反之，微处理器确认自动行走设备位于工作区域外并通过控制单元改变其行走方向，从而回到工作区域内。该方案需要采用周期信号，具有一定的局限性。另外，由于该方案中第一比较器和第二比较器分别具有设定的基准电压，有可能造成在距离边界线较远（磁场微弱处）失效。再者，该边界系统相对较复杂，实现存在一定困难。

在该领域内，仍需要提供一种简单有效的区域电子界定系统方法。

发明内容

针对上述需求，本发明提供了一种使自动行走设备在限定区域工作的系统和方法。该系统和方法简单、稳定、有效且易于实现。

本发明的一个目的是提供一种使自动行走设备在限定区域工作的系统，该系统包括：

边界电缆，用于限定所述自动行走设备工作的区域；

信号发生器，用于与所述边界电缆形成闭合回路并向所述边界电缆发送电流信号；

位于所述自动行走设备上的信号检测单元、信号处理单元、控制单元，

所述电流信号为直流脉冲信号，所述信号检测单元检测所述直流脉冲信号流过所述边界电缆时产生的磁场，并转换成电信号；

所述信号处理单元包括第一正半周过零检波器、第二正半周过零检波器和反相器，以及处理器；所述信号检测单元将检测到的信号放大后分两路，一路进入所述第一正半周过零检波器进行检波，而来自所述信号检测单元的第二路电信号进入所述反相器反相，然后进入所述第二正半周过零检波器进行检波；所述处理器比较来自所述第一正半周过零检波器的第一检波信号和来自所述第二正半周过零检波器的第二检波信号，根据来自所述第一正半周过零检波器的第一检波信号和来自所述第二正半周过零检波器的第二检波信号发生的时序判断所述自动行走设备是否在工作区域内；并且

所述控制单元根据所述时序启动程序以使所述自动行走设备在限定区域工作。

所述时序判断方法可以用单片机、时序译码器、鉴相器等多种不同的形式实现，但并不应局限于此。

在一种实施例中，所述自动行走设备上设置有第一无线通讯单元，所述信号发生器设置有第二无线通讯单元；所述第一无线通讯单元用于发送指令，而所述第二无线通讯单元用于接收所述指令并通过所述信号发生器执行所述指令。

在一种实施例中，所述信号发生器向所述边界电缆发送的直流脉冲信号是单一特征或调制的电流信号。

在一种实施例中，所述信号发生器向所述边界电缆发送的边界电流信号是随机直流脉冲信号。

优选地，所述随机直流脉冲信号为被不产生脉冲的随机时间t₂间隔的数目为n₁的直流脉冲组。

在一种实施例中，所述反相器由运放构成，可以为TTL反相器或CMOS反相器，但不应理解为局限于此。

在一种优选的实施例中，使自动行走设备在限定区域工作的系统还包括：

充电站，所述充电站至少靠近所述信号发生器设置；

第一引导电缆，用于将所述工作区域基本上均分为两部分，所述第一引导电缆与所述信号发生器和边界电缆电连接；

通过所述信号发生器仅向所述第一引导电缆发送电流信号，所述系统确定所述自动行走设备所处的区域，并沿所述边界电缆选择最短路径返回所述充电站充电。

在又一种优选的实施例中，使自动行走设备在限定区域工作的系统还包括：第二引导电缆，所述第二引导电缆靠近所述信号发生器和充电站并与所述信号发生器形成闭合回路，已完成工作或因电量不足需要充电的所述自动行走设备通过指令所述信号发生器按时间顺序向所述边界电缆和所述第二引导电缆发送不同的脉冲信号，形成不同磁场的分界线；若所述自动行走设备在所述分界线附近，首先被引导沿所述磁场的分界线返回，然后再沿所述边界电缆线返回所述充电站充电。

本发明还提供了一种使自动行走设备在限定区域工作的方法，包括：

提供限定所述自动行走设备工作区域的边界电缆；

提供信号发生器向所述边界电缆发送直流脉冲电流信号；

设置在所述自动行走设备上的信号检测单元检测所述直流脉冲信号流过所述边界电缆时产生的磁场，并转换成电信号；

设置在所述自动行走设备上的信号处理单元采用第一正半周过零检波器对所述电信号进行检波并输出第一检波信号；

设置在所述自动行走设备上的信号处理单元同时采用与所述第一正半周过零检波器并行处理的以串联方式连接的反相器和第二正半周过零检波器对所述电信号进行检波并输出第二检波信号；

