CN110602941A - 在接收器侧的改进的频谱接收 - Google Patents

Abstract

一种机器人割草机系统，包括充电站(210)和机器人作业工具(100)，该充电站包括信号发生器(240)，边界电缆(250)待连接到该信号发生器，该信号发生器(240)经配置用于通过该边界电缆(250)发射信号(245)，并且机器人作业工具(100)包括传感器(170)和控制器(110)，传感器经配置拾取由边界电缆(250)中的信号(245)产生的磁场，由此接收正被发射的信号(245)，该控制器经配置分析所拾取的信号，其中信号发生器(240)还经配置：通过滤波器模型对信号进行预滤波；以及利用电流发生器将经过预滤波的信号通过边界电缆(250)发射。

Description

在接收器侧的改进的频谱接收

技术领域

本申请涉及自动割草机，尤其涉及一种用于在接收器侧执行改进的发射频谱接收的方法。

背景技术

诸如机器人割草机的自动或机器人动力工具正变得越来越普及。在典型的部署中，诸如花园的作业区域由边界电缆包围，目的是将机器人割草机保持在作业区域内。该机器人割草机典型地还经配置与位于该作业区域中并且连接至该边界电缆的充电站通信。

包围作业区域的边界电缆可建模为RL电路，其可充当低通滤波器。作业区域的特性，例如尺寸和周长，将典型地限定RL电路的R和L部件。

当发射具有若干频率分量的信号时，例如在码分多址(CDMA)信令中，信号通常通过作业区域的RL电路被滤波，导致较高频率分量的衰减。

因此，CDMA信号可能在接收侧没有经正确地接收。由于R部件和L部件在作业区域与作业区域之间不同，因此几乎不可能补偿所有不同的值，因为这将需要大量的信号处理。

因此，需要在接收器侧的改进的频谱接收。

发明内容

本申请教导的另一个目的是通过提供一种包括充电站和机器人作业工具的机器人割草机系统来克服以上列出的问题，该充电站包括信号发生器，边界电缆待连接到该信号发生器，该信号发生器经配置通过边界电缆发射信号，并且该机器人作业工具包括传感器和控制器，该传感器经配置拾取由边界电缆中的信号产生的磁场，从而接收经发射的信号；所述控制器经配置分析所拾取的信号，其中信号发生器还经配置：通过滤波器模型对信号进行预滤波；并且利用电流发生器将经过预滤波的信号通过边界电缆发射。

本申请教导的另一个目的是通过提供一种用于控制机器人割草机系统的方法来克服上面列出的问题，该机器人割草机系统包括充电站和机器人作业工具，该充电站包括信号发生器，边界电缆将连接到该信号发生器，该信号发生器经配置通过边界电缆发射信号，并且机器人作业工具包括传感器，该传感器经配置拾取由边界电缆中的信号产生的磁场，由此接收经发射的信号，并且其中所述方法包括分析所拾取的信号，通过滤波器模型对信号进行预滤波；以及利用电流发生器将经过预滤波的信号通过边界电缆发射。

所公开的实施方式的其他特征和优点将从以下详细公开、所附从属权利要求以及附图中显现出来。通常，在权利要求中使用的所有术语将根据其在技术领域中的普通含义来解释，除非本文另外明确定义。除非另外明确说明，否则对“一/一个/该[元件、设备、部件、装置、步骤等]”的所有引用应开放地解释为指元件、设备、部件、装置、步骤等的至少一个示例。除非明确说明，否则本文所公开的任何方法的步骤不必以所公开的确切顺序执行。

附图说明

将参照附图更详细地描述本发明，其中：

图1A示出了根据本文教导的一个实施方式的机器人割草机的示例；

图1B示出了根据本文教导的一个实施方式的机器人割草机的示例的部件的示意图；

图2示出了根据本文教导的机器人割草机系统的示例；

图3示出了根据本文教导的一个实施方式的协议的示意图；

图4示出了根据本文教导的一般方法的示意性流程图；

图5A、5B和5C是根据本文教导的机器人割草机系统的示意图；

图6示出了根据本文教导的一般方法的示意性流程图；

图7示出了根据本文教导的一般方法的示意性流程图；

图8示出了根据本文教导的一个实施方式的发射信号的幅度频率图；

图9示出了根据本文教导的一个实施方式的接收信号的幅度频率图；

图10示出了根据本文教导的一般方法的示意性流程图；以及

图11示出了根据本文教导的一般方法的示意性流程图。

具体实施方式

现在将在下文中参考附图更全面地描述所公开的实施方式，附图中示出了本发明的某些实施方式。然而，本发明可以以许多不同的形式实施，并且不应该被解释为限于本文所阐述的实施方式；相反，这些实施方式是作为示例提供的，使得本公开将是彻底和完整的，并且将向本领域技术人员充分传达本发明的范围。相同的标号始终表示相同的元件。

