一种自动行走设备、基站及其数据交互方法与流程

1.本技术涉及自动行走设备领域，具体而言涉及一种自动行走设备、基站及其数据交互方法。


背景技术：

2.目前很多自行走设备采用预埋边界信号线的方式来设定设备的工作区域。欧美地区家庭草坪修剪用途的割草机器人就广泛使用了该方法。
3.使用边界信号线来设定自行走设备工作区域的基本原理是：由基站激励边界信号线发射出一定规律的电磁场信号，再由自动行走设备上的信号接收装置检测并识别出该电磁场信号。由于自动行走设备在工作区域内和工作区域外所接收到的电磁场信号不同，因此其能够通过边界线的电磁场信号得知设备当前是处于工作区域以内还是在工作区域外部。可靠准确地检测和识别出边界信号，对此类自行走设备的工作显得至关重要。
4.在实际应用中，对该边界线信号的检测方法比较简单，一般是通过检测连续几个脉冲的电平持续时间并与预定义的模板进行匹配进行识别。由于上述预定义的边界线信号模板通常较为简单，因此容易把干扰信号错误识别为有效边界信号。现有的边界线信号抗干扰性低，误识别率较高，常导致自动行走设备超出边界线外工作。此外，现有的边界线信号模板一旦设定好，后续也很难再修改。


技术实现要素：

5.本技术针对现有技术的不足，提供一种自动行走设备、基站及其数据交互方法，本技术利用边界线信号实现自动行走设备与基站之间的数据交互，能够实现复杂数据的传递并提高数据交互的准确度。本技术具体采用如下技术方案。
6.首先，为实现上述目的，提出一种用于自动行走设备的数据交互方法，其步骤包括：自动行走设备接收边界线信号，响应于边界线信号的状态跳变，相应识别出边界线信号所携带的数据信息。
7.可选的，如上任一所述的用于自动行走设备的数据交互方法，其中，所述边界线信号包括高、低两种信号状态，每一种信号状态所维持的最短时长为t；自动行走设备响应于边界线信号的状态跳变识别边界线信号所携带的数据信息时，以2t为最小读码周期t进行识别。
8.可选的，如上任一所述的用于自动行走设备的数据交互方法，其中， 自动行走设备响应于边界线信号的状态跳变，按照以下步骤识别边界线信号所携带的数据信息：在一个最小读码周期t内，识别信号状态由高向低的状态跳变对应为第一数据信息；在一个最小读码周期t内，识别信号状态由低向高的状态跳变对应为第二数据信息。
9.可选的，如上任一所述的用于自动行走设备的数据交互方法，其中， 自动行走设备响应于边界线信号的状态跳变，按照以下步骤识别边界线信号所携带的数据信息：在一个最小读码周期t内的固定读码时刻，识别信号状态为低的边界线信号所携带的为第一数
据信息；在一个最小读码周期t内的固定读码时刻，识别信号状态为高的边界线信号所携带的为第二数据信息。
10.可选的，如上任一所述的用于自动行走设备的数据交互方法，其中， 自动行走设备响应于边界线信号的状态跳变，按照以下步骤识别边界线信号所携带的数据信息：在一个最小读码周期t内，识别信号状态存在跳变的边界线信号所携带的为第一数据信息；在一个最小读码周期t内，识别信号状态无跳变的边界线信号所携带的为第二数据信息。
11.可选的，如上任一所述的用于自动行走设备的数据交互方法，其中，所述边界线信号包括：同步段、数据段和校验段；所述同步段包括若干个相同周期的边界线信号的状态跳变；所述校验段中边界线信号的状态跳变与数据段中边界线信号的状态跳变之间具有固定映射关系。
12.同时，为实现上述目的，本技术还提供一种自动行走设备，其包括：边界线信号检测单元，用于接收边界线信号；解码单元，用于响应于边界线信号的状态跳变，根据如上任一所述的用于自动行走设备的数据交互方法相应识别出边界线信号所携带的数据信息。
13.可选的，如上任一所述的自动行走设备，其中，还包括同步单元，其响应于边界线信号中连续相同周期的状态跳变，更新自动行走设备的同步时钟。
14.可选的，如上任一所述的自动行走设备，其中，还包括校验单元，用于校验边界线信号中连续相同状态跳变后的校验段与数据段是否具有固定映射关系。
15.此外，本技术还提供有一种与上述自动行走相匹配的基站，所述基站连接有包围自动行走设备工作区域的边界线，并且，所述基站还包括有编码单元，其根据待发送的数据信息调节边界线信号相应进行状态跳变。
16.可选的，如上任一所述的基站，其中，所述编码单元还在根据待发送的数据信息调节边界线信号相应进行状态跳变之前，先驱动边界线发送连续的若干个相同周期的边界线信号的状态跳变。