设置在所述自动行走设备信号处理单元上的处理器比较来自所述第一正半周过零检波器的第一检波信号和来自所述第二正半周过零检波器的第二检波信号，根据来自所述第一正半周过零检波器的第一检波信号和来自所述第二正半周过零检波器的第二检波信号发生的时序判断所述自动行走设备是否在限定区域内；以及

设置在所述自动行走设备上的控制单元根据所述时序启动程序以使所述自动行走设备在限定区域工作。

优选地，使自动行走设备在限定区域工作的方法还包括：

提供第一引导电缆，用于将所述工作区域基本上均分为两部分，所述第一引导电缆与所述信号发生器和边界电缆电连接；

提供充电站，所述充电站至少靠近所述信号发生器；

使已完成工作或因电量不足需要充电的所述自动行走设备接近边界电缆；以及

通过所述信号发生器仅向所述第一引导电缆发送电流信号，所述系统确定所述自动行走设备所处的区域，并沿所述边界电缆选择最短路径返回所述充电站充电。

进一步优选地，使自动行走设备在限定区域工作的方法还包括：

提供第二引导电缆，所述第二引导电缆靠近所述信号发生器并与所述信号发生器形成闭合回路；

已完成工作或因电量不足需要充电的所述自动行走设备通过指令所述信号发生器按时间顺序向所述边界电缆和所述第二引导电缆发送不同的脉冲信号，形成不同磁场的分界线；以及

位于所述分界线附近的所述自动行走设备首先被引导沿所述磁场的分界线返回，然后再沿所述边界电缆线返回所述充电站充电。

本发明使自动行走设备在限定区域工作的系统和方法不但可以简单方便地使自动行走设备，如智能割草机在限定区域工作，而且还可以在自动行走设备已完成工作或因电量不足需要充电时，被引导以最短路径返回充电站充电。

附图说明

图1为本发明的使自动行走设备在限定区域工作的系统的总体原理示意图；

图2为本发明的使自动行走设备在限定区域工作的系统的一种边界电流信号的示意图；

图3为本发明的使自动行走设备在限定区域工作的系统的信号检测单元和信号处理单元的结构原理示意图；

图4为本发明的使自动行走设备在限定区域工作的系统的输出信号示意图，根据该输出信号可确定自动行走设备是位于限定区域内；

图5为本发明的使自动行走设备在限定区域工作的系统的输出信号示意图，根据该输出信号可确定自动行走设备是位于限定区域外；

图6为本发明的使自动行走设备在限定区域工作的系统的信号处理单元的处理流程示意图；

图7为本发明的使自动行走设备在限定区域工作的系统的信号发生器的处理流程示意图；

图8为本发明的一个优选实施例的原理示意图；

图9为本发明的又一个优选实施例的原理示意图；

图10为本发明的再一个优选实施例的原理示意图；

图11为本发明的充电引导系统的工作流程图。

具体实施方式

为更清楚地理解本发明，现结合附图对本发明作进一步说明。应该理解，附图中所描述的本发明的具体实施方式仅为说明本发明用，并不构成对本发明的限制。本发明的保护范围由所附的权利要求书进行限定。

图1为本发明的使自动行走设备在限定区域工作的系统的总体原理示意图。如图1所示，本发明的使自动行走设备在限定区域工作的系统包括信号发生器1、边界电缆2、自动行走设备9。在本实施例中，所述自动行走设备9为智能割草机，但并不局限于此。在所述自动行走设备9上设置有信号检测单元4、信号处理单元5和控制单元6，或称为驱动装置6（控制单元6和驱动装置6在本申请中指同一部件，可互换使用）。

自动行走设备（此处为智能割草机）9的工作原理是：利用设置在智能割草机9上的第一无线通讯单元8发送信号，而信号发生器1利用设置在其上的第二无线通讯单元7接受该信号，并向边界电缆2发送电流信号3。电流信号3可为单一特征或调制的电流信号。此电流信号3流经边界电缆2时产生磁场，磁场沿所述边界电缆2并通过空间向区域内外传播。信号检测单元4检测磁场信号，信号处理单元5处理信号，据此产生相应的控制信号，通过驱动装置6控制智能割草机9的运动。如图1所示，如果电流I沿逆时针方向流动，则限定区域内磁场B的方向垂直地面向上（10），区域外磁场方向垂直入地(10’)。