应当注意，旋转速度、持续时间、工作负载、电池水平、操作水平等的所有指示都是作为示例给出的，并且可以以对于本领域技术人员显而易见的多种不同方式变化。这些变化可以用于各个实体以及实体组，并且可以是绝对的或相对的。

图1A示出了机器人作业工具100的立体图，在此示例为机器人割草机100，其具有主体140和多个轮130(仅示出一个)。如可以看到的，机器人割草机100可以包括充电滑橇132，充电滑橇132用于在对接到充电站(图1中未示出，但在图2中标记为210)中时接触接触板(图1中未示出，但在图2中标记为230)，用于接收通过充电站的充电电流，并且还可能用于借助于充电站与机器人割草机100之间的电通信来传递信息。

图1B示出了机器人作业工具100的示意性概图，在此也示例为机器人割草机100，其具有主体140和多个轮130。

应当注意，尽管本文给出的描述将集中于机器人割草机，但是本文的教导也可以应用于机器人清洁器，例如机器人真空清洁器和/或机器人地板清洁器、机器人球收集器、机器人扫雷器、机器人耕作设备，或者在由边界电缆限定的作业区域中采用的其他机器人作业工具。

在图1B的示例性实施方式中，机器人割草机100具有4个轮130，两个前轮130'和后轮130"。至少一些轮130可驱动地连接到至少一个电马达150。应当注意，即使本文的描述集中在电马达上，内燃机也可替代地可能与电马达结合使用。

在图1B的示例中，每个后轮130"连接到相应的电马达150。这允许彼此独立地驱动后轮130"，例如，这使得能够急转弯。

机器人割草机100还包括控制器110。控制器110可以使用能够实现硬件功能的指令来实现，例如，通过使用通用或专用处理器中的可执行计算机程序指令来实现，可执行计算机程序指令可以存储在计算机可读存储介质(盘、存储器等)120上以由这样的处理器执行。控制器110经配置从存储器120读取指令并执行这些指令以控制机器人割草机100的操作，包括但不限于机器人割草机的推进。控制器110可以使用任何合适的、公共可用的处理器或可编程逻辑电路(PLC)来实现。存储器120可以使用用于计算机可读存储器的任何公知技术来实现，例如ROM、RAM、SRAM、DRAM、FLASH、DDR、SDRAM或一些其他存储器技术。

机器人割草机100还可以具有至少一个传感器170；在图1的示例中，四个传感器分成第一传感器对170'和第二传感器对170"，第一传感器对170'布置在机器人割草机100的前部；第二传感器对170"分别布置在机器人割草机100的后部以检测磁场(未示出)和用于检测边界电缆和/或用于从信号发生器接收(并且可能还发送)信息(将参考图2进行讨论)。因此，传感器170可以布置为前传感器170'和后传感器170"。

在一些实施方式中，传感器170可以连接到控制器110，并且控制器110可以经配置处理和评估从传感器对170、170'接收的任何信号。传感器信号可以由通过边界电缆发射的控制信号产生的磁场引起。这使得控制器110能够确定机器人割草机100是否靠近或越过边界电缆，或者在由边界电缆包围的区域的内部或外部。这也使得机器人割草机100能够从控制信号接收(并且可能发送)信息。

机器人割草机100还包括割草装置160，例如由切割马达165驱动的旋转刀片160。割草装置是用于机器人作业工具100的作业工具160的示例。切割马达165连接到控制器110，使得控制器110能够控制切割马达165的操作。控制器还可以经配置确定施加在旋转刀片上的负载，例如通过测量传递到切割马达165的功率或通过测量由旋转刀片施加的轴扭矩。机器人割草机100还具有(至少)一个电池180，用于向马达150和切割马达165提供电力。

机器人割草机100可进一步包括至少一个补充导航传感器190，例如推断的推算导航传感器，用于提供用于推断的推算导航(也称为航位推算)的信号。这种推断的推算导航传感器190的示例是里程表和罗盘。补充导航传感器也可以或可选地实现为视觉导航系统，或超宽带无线电导航系统以提及几个示例。以下将通过推断的推算传感器来例示补充传感器195。

机器人割草机100还可以设置有无线通信接口197，用于与其他设备(例如服务器、个人计算机或智能电话或充电站)通信。这样的无线通信设备的示例为蓝牙^TM、全球移动系统(GSM)和LTE(长期演进)，仅枚举几个示例。

此外，机器人割草机100可以布置有碰撞传感器装置，用于检测机器人割草机100何时撞上障碍物。碰撞传感器装置可以是布置在机器人割草机100的壳体中或壳体上的一个或多个单独的传感器(例如加速计、压力传感器或接近传感器)，并且能够检测由机器人割草机100和障碍物之间的碰撞引起的冲击。可替代地，碰撞传感器装置可以被实现为由控制器110运行的程序例程，其有效地检测驱动轮130"中的任一个的转速的突然降低和/或到电马达150的驱动电流的突然增加。