17.可选的，如上任一所述的基站，其中，所述编码单元还在根据待发送的数据信息调节边界线信号相应进行状态跳变之后，继续驱动边界线发送与数据信息具有固定映射关系的校验段状态跳变。
18.有益效果本技术在基站中设置编码单元，并在自动行走设备中相应设置解码单元，由此，通过编码单元对边界线信号进行基于信号状态跳变的编码，本发明可将待发送的数据信息携带在边界线信号中，以方便自动行走设备根据边界线信号的状态跳变而相应识别出数据信息。本技术通过边界线信号的状态跳变识别数据信息，而对信号跳变前后的波形不敏感，可以有效克服波形畸变带来的信号误判问题。并且，跳变信号本身携带有时间周期，因此，本技术可在识别数据信息的同时实现信号周期的校验，简化编、解码复杂度，降低边界线信号的误识别率，实现复杂信息的可靠传输。
19.本技术的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本技术而了解。
附图说明
20.附图用来提供对本技术的进一步理解，并且构成说明书的一部分，并与本技术的
实施例一起，用于解释本技术，并不构成对本技术的限制。在附图中：图1是本技术的自动行走设备与基站之间数据交互方式的示意图；图2是本技术中第一种边界线信号的示意图；图3是本技术另一种边界线信号的示意图。
具体实施方式
21.为使本技术实施例的目的和技术方案更加清楚，下面将结合本技术实施例的附图，对本技术实施例的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本技术的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本技术的实施例，本领域普通技术人员在无需创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。
22.本技术领域技术人员可以理解，除非另外定义，这里使用的所有术语（包括技术术语和科学术语）具有与本技术所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。还应该理解的是，诸如通用字典中定义的那些术语应该被理解为具有与现有技术的上下文中的意义一致的意义，并且除非像这里一样定义，不会用理想化或过于正式的含义来解释。
23.本技术中所述的“和/或”的含义指的是各自单独存在或两者同时存在的情况均包括在内。
24.本技术中所述的“内、外”的含义指的是相对于轨道系统本身而言，指向轨道系统内部的方向为内，反之为外；而非对本技术的装置机构的特定限定。
25.本技术中所述的“连接”的含义可以是部件之间的直接连接也可以是部件间通过其它部件的间接连接。
26.图1为本技术所提供的一种基站及至少一个与该基站相匹配的自动行走设备。该基站连接有包围自动行走设备工作区域的边界线，自动行走设备在边界线所包围的工作区域内运行，以对工作区域地面执行割草或者扫地等作业。
27.本技术在基站中设置有：边界线信号驱动单元，其连接包围工作区域外周的边界线，用于驱动边界线发送边界线信号；编码单元，其连接边界线信号驱动单元，用于根据待发送的数据信息触发边界线信号驱动单元相应控制边界线信号进行状态跳变。
28.该边界线所围工作区域内运行的各个自动行走设备均可相应地设置有：行走驱动单元，用于驱动自动行走设备行走；作业单元，用于在自动行走设备行走遍历边界线所围工作区域过程中，通过割草刀片对工作区域地面的草坪执行切割、除杂等维护作业，或者通过喷淋、吹风或者吸尘等其他作业装置对工作区域地面进行其他类型的维护作业；边界线信号检测单元，其通常可采用电感耦合方式，或者直接通过无线信号接收器件接收边界线信号；解码单元，其连接边界线信号检测单元，用于响应于边界线信号的状态跳变，相应识别出边界线信号所携带的数据信息。
29.由此，本技术将现有技术中基于边界线信号高、低电平状态识别数据信息为“0”或为“1”的方式替换为：通过边界线信号是否改变来判断边界线信号所携带的数据信。这种基