信号发生器1产生的一种边界电流信号3如图2所示。该边界电流信号是随机的直流脉冲串，在t₁时间段，脉冲数n₁为随机数，脉冲的数目可随边界电缆2的长短调节。智能割草机9还产生随机时间t₂，使得信号发生器1能够产生随机间歇性直流脉冲串，即在每一包括随机脉冲数目的脉冲串之间间隔一随机时间t₂。智能割草机9利用第一无线通讯单元8发送信息，即随机脉冲数n₁，而信号发生器1利用第二无线通讯单元7接收该信息，并向边界电缆2发送电流脉冲串。每次发送的脉冲串数目n₁和随机时间t₂都可为不确定的参数，因此即使相邻两台设备同时工作时，两者发送的随机脉冲串数目n₁和随机时间t₂不同，两台设备所产生的信号频率和相位上不同，信号处理单元5能够识别自身系统的边界信号，从而避免其它设备信号或其它环境信号的干扰，保证智能割草机9按预定程序运行。

信号检测单元4和信号处理单元5的结构原理示意图如图3所示。磁场探测器L检测出与磁场强度B对时间的导数成比例的感应电势e_L，考虑到边界电缆的分布电感，e_L波形不是方波，如图4所示。这里，假定图4波形B与磁场方向10相对应。感应电势e_LA经放大后分为两路，一路进入第一正半周过零检波器，输出第一检波信号U_A；另一路感应电势e_LA经反相器后得到e_LB，然后进入第二正半周过零检波器，输出第二检波信号U_B。从图4可知,第二检波信号U_B滞后于第一检波信号U_A。本实施例中，信号检测单元4检测到的信号经放大后分两路进入所述第一正半周过零检波器以及和反相器串联连接的所述第二正半周过零检波器；所述第一正半周过零检波器和所述第二正半周过零检波器二者的结构可基本上相同。

如果智能割草机9越过边界，如图5所示，则磁场改变方向（B’），得到新的感应电势e’_LA，感应电势e’_LA经放大后，进入第一正半周过零检波器，输出第一检波信号U’_A；感应电势e’_LA经反相器得到e’_LB,然后进入第二正半周过零检波器，输出第二检波信号U’_B。从图5可知，第一检波信号U’_A滞后于第二检波信号U’_B。

所述第一正半周过零检波器和所述第二正半周过零检波器可采用本领域已知的过零检波器。

所述反相器可采用本领域已知的任何反相器，包括但不限于TTL反相器和CMOS反相器。

因此，信号处理单元5通过上述过零检波输出信号的先后顺序判断智能割草机9位于限定区域内或限定区域外。

上述使自动行走设备在限定区域工作的系统不需要采用任何其它额外的参考信号，仅基于边界电流信号就能便利地判断出智能割草机所处的位置。一旦智能割草机越过边界电缆，就能根据输出的检波信号时序的改变发送控制信号，从而控制智能割草机改变行走方向，确保在限定区域内运行。上述本发明的系统相比现有技术更为简单、可靠且有很好的抗干扰性。

本领域的技术人员应知道，本发明的边界电流信号并不局限于所述的随机的直流脉冲串，任何可实现本发明的边界电流信号均在本发明的范围内。

图6为本发明使自动行走设备在限定区域工作的系统的信号处理单元的处理流程示意图；图7为本发明使自动行走设备在限定区域工作的系统的信号发生器的处理流程示意图。根据图6示出的流程，本发明不但可以通过发送随机脉冲数消除环境噪声的影响，而且可以通过多次循环统计是否在圈（即限定区域）内，分别启动圈内程序和圈外程序，保证智能割草机在由边界电缆限定的区域内运行。由图7可以看出，通过智能割草机和信号发生器之间的通讯，可使信号发生器按照智能割草机确定的脉冲数向边界电缆发送电流信号。

尽管如此，本发明并不排除智能割草机与信号发生器之间的其它通讯方式，如红外通讯、超声波通讯、激光通讯等。

上述本发明的使自动行走设备在限定区域工作的系统还可进一步配置为可引导自动行走设备沿最短路径返回充电站进行充电。

该优化系统的设计思想为：当智能割草机工作完成或电量不足时若远离充电站，智能割草机能够选择沿边界电缆的最短返回路径，并被引导沿最短返回路径返回充电站充电；若智能割草机靠近充电站时，智能割草机可以启动近距离引导模式迅速返回充电站充电。