图2示出了一个实施方式中的机器人作业工具系统200的示意图。示意图没有按比例绘制。机器人作业工具系统200包括充电站210和布置成封闭作业区域205的边界电缆250，机器人割草机100应服务于该作业区域205中。与作业区域205相邻的是由边界250'包围的另一作业区域205'。虽然未示出，但是在一些实施方式中，其他作业区域205'还可以包括充电站和部署在其内的机器人作业工具。

与图1一样，机器人作业工具由机器人割草机例示，但本文的教导也可应用于适于在由边界电缆界定的作业区域内操作的其他机器人作业工具。作业区域由通过边界电缆发射的信号限定，该信号产生机器人割草机的传感器170检测到的磁场，并且基于此，机器人割草机可以确定它是在作业区域内还是在作业区域外，并且还可以确定它何时穿过边界电缆。

充电站可以具有基板，该基板用于使机器人割草机能够在清洁环境中进入充电站并且用于向充电站210提供稳定性。

充电站210具有充电器220，在该实施方式中，充电器220耦接到两个充电板230。充电板230经布置与机器人割草机100的相应充电板(未示出)协作，以对机器人割草机100的电池180充电。

充电站210还具有或可以耦接到信号发生器240，信号发生器240用于提供要通过边界电缆250发射的控制信号245。因此，信号发生器包括用于产生控制信号的控制器。控制信号245包括交流电，例如连续或规则重复的电流信号。在一个实施方式中，控制信号是CDMA信号(CDMA-码分多址)。如本领域所公知的，电流信号将在边界电缆250周围产生磁场，机器人割草机100的传感器170将检测该磁场。当机器人割草机100(或更准确地说，传感器170)穿过边界电缆250时，磁场的方向将改变。因此，机器人割草机100将能够确定已经穿过边界电缆，并且通过控制后轮130"的驱动而采取适当的动作，以使机器人割草机100转动一定的角度量并返回到作业区域205中。对于其在作业区域205内的操作，在图2的实施方式中，机器人割草机100可以使用由推断的推算导航传感器195支撑的卫星导航装置190来导航作业区域205。

多于一个传感器170的使用使得机器人割草机100的控制器110能够通过比较从每个传感器170接收的传感器信号来确定机器人割草机100如何相对于边界电缆250对准。这使得机器人割草机能够跟随边界电缆250，例如当返回充电站210用于充电时。任选地，充电站210可以具有用于使机器人割草机能够找到充电站210的入口的引导电缆260。在一些实施方式中，引导电缆260由边界电缆250的环形成。在一些实施方式中，引导电线260用于产生磁场，以使得机器人割草机100能够在不跟随引导电缆260的情况下找到充电站。

另外，机器人割草机100可使用卫星导航装置190通过将机器人割草机100的连续确定位置与界定作业区域205的边界250、障碍物、禁区等的一组地理坐标进行比较来保持在作业区域205内并映射作业区域205。这组边界界定位置可以存储在存储器120中，和/或包括在作业区域205的数字(虚拟)地图中。作业区域205的边界250还可以由补充GNSS导航的边界电缆来标记，以确保机器人作业工具即使在没有接收到卫星信号时也停留在作业区域内。

充电站210还可以经布置(通过信号发生器220)发射所谓的F场，在图2中标记为F。F场是在充电站周围产生的磁场，其使得机器人割草机能够简单地通过朝向F场的增加的场强导航而朝向充电站210导航，而不必遵循引导电缆或边界电缆。

充电站210还可以经布置(通过信号发生器220)发射所谓的N场，在图2中标记为N。N场是在充电站的基板215中产生的磁场，其使得机器人割草机能够在充电站中正确地导航以与充电板230接触。

控制信号245还可以用于通过边界电缆250和/或引导电线260从充电站210向机器人割草机100提供信息I。该信息可以作为编码消息发射，并且可以涉及机器人割草机系统200的身份，例如机器人割草机的身份和/或充电站210(或更确切地信号发生器)的身份，将由机器人割草机100执行的命令和/或机器人割草机进行操作决策时可以作为基础的数据，诸如天气数据。

在一个实施方式中，使用CDMA(码分多址)编码方案对控制信号245中携带的信息I进行编码。实际上，使用CDMA对整个信号A进行编码，因此也使用CDMA对信息I以及与F、G和N信号有关的部分进行编码：由于CDMA允许多于一个的发射机同时使用相同的频率发射信息，并且由于在电缆中的由当前信号产生的电磁波全部通过相同介质传播，这允许使多于一个作业区域205、205'由每个机器人割草机100及其相应的信号发生器240彼此相邻地服务，同时仍然能够发射指向特定机器人割草机100的编码消息。