于边界线信号状态跳变识别数据信息的方式使得本发明的自动行走在对边界线信号进行判断逻辑时，只对信号状态的改变时刻敏感，而对信号改变前后的波形不敏感。边界线信号传输过程中受干扰而产生的波形畸变一般仅在边界线信号的高、低电平状态上叠加一定的干扰分量，影响解码单元对边界线信号准确电平状态的判断，而不会影响不同边界线信号电平状态之间的切换，因此，本技术通过边界线信号的高低电平状态之间的相互切换实现编解码和数据信息的传输的方式可以有效克服边界线信号传输过程中受干扰而产生波形畸变所带来的信号误判问题。
30.同时，由于本技术的边界线信号中，对应每一个待发送的数据信息的比特位周期必定存在一次信号跳变，因此编码后的边界线信号自身就携带了时间周期信息。因此，本技术可在解码单元识别边界线信号所携带数据信息的同时，利用跳变周期实现信号检测过程的同步和信号周期的校验。
31.此外，本技术所提供的基于边界线信号状态跳变的数据信息判断方式，可以设计复杂多变的边界线信号编码，从而利用边界线信号实现复杂数据传递，大大降低信号的误识别率。
32.具体实现时，以需要传输图2上侧所示的“01001101”数据信息为例，在第一种编解码方式下，可通过以下方式实现基站到自动行走设备的边界线数据传输：基站的编码单元以一个不低于自动行走设备解码所需处理时长间隔的周期t为单位，对待传输的“01001101”数据按照以下规则进行编码：将比特位对应为“0”的数据信息编码为一个信号状态由低向高的状态跳变，即，一个t周期的低电平以及紧接着该低电平的一个t周期的高电平；将比特位对应为“1”的数据信息编码为一个信号状态由高向低的状态跳变，即，一个t周期的高电平以及紧接着该高电平的一个t周期的低电平。按照这种方式，将待传输的“01001101”数据编码为以t为信号状态跳变最小周期的“低、高、高、低、低、高、低、高、高、低、高、低、低、高、高、低”边界线信号的状态跳变序列，以该序列触发边界线信号驱动单元相应驱动边界线发送高低信号状态跳变的边界线信号；自动行走设备的边界线信号检测单元，通过电感耦合感测到该边界线信号后，将相应电信号传输至解码单元，触发解码单元根据边界线信号的状态跳变，按照以下方式识别出边界线信号所携带的数据信息：以一个预设的固定的最小读码周期t为单位，或者直接以边界线信号中信号状态跳变的最小周期t的2倍时长为单位，判断该最小读码周期t的时间段内，边界线信号的状态跳变是有低向高还是由高向低，在识别到一个最小读码周期t内边界线信号经历了一次由高向低的状态跳变则认为该周期的边界线信号所对应的数据信息为“1”，在识别到一个最小读码周期t内边界线信号经历了一次由低向高的状态跳变则认为该周期的边界线信号所对应的数据信息为“0”。由此将上述边界线信号中每个最小读码周期t内所包含的“低、高”、“高、低”、“低、高”、“低、高”、“高、低”、“高、低”、“低、高”、“高、低”的状态跳变序列相应识别为“01001101”的数据信息。
33.由此，本技术的自动行走设备能够根据边界线信号中每个间隔时间内信号电平的高低变化或者跳变状态记录数据，将多组数据顺序由基站传输至自动行走设备，由自动行走设备的解码单元相应识别并将其顺序拼组成数据信息，实现基站到自动行走设备的复杂信息的传递。
34.本实施例中，以最小读码周期t内两比特位之间电平的不同跳变方式进行编码，因此每一个比特位中间必然存在一次电平信号的跳变，使边界线信号携带上码元周期信息。由此，我们可以在使用该信号跳变来代表这个比特位的逻辑值的同时，实现对自动行走设备内部同步时钟的更新。
35.第二种实现方式下，考虑到边界线信号并不一定会在每个最小读码周期t前后均出现状态翻转，因此，上述解码方式中，“根据边界线信号中信号状态跳变的最小周期t的2倍时长为单位确定最小读码周期t”的解码方式可能会因为实际边界线信号中信号状态跳变较少而将最小读码周期t误设成3t或4t等时长而影响正确解码。针对该问题，本技术还可进一步在上述的编解码方式基础上，增加同步段，以通过同步段的信号状态跳变准确更新自动行走解码单元的同步时钟，从而正确读取到边界线信号的状态跳变情况。
36.这种方式下，自动行走设备中可增设同步单元，用于响应于边界线信号中连续相同周期的状态跳变，更新自动行走设备的同步时钟。