具体地，当智能割草机远离充电站时，如图8所示，智能割草机9在正常割草模式工作时，其利用第一无线通讯单元8发送信号，信号发生器1利用第二无线通讯单元7接受信号，并向边界电缆2发送电流信号3（单一特征或调制的），此电流产生磁场，磁场沿边界电缆并通过空间向区域内外传播。信号检测单元4检测磁场信号，信号处理单元5识别磁场方向，据此产生相应的控制信号，通过驱动装置6控制智能割草机9的运动。

当智能割草机9工作完成或电量不足（如剩余电量低于或等于总电量的10%）时，其启动返回充电站模式。智能割草机9首先接近边界电缆2。当智能割草机9接近边界电缆2时，其利用位于其上的第一无线通讯单元8发送命令，停止向边界电缆2发送电流信号，然后向第一引导电缆12（虚线表示）发送电流信号13。由于第一引导电缆12将工作区域分为基本上相等的A、B两个区域，电流只允许沿其中的一个区域A或B的电缆流过（例如，如图8所示，区域B的电缆有电流流过）。此时，智能割草机9识别出处于区域B的边界电缆2上，然后沿逆时针方向最短路径返回充电站。反之，智能割草机9识别出处于区域A的边界电缆2上，然后沿顺时针方向最短路径返回充电站。

在此说明，图8所示出的实施例中，虽然未示出充电站，但充电站至少靠近信号发生器1，如信号发生器1可设置在充电站上或两者紧靠设置。因此，本实施例通过设置第一引导电缆12，智能割草机9可以智能识别返回充电站的最短路径并沿该路径返回充电站充电。

智能割草机靠近充电站区域范围的情形如图9所示。智能割草机9在正常割草模式工作时，其利用第一无线通讯单元8发送信号，信号发生器1利用第二无线通讯单元7接收信号，并向电缆2发送电流信号3，此电流产生磁场，磁场沿边界电缆并通过空间向区域内外传播。信号检测单元4检测磁场信号，信号处理单元5识别磁场方向，据此产生相应的控制信号，通过驱动装置6控制智能割草机9的运动。

当智能割草机9工作完成或电量不足时，其启动返回充电站模式。智能割草机9用其上的第一无线通讯单元8发送命令，启动返回充电模式。信号发生器1向电缆2发送n₁个电流脉冲，当发送结束时，信号发生器再向第二引导电缆11发送一个电流脉冲。由于第二引导电缆11产生的磁场较弱，因此整个工作区域被分为两个不同磁场信号的区域C、D，其中C区域磁场信号由边界电缆2产生，D区域磁场信号由边界电缆2和充电引导电缆11产生的磁场信号分时产生，使得C、D两个区域产生不同的磁场信号，从而产生一条无形的区域分界线14。智能割草机9首先沿区域分界线14导引返回，而当智能割草机9行走到边界电缆2时，其将沿边界电缆2返回充电站进行充电。

为表达清晰起见，虽然图9中未示出第一引导电缆12，但第一引导电缆12实际上是存在的。

因此，图9中的实施例通过采用近距离第二引导电缆11，智能割草机9可以智能识别充电站是否与其靠近，若靠近，智能割草机9将沿区域分界线14被导引返回充电站充电。

现结合图10对充电引导模式作进一步说明。

如图10所示，智能割草机9正常割草模式工作时，其利用位于其上的第一无线通讯单元8发送信号，信号发生器1利用第一无线通讯单元7接收该信号，并向边界电缆2发送电流信号3，此电流信号3产生磁场，磁场沿边界电缆并通过空间向区域内外传播。信号检测单元4检测磁场信号，信号处理单元5识别磁场方向，据此产生相应的控制信号，通过驱动装置6控制智能割草机9的运动。

当智能割草机9工作完成或电量不足时，智能割草机启动返回充电站模式。智能割草机9利用其上的第一无线通讯单元8发送命令，启动返回充电模式，而信号发生器接收该命令信号并向电缆2发送n₁（n₁为大于1的整数）个电流脉冲。发送结束时，信号发生器1向第二引导电缆11发送一个电流脉冲。上述过程可重复进行。当智能割草机9靠近充电站周围时，智能割草机9首先沿区域分界线14导引返回，然后沿边界电缆2返回充电站充电。当智能割草机9远离充电站时，其检测不到区域分界线的存在。这时，智能割草机9首先接近边界电缆2。当智能割草机9接近边界电缆2时，其利用其上的第一无线通讯单元8发送命令，停止向边界电缆2发送电流信号，然后向第一引导电缆12发送电流信号。通过利用第一引导电缆12，智能割草机可以智能识别沿边界电缆返回充电站的最短路径。相应的软件流程图见图11。