在一些实施方式中，机器人割草机100还可以经布置向充电站210发射信号以提供状态更新、请求数据和/或用于建立双向通信。机器人割草机可以布置有信号发生器(未示出)和用于发射电磁信号的天线(未示出)。电磁信号可以直接发射到充电站210或者由边界电缆250拾取，然后边界电缆又充当天线。在下文中，将集中于从充电站210(经由信号发生器240)到机器人割草机100的通信。

当机器人割草机检测到由信号产生的磁场时，机器人割草机通过接收由传感器产生的电压来收听或检测信号。然后，接收信号与参考信号自相关。自相关可以在时间上移位，即同步，以提供尽可能好的相关。这将使得机器人割草机能够补偿信号发生器的时钟和机器人割草机的时钟中的任何差异或漂移。在一个实施方式中，使用Gold码对CDMA信号245进行编码。在机器人割草机领域中，Gold码的正常帧长度约为2047位，然而为了加速该系统，根据本文教导的机器人割草机系统可以适于使用不同的帧长度。在一个实施方式中使用的协议包括每个2047位的两个Gold帧长度，总计2X2047位，该帧被分成更小的帧，例如每个584位的7个帧，或者每个409位的10个帧。应当注意，也可以使用其他数量的帧。

每隔一帧(1，3，5，7…，n)用于发送控制信号。每隔一帧(2，4，6，8，…，n+1)用于发送F场、N场和引导信号，每个在另一子帧中发射。在一个实施方式中，时分用于发射F场、N场和可能需要发射到(来自)机器人割草机100的任何信息I。这种协议的一个示例在图3中示出，其中上图示出了一般格式，下图示出了示例。在图3中，引导信号缩写为GS，并且有三条引导电缆，每条电缆发射引导信号；GS1、GS2和GS3，以及控制信号缩写为CS。应当注意，上图和下图的时间尺度不同，上图示出两个帧，下图示出8个帧。

应当注意，控制信号CS通过边界电缆250发射，引导信号通过它们各自的引导电缆传输，F场通过它相应的电缆发射，并且N场通过它相应的电缆发射。根据所选择的信息和设计，信息位I可以通过任何、一些和/或所有电缆发射。

还应当注意，取决于系统能力，子帧的数量当然可以随系统而不同。例如，在不具有F场的机器人作业工具系统中，F场信号将不被发射，并且在不具有三个引导电缆的机器人作业工具系统中，用于引导信号的子帧的数量也将不同。

使用诸如Gold码的标准化编码具有明显的优点，即不需要发明新的编码方案。然而，发明人已经认识到，当与通常用于割草机系统的技术一起使用时，通常用于CDMA编码(例如Gold编码)的帧长度导致整个帧的发射时间处于秒的量级，例如1秒、0.5秒或高达0.5秒。这种时间跨度在实际实现中可能是不实际的，因为使用这种时间帧操作的机器人割草机在能够解码整个帧之前将移动不能忽略的距离。因此，机器人割草机可能无法检测其是否仍然在作业区域内。

出于实际原因，这将使得黄金编码不能用于机器人割草机系统。为了克服这个问题，发明人认识到，通过如上所述划分帧，整个帧的较短段，即子帧，可以用于控制机器人割草机。通过将信号发生器配置为发送子帧并将机器人割草机配置为根据子帧进行操作，CDMA系统的黄金编码可以与当前的硬件技术一起使用，当前的硬件技术通常用于机器人割草机系统中，例如通过边界电缆发射信号，该信号由机器人割草机中的基于线圈的传感器拾取。

通过将帧划分为若干子帧，例如10个或如上面给出的详细示例中，由于控制信息被更频繁地或更高频率地重传，所以机器人割草机能够调谐和收听更短的时间跨度频率，并且机器人割草机在能够做出控制决定之前，例如确定跨过电缆或者确定机器人割草机是在作业区域内还是在作业区域外，不需要接收和解码整个帧。

然而，由于较长的帧提供了对干扰较不敏感的更稳健的系统，发明人已经认识到，他们可以利用通过利用子帧提供的双重性，即机器人割草机经配置为根据第一条件集下的子帧进行解码和操作，根据第二条件集下的全帧进行解码和操作，甚至根据第三条件集下的子帧和全帧进行解码和操作。

第一条件集包括接收质量信号电平是高的，由此干扰假定是低的，并且较短的时间帧可能是足够的并且提供足够的稳健性。

第一条件集可替代地或附加地包括：接收信号功率是高的，由此机器人割草机假定靠近边界电缆，并且还可能干扰不足以影响接收，并且由此可能需要更短的时间帧来提供机器人割草机的足够快的控制。