37.基站可按照如下方式实现对自动行走设备的数据信息传输：基站的编码单元以一个预设的周期t为单位，对待传输的“01001101”数据按照以下规则进行编码：将比特位对应为“0”的数据信息编码为一个信号状态由低向高的状态跳变，即，一个t周期的低电平以及紧接着该低电平的一个t周期的高电平；将比特位对应为“1”的数据信息编码为一个信号状态由高向低的状态跳变，即，一个t周期的高电平以及紧接着该高电平的一个t周期的低电平。按照这种方式，将待传输的“01001101”数据编码为以t为信号状态跳变最小周期的“低、高、高、低、低、高、低、高、高、低、高、低、低、高、高、低”边界线信号的状态跳变序列，并在该序列之前或之后增加连续的若干个以t为信号状态维持时间的周期性的边界线信号的状态跳变，即，在上述“低、高、高、低、低、高、低、高、高、低、高、低、低、高、高、低”边界线信号的状态跳变序列之前或之后增加若干个“高、低、高、低、高、低”或“低、高、低、高、低、高”的状态跳变，此同步段的状态跳变数量无特殊限制，可设置为4个比特周期的逻辑1信号的状态跳变，也可任意设置由n个周期的周期的状态跳变提供时钟信息。然后触发边界线信号驱动单元相应驱动边界线发送高低信号状态跳变的边界线信号及上述增加的周期跳变的同步段；自动行走设备的边界线信号检测单元，通过天线、线圈、传感等无线信号接收器件测到该边界线信号后，将相应电信号传输至解码单元，触发解码单元根据边界线信号的状态跳变，按照以下方式识别出边界线信号所携带的数据信息：先按照编码规则，在边界线信号序列的首端或末端找到周期跳变的同步段，然后以同步段中边界线信号任意状态所维持的最短时长t确定最小读码周期t=2t。然后以该最小读码周期t为单位，判断各最小读码周期t内的固定读码时刻内，边界线信号的状态是高还是低。比如，在边界线信号的每个最小读码周期t起始时间点后的第0.3秒，识别该时刻下边界线信号状态为低时所对应的数据信息为“0”，识别该时刻下边界线信号状态为高时所对应的数据信息为“1”。由此将上述边界线信号中各读码周期t内的边界线信号跳变序列相应识别为“01001101”的数据信息。
38.由此，本技术可利用边界线信号本身所携带的周期性的状态跳变信息实现对自动行走设备同步时钟的更新，从而提升对边界线信号进行识别的准确度。本实施例下，这种在每个读码周期t内固定时刻点直接读取边界线信号状态而获取数据信息的方式能够简化解
码步骤，提高解码效率并降低解码成本。
39.第三种实现方式下，考虑到边界线信号容易受外部环境干扰因素影响而出现状态翻转或误识别，因此，本技术还可进一步在上述任意的实施例基础上，增加校验段。以通过校验段与编码获得的数据段之间信号状态跳变的固定映射关系而准确判断出解码所得数据是否正确，从而进一步使边界线信号可以携带和传递复杂信息，可以在基站和自动行走设备间不使用无线通讯设备的情况下，实现基站向机器的更准确更高效的数据传递。
40.这种方式下，自动行走设备中可增设校验段，用于校验边界线信号中去除掉连续相同状态跳变所对应的同步段后，剩下的校验段与数据段是否具有固定映射关系。在两者符合编码时所确定的映射关系时判断边界线信号识别准确，识别所获取数据信息有效；而在两者之前映射方式不匹配时，判断边界线信号识别不准确，原先识别所获得的数据信息无效。
41.本实施例中，基站可按照如下方式实现对自动行走设备的数据信息传输：基站的编码单元以一个预设的周期t为单位，对待传输的“01001101”数据按照以下规则进行编码：将比特位对应为“1”的数据信息编码为具有一个信号状态由高向低或有低向高的状态跳变，即，根据上一个t周期的高、低电平状态将紧接着上一周期高电平的信号状态切换为一个t周期的低电平，或将紧接着上一周期低电平的信号状态切换为一个t周期的高电平；将比特位对应为“0”的数据信息编码为延续上一个t周期的电平状态，即，根据上一个t周期的高、低电平状态在对“0”数据信息进行编码时，将紧接着上一周期高电平的信号状态保持为一个t周期的高电平，或将紧接着上一周期低电平的信号状态保持为一个t周期的低电平。按照这种方式，将图3中待传输的“10101100”数据编码为以t为信号状态跳变最小周期的“高、低、低、低、低、高、高、高、高、低、低、高、高、高、高”边界线信号的状态跳变序列，并在该序列之前或之后增加连续的若干个以t为信号状态维持时间的周期性的边界线信号的状态跳变，即，在上述“高、低、低、低、低、高、高、高、高、低、低、高、高、高、高”边界线信号的状态跳变序列之前或之后增加若干个“高、低、高、低、高、低”或“低、高、低、高、低、高”的状态跳变。