相应地，本发明还提供了一种使自动行走设备在限定区域工作的方法，该方法包括：

提供限定所述自动行走设备工作区域的边界电缆；

提供信号发生器向所述边界电缆发送直流脉冲电流信号；

设置在所述自动行走设备上的信号检测单元检测所述直流脉冲信号流过所述边界电缆时产生的磁场，并转换成电信号；

设置在所述自动行走设备上的信号处理单元采用第一正半周过零检波器对所述电信号进行检波并输出第一检波信号；

设置在所述自动行走设备上的信号处理单元同时采用与所述第一正半周过零检波器并行处理的以串联方式连接的反相器和第二正半周过零检波器对所述电信号进行检波并输出第二检波信号；

设置在所述自动行走设备信号处理单元上的处理器比较来自所述第一正半周过零检波器的第一检波信号和来自所述第二正半周过零检波器的第二检波信号，根据来自所述第一正半周过零检波器的第一检波信号和来自所述第二正半周过零检波器的第二检波信号发生的时序判断所述自动行走设备是否在限定区域内；以及

设置在所述自动行走设备上的控制单元根据所述时序启动程序以使所述自动行走设备在限定区域工作。

所述信号发生器向所述边界电缆发送的边界电流信号是单一特征或调制的电流信号。

在一种实施例中，所述信号发生器向所述边界电缆发送的边界电流信号是随机的直流脉冲串。

优选地，所述随机直流脉冲信号为被不产生脉冲的随机时间t₂间隔的数目为n₁的直流脉冲组。

在一种实施例中，所述反相器由运放构成，可为TTL反相器或CMOS反相器，但并不局限于此。

在一个优选的实施例中，所述使自动行走设备在限定区域工作的方法还包括：

提供第一引导电缆，用于将所述限定区域基本上均分为两部分，所述第一引导电缆与所述信号发生器和边界电缆电连接；

提供充电站，所述充电站至少靠近所述信号发生器；

使已完成工作或因电量不足需要充电的所述自动行走设备接近所述边界电缆；以及

通过所述信号发生器仅向所述第一引导电缆发送电流信号，确定所述自动行走设备所处的区域，并引导沿所述边界电缆沿最短路径返回所述充电站充电。

在一个更优选的实施例中，所述使自动行走设备在限定区域工作的方法还一步包括：

提供第二引导电缆，所述第二引导电缆靠近所述信号发生器并与所述信号发生器形成闭合回路；

已完成工作或因电量不足需要充电的所述自动行走设备指令所述信号发生器按时间顺序向所述边界电缆和所述第二引导电缆发送不同的脉冲信号，形成不同磁场的分界线；以及

位于所述分界线附近的所述自动行走设备首先被引导沿所述磁场的分界线返回，然后再沿所述边界电缆线返回所述充电站充电。

本发明中的信号发生器、信号检测单元、控制单元以及充电站对本领域的技术人员来说是已知的。

虽然本发明的实施例示出的都是智能割草机的情形，但应当理解，本发明的使自动行走设备在限定区域工作的系统和方法适用于其它需要类似功能的自动行走设备，包括但不限于智能清洁机器人等。

基于对本发明优选实施方式的描述，应该清楚，由所附的权利要求书所限定的本发明并不仅仅局限于上面说明书中所阐述的特定细节，未脱离本发明宗旨或范围的对本发明的许多显而易见的改变同样可能达到本发明的目的。

Claims (10)

1.一种使自动行走设备在限定区域工作的系统，包括：

边界电缆，用于限定所述自动行走设备工作的区域；

信号发生器，用于与所述边界电缆形成闭合回路并向所述边界电缆发送电流信号；位于所述自动行走设备上的信号检测单元、信号处理单元、控制单元，

所述电流信号为直流脉冲信号，所述信号检测单元检测所述直流脉冲信号流过所述边界电缆时产生的磁场，并转换成电信号；

所述信号处理单元包括第一正半周过零检波器、第二正半周过零检波器、反相器，以及处理器，所述检测单元将检测到的电信号放大后分两路，一路进入所述第一正半周过零检波器进行检波，而来自所述信号检测单元的第二路电信号进入所述反相器反相，然后进入所述第二正半周过零检波器进行检波；所述处理器比较来自所述第一正半周过零检波器的第一检波信号和来自所述第二正半周过零检波器的第二检波信号，根据来自所述第一正半周过零检波器的第一检波信号和来自所述第二正半周过零检波器的第二检波信号发生的时序判断所述自动行走设备是否在限定区域内；并且