第二条件集包括接收质量信号电平是低的，由此干扰假定是高的，并且需要全帧来提供足够的稳健性。

第二条件集可替代地或附加地包括接收信号功率是低的，由此机器人割草机假定远离边界电缆并且还可能干扰足够强以影响接收，并且由此可能需要全帧以提供机器人割草机的足够稳健的控制。

第三条件集可以包括信号质量电平是低的，但是信号强度电平是高的，指示机器人割草机接近边界电缆，但是处于噪声环境中，由此机器人割草机可以经配置收听子帧以做出快速控制决策，并且收听全帧以确认基于子帧做出的控制决策。

发明人还认识到，通过改变要发射的帧的顺序，提供了更稳健的接收。下表显示了帧的示意图以及如何重新排列帧以提供更稳健的接收。可以看出，帧不是按顺序发射的。包括5个子帧F1…F5的帧F然后将以F1F4F2F5F3的顺序被发射，由此子帧及其相应位(假定2000位)由下式给出：

在一个实施方式中，这用于边界信号A。其他信号(引导等)通常太短而不能从与之相关的益处中利用，但是当然也可以类似的方式发射。

图4示出了根据本文教导的一般方法的示意性流程图。信号发生器利用具有帧长度的CDMA编码通过边界电缆发射410边界信号。信号发生器在子帧中发射所述边界信号。机器人割草机经配置通过检测由边界信号产生的磁场来接收边界信号。机器人割草机确定条件集420；然后确定430所述条件集是否对应于第一条件集，如果是，则收听子帧435，以及确定440所述条件集是否对应于第二条件集，如果是，则收听全帧445。

发明人已经认识到，为了简化机器人割草机系统的安装过程，用户或安装者可以选择安装或不安装引导电线。使用引导电线的好处在于，与随机搜索充电站或F场相比，机器人割草机能够更有效地找到返回充电站的路径。由于对允许的场强的限制，引导信号的总场强(包括F场)必须保持在一定水平以下。这是防止系统对其周围环境造成过多干扰的法律要求。

然而，发明人已经认识到简单的解决方案，即通过将用于引导电缆G的时隙分配给F场F，可以在不增加整个引导信号的场强的情况下增加F场的场强，从而允许更强的F场同时保持在法律要求内。

充电站的控制器(该控制器可能是信号发生器240的控制器)因此可以经配置确定引导电缆是否被连接，并且如果检测到引导电缆未被连接，则将对应的或相关联的时隙分配或指派给F场。可替代地，可以将相关联的时隙分配给另一个引导电缆，由此允许机器人割草机更快地发现该引导电缆。

或者，与未连接的引导电缆相关联的时隙可以(时间)由连接的引导电缆和F场共享。

在一个实施方式中，控制器可以经配置检测第一引导电缆和第二引导电缆没有连接，并且将与第一引导电缆相关联的时隙分配给F场，并且将与第二引导电缆相关联的时隙分配给第三引导电缆。

因此，充电站的控制器还经配置通过信息场与机器人割草机通信，使得机器人割草机的控制器可以调整其对(边界)信号的感测。

在一个实施方式中，用户可以提供用户输入以指示哪些引导电缆被连接或未被连接，然后控制器可以相应地确定用于F场传输的时隙。

图5A、5B和5C是机器人割草机系统的示意图，其中通常使用F场F和三个引导电缆G1、G2和G3，如图5A所示。还针对每个机器人割草机系统示出了边界信号245的示意图，其中在图5A中，边界信号具有用于实际边界信号A的时隙和与F场F相关联的时隙、与第一引导电缆G1相关联的第一时隙、与第二引导电缆G2相关联的第二时隙以及与第三引导电缆G3相关联的第三时隙。

在图5A的示例中，使用了所有三个引导电缆，并且相应地分配了相关联的时隙。

在图5B的示例中，仅使用一个引导电缆G3。当充电站的控制器检测到这种情况时，控制器分配与未连接的引导电缆G1、G2相关联的时隙，这些时隙被分配给F场，并且在这种情况下还被分配给第三引导电缆。如本领域技术人员将认识到的，在本文件的教导内，其他分配也是可能的。因此，F场和第三引导电缆都具有较高的信号电平，并且因此可以更容易地由机器人割草机找到，并且由此简化了机器人割草机系统的安装，同时使得机器人割草机能够容易地找到充电站，而无需在大部分作业区域中随机地搜索充电站，所有这些都同时保持在法律要求内。