然后，将数据段的信号跳变进行高低电平的翻转，或将数据段的信号跳变倒叙排列，或者以任意的固定映射关系生成匹配于该数据段的校验段信号跳变。最后，触发边界线信号驱动单元相应驱动边界线发送高低信号状态跳变的边界线信号及上述增加的周期跳变的同步段和校验段；自动行走设备的边界线信号检测单元，通过天线、线圈、传感等无线信号接收器件或电感元件检测到该边界线信号后，将相应电信号传输至解码单元，触发解码单元根据边界线信号的状态跳变，按照以下方式识别出边界线信号所携带的数据信息：先按照编码规则，在边界线信号序列的首端找到周期跳变的同步段，然后以同步段中边界线信号任意状态所维持的最短时长t确定最小读码周期t=2t。然后以该最小读码周期t为单位，判断各最小读码周期t内边界线信号的状态是否发生了跳变。比如，在边界线信号的每个最小读码周期t内判断边界线信号是否发生了状态跳变，在识别到一个最小读码周期t内边界线信号经历了一次由高向低或由低到高的状态跳变则认为该周期的边界线信号所对应的数据信息为“1”，在识别到一个最小读码周期t内边界线信号并未经历任何状态跳变则认为该周期的边界线信号所对应的数据信息为“0”。由此将上述边界线信号中每个最小读码周期t内所包含的“高、低”、“低、低”、“低、高”、“高、高”、“高、低”、“低、高”、“高、
高”的状态跳变序列相应识别为“1010110”的数据信息。
42.对校验段数据状态跳变的检验可在对各周期进行解码识别前进行，也可在解码识别后进行。校验时，需按照编码时的校验规则，比较校验段的信号状态是否对应与数据段的信号跳变的高低电平的相反，或比较校验段的电平跳变序列是否为数据段信号跳变的倒叙排列，或者按照编码时所选择的任意方式的固定映射关系判断边界线信号中的校验段是否能够按照固定映射关系匹配于该数据段。在校验为匹配时，判断边界线信号传输准确，否则判断边界线信号错误。
43.由此，本技术可通过对边界线信号编解码方式的优化，保证边界线信号能够准确被自动行走设备识别，从而充分利用边界线信号实现基站向自动行走设备的信息传递。
44.优选方式下，本技术可在每接收完成一组边界线信号后，先使用数据段和校验段进行数据校验。校验正确后，再将数段信号与基站、自行走设备之间事先约定的初始数据段数据进行比较。一致的话，则表明边界线信号接收、解码正确。由此可继续进行下面其他数据信息的传输。
45.综上，本技术区别于现有基于高低电平规则变化的边界信号线的逻辑判定和编码方式，本技术并非直接根据自动行走设备所接收到的高电平或低电平进行边界线信号和位置信息的判断，也不同于现有实现方式对相邻高电平之间的时间间隔进行检测，或者检验一段时间内高电平/低电平数量等信息。本技术所采用的基于边界线信号状态跳变的编解码方式能够克服边界线信号不稳定时，高电平发生波动，导致相邻高电平之间时间间隔发生变化，或对高电平本身的检测发生误判而导致的校验错误。因而，本技术中对边界线信号的基于信号状态跳变的编解码方式能够优化对边界线信号的采集、读取，使边界线信号可以携带较为复杂的数据信息，并有效降低识别边界线信号时的误码率。
46.在同一场地中设置有多个边界线的情况下，使用本方法进行数据传输的基站和自动行走设备，能够分别在不同边界线之间携带具有很大差异的不同数据。此复杂工作区域中的自动行走设备在校验识别边界线信号的过程中可以更准确的区分不同边界线，以提高边界线识别的准确性。
47.本技术可直接通过边界线信号实现对自动行走设备的数据传输而无需借助其他通讯手段，因而还能够有效降低自动行走设备的成本。
48.本技术器根据每个间隔时间内边界线信号电平高低或者跳变记录数据，多个数据可以实现组成数据信息，实现复杂信息的传递。同时，本发明还相对于常规信号（检测高低电平时间间隔），提出一种跳变沿信号（读取跳变），通过跳变沿识别数据信息的方式能够使自动行走设备获得更高的校验准确率。
49.以上仅为本技术的实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本技术专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本技术构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些均属于本技术的保护范围。