所述控制单元根据所述时序启动程序以使所述自动行走设备在限定区域工作。

2.根据权利要求1所述的使自动行走设备在限定区域工作的系统，所述自动行走设备上设置有第一无线通讯单元，所述信号发生器设置有第二无线通讯单元；所述第一无线通讯单元用于发送指令，而所述第二无线通讯单元用于接收所述指令并通过所述信号发生器执行所述指令。

3.根据权利要求2所述的使自动行走设备在限定区域工作的系统，所述直流脉冲信号为随机直流脉冲信号。

4.根据权利要求2所述的使自动行走设备在限定区域工作的系统，所述随机直流脉冲信号为被不产生脉冲的随机时间t₂间隔的数目为n₁的直流脉冲串。

5.根据权利要求1所述的使自动行走设备在限定区域工作的系统，所述反相器由运放构成，为TTL反相器或CMOS反相器。

6.根据权利要求1-5任一项所述的使自动行走设备在限定区域工作的系统，还包括：

充电站，所述充电站至少靠近所述信号发生器设置；

第一引导电缆，用于将所述工作区域基本上均分为两部分，所述第一引导电缆与所述信号发生器和边界电缆电连接；

通过所述信号发生器仅向所述第一引导电缆发送电流信号，所述系统确定所述自动行走设备所处的区域，并沿所述边界电缆沿最短路径返回所述充电站充电。

7.根据权利要求6所述的使自动行走设备在限定区域工作的系统，还包括第二引导电缆，所述第二引导电缆靠近所述信号发生器和充电站并与所述信号发生器形成闭合回路，已完成工作或因电量不足需要充电的所述自动行走设备通过指令所述信号发生器按时间顺序向所述边界电缆和所述第二引导电缆发送不同的脉冲信号，形成不同磁场的分界线；若所述自动行走设备在所述分界线附近，首先被引导沿所述磁场的分界线返回，然后再沿所述边界电缆线返回所述充电站充电。

8.一种使自动行走设备在限定区域工作的方法，包括：

提供限定所述自动行走设备工作区域的边界电缆;

提供信号发生器向所述边界电缆发送直流脉冲电流信号；

设置在所述自动行走设备上的信号检测单元检测所述直流脉冲信号流过所述边界电缆时产生的磁场，并转换成电信号；

设置在所述自动行走设备上的信号处理单元采用第一正半周过零检波器对所述电信号进行检波并输出第一检波信号；

设置在所述自动行走设备上的信号处理单元同时采用与所述第一正半周过零检波器并行处理的以串联方式连接的反相器和第二正半周过零检波器对所述电信号进行检波并输出第二检波信号；

设置在所述自动行走设备信号处理单元上的处理器比较来自所述第一正半周过零检波器的第一检波信号和来自所述第二正半周过零检波器的第二检波信号，根据来自所述第一正半周过零检波器的第一检波信号和来自所述第二正半周过零检波器的第二检波信号发生的时序判断所述自动行走设备是否在限定区域内；以及

设置在所述自动行走设备上的控制单元根据所述时序启动程序以使所述自动行走设备在限定区域工作。

9.根据权利要求8所述的使自动行走设备在限定区域工作的方法，还包括：

提供第一引导电缆，用于将所述工作区域基本上均分为两部分，所述第一引导电缆与所述信号发生器和边界电缆电连接；

提供充电站，所述充电站至少靠近所述信号发生器；

使已完成工作或因电量不足需要充电的所述自动行走设备接近边界电缆；以及

通过所述信号发生器仅向所述第一引导电缆发送电流信号，确定所述自动行走设备所处的区域，并引导沿所述边界电缆沿最短路径返回所述充电站充电。

10.根据权利要求8或9所述的使自动行走设备在限定区域工作的方法，进一步包括：

提供第二引导电缆，所述第二引导电缆靠近所述信号发生器并与所述信号发生器形成闭合回路；

已完成工作或因电量不足需要充电的所述自动行走设备指令所述信号发生器按时间顺序向所述边界电缆和所述第二引导电缆发送不同的脉冲信号，形成不同磁场的分界线；以及

位于所述分界线附近的所述自动行走设备首先被引导沿所述磁场的分界线返回，然后再沿所述边界电缆线返回所述充电站充电。