在图5C的示例中，不使用引导电缆。当充电站的控制器检测到这一点时，控制器分配与未连接的引导电缆G1、G2、G3相关联的时隙给F场，然后F场接收四个时隙，由此显著地增加其场强，从而使得机器人割草机能够更容易地找到F场，由此简化了机器人割草机系统的安装，同时使得机器人割草机仍然能够容易地找到充电站，而无需在大部分作业区域中随机地搜索充电站，所有这些都同时保持在法律要求内。在一个实施方式中，用于F信号代替引导电线信号的时隙是时间同步的，以匹配相应的顺序时隙号。

图6示出了根据本文的一般方法的流程图，其中充电站的控制器检测610引导电缆是否被连接，并且如果引导电缆未被连接，则控制器将相关联的时隙分配给另一用途620。

在一个实施方式中，另一用途是将相关联的时隙分配给F场F 630。

在一个实施方式中，另一用途是将相关联的时隙分配给另一引导电缆640。

在一个实施方式中，另一用途是将相关联的时隙分配为在F场F和至少一个其他引导电缆之间时间共享650。

当机器人割草机100通过传感器170拾取信号时，所拾取的信号由控制器110分析。可以注意到，所拾取的信号稍微不同于所发射的信号，因为如果传感器基于检测磁场变化的线圈，则传感器将仅能够检测信号的变化，即，仅检测拾取信号的导数。本领域技术人员将理解这一点，并且在本说明书的剩余部分中，除非特别说明，否则在所发射的信号和所拾取的信号之间将没有明显的差别。

当控制器接收到(拾取的)信号时，分析该信号，该分析包括将(拾取的)信号与存储的(或计算的)库或参考信号相关，以确定(拾取的)信号是源自机器人割草机系统200的信号发生器220还是源自另一源。分析信号中的时隙用于识别(拾取的)信号是否通过边界电缆或引导电缆传输。

为了在信号发生器220和机器人割草机100的控制器110之间建立同步，控制器经配置同时卷积(拾取的)信号并与库信号相关，即S(0)＝L(0)，其中S是拾取的信号，L是库信号。(拾取的)信号还可以与先前或随后的时间t＝+/-1，+/-2等相关，即信号在时间上移位。

如上所述，机器人割草机100可以包括至少一个前传感器170'和至少一个后传感器170"。在操作期间，机器人割草机100将使其自身远离边界电缆250，即在作业区域254的内部内操作。在这样的距离处，所接收信号可以以较低的幅度或信号强度被接收。于是，接收将更容易受到噪声和干扰的影响。主要干扰源之一实际上是电马达和用于电马达的控制信号。传统上，于是机器人割草机经配置使得：当前传感器进一步与电马达间隔开时，使用前传感器170'将机器人割草机与接收到的信号同步。

然而，在操作期间，机器人割草机也可以在边界电缆250附近操作。在这种近距离处，主要的干扰来自相邻系统。传统上，机器人割草机然后经配置在后部传感器170"远离相邻系统时在后部传感器170"上同步。

因此，传统方法检测接收信号的幅度，并使哪个(哪些)传感器相应地同步。然而，发明人已经认识到，当作业区域包括重叠的或堆叠的(相邻的)作业区域时，选择同步哪个传感器的这种方式不能提供最佳同步。发明人还认识到，当跟随边界电缆时，这种同步方案不能最佳地执行。

因此，发明人设计了一种选择要同步哪个(哪些)传感器的改进方式。以这种改进的方式，机器人割草机100的控制器110经配置将一个传感器170的信号(可能通过自相关获得)与接收到的参考传感器电平进行比较。所接收的参考传感器电平可以是总信号电平，或者所接收的参考传感器电平也可以或可选地是所有传感器170的平均信号电平。

因此，可以使用信号限定符来确定使用哪个传感器。

当与参考信号相关时，信号限定符可以与接收信号的质量和/或接收信号的相关值相关。

具有最高信号限定符的传感器将是用于同步的传感器。这确保了实现最佳同步而与当前情况或位置无关。

它还使机器人割草机能够与碰巧提供最佳信号电平的电缆或场同步，它可以是引导电缆、边界电缆、F场或N场。

这提供了能够适应变化的环境的更稳健的同步。它还提供了更有利于与重叠或相邻作业区域一起使用的同步。

控制器因此经配置通过第一传感器170'接收信号并确定第一传感器170'的第一信号电平。

在一个实施方式中，基于从通过所有传感器170接收的信号接收的信号限定符的平均值来确定信号限定符。

在一个实施方式中，基于从通过所有传感器170接收的信号中接收的信号限定符的总数来确定信号限定符。

控制器还经配置通过第二传感器170"接收信号并且确定用于第二传感器170"的第二信号限定符。

然后选择提供最高信号限定符的传感器170用于同步。

在一个实施方式中，通过与库信号自动相关来确定信号电平。在一个这样的实施方式中，使用以下公式确定接收信号的质量：

其中

N＝帧长度(例如2047)

c_i＝库信号的时间i处的值

x_i＝接收或拾取的信号在时间i处的值

图7的流程图示出了根据本文教导的方法，其中机器人割草机通过第一传感器170'接收710信号，并确定720用于第一传感器170'的第一信号限定符。

在一个实施方式中，基于来自通过所有传感器170接收的信号的接收信号质量电平的平均值来确定信号质量电平。

在一个实施方式中，基于来自通过所有传感器170接收的信号的接收信号质量电平的总和来确定信号质量电平。

机器人割草机还通过第二传感器170"接收730信号，并确定740用于第二传感器170"的第二信号质量电平(或质量)。

然后，机器人割草机比较第一和第二信号质量电平750，然后选择提供最高信号质量电平的传感器170用于同步760。

如在背景技术部分所讨论的，机器人割草机系统的作业区域和边界电缆可以建模为RL电路，其中R和L部件(电阻R和电感L)取决于作业区域的物理特性，包括地面特性和区域尺寸。这样，并且如发明人已经认识到的，这使得当发射CDMA信号时变得困难，因为接收器侧的解码需要被高度提前以用于接收信号的正确解码，因为接收信号将根据其在哪个作业区域中使用而不同。如发明人所认识到的，当发射具有变化的或若干频率分量的信号时，RL电路将充当低通滤波器。如在背景技术部分中也提到的，这将衰减较高频率分量，这可能导致具有许多频率分量的信号(例如CDMA信号)可能被不正确地接收或解码。

假设所有频率以相同幅度发射，RL电路(由作业区域组成)将不同地滤波频率，并且接收信号将难以正确解码。过滤量将取决于模拟实际作业区域的RL部件。

代替简单且直接地增加用于较高频率分量的电压电平(其也将使CDMA信号能够被正确接收)，发明人已提出提供边界信号的更聪明、更巧妙的方式。发明人首先提出使用电流发生器代替传统使用的电压发生器。其次，发明人建议对对应于作业区域模型的发射信号进行预滤波。预滤波基本上意味着应该以较低幅度发射较高频率，如图8所示，图8示出了发射信号It的频率-幅度图。

这使得CDMA信号能够被接收器正确地接收，而不增加太多的总场强。

如发明人已经认识到的，这可以通过接收器侧对信号的导数(即对信号的变化)作出反应的事实来实现。随着较高频率分量变化更快，传感器也将更容易拾取它们。因此，接收到的信号如图9的示意图所示。

因此，通过对RL电路上的作业区域建模并相应地使电流发生器适配以发射信号，提供了CDMA信号的改进的接收。并且，这在不增加发射高频分量/信号的功率的情况下实现。

通过以图8所示的方式发射信号，接收变得基本上与作业区域的RL建模无关。

在一个实施方式中，机器人割草机的控制器可以经配置以确定低频分量的信号电平并且确定高频分量的信号电平，并且基于此，由电流发生器所使用的RL模型可以相应地进行适配，由此电流发生器的输出被适配成基于机器人割草机所进行的测量而适合RL模型。即使这里只提到两个信号电平，本领域技术人员将认识到，为了提供精确的模型，可能需要数个信号电平。

由机器人割草机进行的测量可以通过RF接口(如果包括在机器人割草机中)无线地传送，或者在对接在充电站中时通过充电板传送。

因此，要通过边界电缆发射的信号可以在由电流发生器发射之前根据作业区域的实际RL模型进行预滤波。

尽管本文的描述集中于表示作业区域的预滤波的RL模型，但是应当理解，RL模型还可以包括其他部件，例如电容。

在一个示例中，滤波器的电阻(即R部件)是20Ohm，而滤波器的电感(即L部件)是20mH。

图10示出了根据本文教导的一般方法的示意性流程图，其中信号发生器经配置对要通过模型滤波器发射的信号进行预滤波1010，然后使用电流发生器发射信号1020。

如发明人还认识到的，为了改进较高频率分量的接收，电流发生器可以经布置通过以恒定电流电平发射信号来操作。这将使得高频分量能够以更高的信号电平被接收，并且因此不易受到噪声和其他干扰的影响，这在使用CDMA信令时是优选的。这也可以通过与现有系统相比不在更高功率电平下发射来实现，从而减少或至少不增加其他相邻系统和设备的干扰。

使用电流发生器发射预滤波信号的实现提供了一种发射CDMA信号的改进方式，其减少或至少不增加其他相邻系统和设备的干扰。

当信号通过边界电缆发射时，可能存在通过在边界电缆和周围环境之间发生的寄生电容的电流泄漏。这可能导致电流流过边界电缆，影响通过边界电缆发射的信号的质量。泄漏电流还可以产生负磁场，当实际上机器人割草机仍然在作业区域205内时，该负磁场可以使机器人割草机相信它正在边界电缆250外部操作。这可能导致妨碍或取消机器人割草机的操作。发明人已经认识到这个问题，并且在明晰的推理之后，提出了一种简单的解决方案，该解决方案不需要对边界电缆进行任何改变或添加，对边界电缆进行任何改变或添加将增加机器人割草机系统的成本并且还使机器人割草机系统的安装复杂化。发明人提出调整由机器人割草机完成的同步，使得当它检测到它足够靠近引导电缆G/260时，足够意味着能够接收具有良好信号质量(或至少优于接收通过边界电缆发射的控制信号的质量)和远离边界电缆(即，在信号幅度电平低于阈值或低于引导电缆的信号幅度电平和/或信号质量电平低于阈值或低于引导电缆的信号质量电平的距离处)，机器人割草机经配置开始在引导信号而不是边界信号上同步。这使得机器人割草机能够保护免受寄生电容和泄漏电流的欺骗，从而认为它实际上不在该区域之外。

在一个实施方式中，机器人割草机经配置仅收听通过边界电缆发射的控制信号的低频。由于大部分较高的频率受到这些泄漏电流的影响，仅收听较低的频率降低了被欺骗的风险。因此，即使当在引导信号上同步时，机器人割草机仍然能够确定边界电缆仍然存在。收听引导信号和边界信号的较低频率两者也允许确定机器人割草机的正确位置，即使在诸如引导电缆实际位于作业区域之外的情况下。它还允许机器人割草机确定机器人割草机更接近边界电缆，其中寄生电容的影响更小，然后切换或切换回以再次在边界信号上同步。这种低频范围的例子是在具有例如0.5kHz到7kHz的频率范围的信号中的0.5kHz到2kHz，其他示例是低频率对应于信号中较低的15％的频率，信号中较低的20％的频率，信号中较低的25％的频率，信号中较低的30％的频率，信号中较低的35％的频率或信号中较低的50％的频率。

图11示出了根据本文教导的一般方法的流程图，其中机器人割草机经配置接收1110控制信号并确定1120控制信号的信号电平；如果控制信号的信号电平低于1130阈值，则机器人割草机接收所述引导信号并在所述引导信号上同步1140。

以上主要参考几个实施方式描述了本发明。然而，如本领域技术人员容易理解的，除了上面公开的实施方式之外的其他实施方式同样可以落入由所附权利要求限定的本发明的范围内。

Claims (8)

1.一种机器人割草机系统，包括充电站(210)和机器人作业工具(100)，所述充电站包括信号发生器(240)，边界电缆(250)待连接到所述信号发生器，所述信号发生器(240)经配置通过所述边界电缆(250)发射信号(245)；并且所述机器人作业工具(100)包括传感器(170)和控制器(110)，所述传感器经配置拾取由所述边界电缆(250)中的所述信号(245)产生的磁场，由此接收正被发射的所述信号(245)；所述控制器经配置分析所拾取的信号，其中

所述信号发生器(240)还经配置：

通过滤波器模型对所述信号进行预滤波；以及

利用电流发生器将经过预滤波的信号通过所述边界电缆(250)发射。

2.根据权利要求1所述的机器人割草机系统，其中所述信号发生器经配置随着频率增加而以减小的幅度发射所述信号(245)。

3.根据权利要求1或2所述的机器人割草机系统，其中所述机器人割草机经配置以确定关于第一频率的第一接收信号电平并确定关于第二频率的第二接收信号电平，并且其中所述信号发生器经配置相应地适配所述滤波器模型的部件。

4.根据前述权利要求中任一项所述的机器人割草机系统，其中所述滤波器模型是低通滤波器，并且其中理想建模的滤波器部件是电阻和电感。

5.根据权利要求4所述的机器人割草机系统，其中所述电阻是20ohm并且所述电感是20mH。

6.根据前述权利要求中任一项所述的机器人割草机系统，其中所述电流发生器经配置使用恒定电流发射所述经过预滤波的信号。

7.根据前述权利要求中任一项所述的机器人割草机系统，其中经过预滤波的同步信号是通过码分多址–CDMA–信号来发射的。

8.一种在机器人割草机系统中使用的方法，所述机器人割草机系统包括充电站(210)和机器人作业工具(100)，所述充电站包括信号发生器(240)，边界电缆(250)待连接到所述信号发生器；所述信号发生器(240)经配置通过所述边界电缆(250)发射信号(245)，并且所述机器人作业工具(100)包括传感器(170)和控制器(110)，所述传感器经配置拾取由所述边界电缆(250)中的所述信号(245)产生的磁场，由此接收正被发射的所述信号(245)，所述控制器经配置分析所拾取的信号，其中所述方法包括：

通过滤波器模型对所述信号进行预滤波；以及

利用电流发生器将经过预滤波的信号通过所述边界电缆(250)发射。