阅读说明：本技术 基于声波反射强度分析的草地识别方法 (Grassland identification method based on sound wave reflection intensity analysis ) 是由 不公告发明人 于 2020-03-20 设计创作，主要内容包括：本发明公开一种基于声波反射强度分析的草地识别方法,包括运动平台,设置在内部的处理器,运动平台底部安装超声波收发模块,超声波收发模块连接信号驱动电路和信号放大电路,信号驱动电路和信号放大电路连接处理器,处理器内部设置草地识别算法,包括以下步骤：(1)处理器每隔固定时间,通过信号驱动电路和超声波收发模块发射超声波,超声波收发模块接收超声波反射信号,经过信号放大电路以后输出给处理器,处理器将信号放大电路输出信号经过AD采样转换为数字信号f(t)；(2)比较出数字信号f(t)的最大值Fmax；(3)如果最大值Fmax<K,则判断为草地；否则,则判断为非草地。(The invention discloses a grassland identification method based on sound wave reflection intensity analysis, which comprises a motion platform and a processor arranged in the motion platform, wherein an ultrasonic transceiver module is arranged at the bottom of the motion platform and is connected with a signal driving circuit and a signal amplifying circuit, the signal driving circuit and the signal amplifying circuit are connected with the processor, and a grassland identification algorithm is arranged in the processor, and the grassland identification method comprises the following steps: (1) the processor transmits ultrasonic waves through the signal driving circuit and the ultrasonic wave receiving and transmitting module at fixed time intervals, the ultrasonic wave receiving and transmitting module receives ultrasonic wave reflection signals, the ultrasonic wave reflection signals are output to the processor after passing through the signal amplifying circuit, and the processor converts signals output by the signal amplifying circuit into digital signals f (t) after AD sampling; (2) comparing the maximum value Fmax of the digital signal f (t); (3) if the maximum value Fmax is less than K, judging the lawn; otherwise, judging the lawn is not grassland.)

基于声波反射强度分析的草地识别方法

技术领域

本专利涉及基于声波反射强度分析的草地识别方法，属于移动机器人技术领域。

背景技术

割草机器人是工作在草坪上，保持草坪整洁和高度均匀，并且只需要偶尔人工干预，不能对草坪及自身构成威胁的自动化设备。因此割草机器人必须能够准确并且可靠地确定自己的工作区域，防止越界并造成无法预期的危险。而草坪的最大特征就是绿色的草，因此草地识别方法是围绕草展开的。目前已有的方法是基于导电特性进行检测的，在割草机器人底部安装两个电极，当割草机器人在草坪上时，草的叶片因为含有水分，具有一定的导电性，相对于空气，具有显著的导电特征。但是这种方法对于草坪稀疏或者过于干燥就会检测失败。

发明内容

针对上述问题，本专利采用声波反射强度的方法，提供基于声波反射强度分析的草地识别方法，以草坪与普通地面对超声波反射特性的显著差异，进行草地识别。

本专利解决其技术问题所采用的技术方案是：

基于声波反射强度分析的草地识别方法，包括可以自主移动的运动平台，所述的运动平台内部设置处理器，所述的运动平台底部安装超声波收发模块，所述的超声波收发模块连接信号驱动电路和信号放大电路，所述的信号驱动电路和信号放大电路连接所述的处理器，所述的处理器内部设置草地识别算法，确认所述的运动平台所在位置是否为草地，所述的草地识别算法包括以下步骤：

(1)所述的处理器每隔固定时间，通过所述的信号驱动电路和超声波收发模块发射超声波，所述的超声波收发模块接收超声波反射信号，经过所述的信号放大电路以后输出给所述的处理器，所述的处理器在超声波信号发射之后间隔Δt时间，将所述的信号放大电路输出信号经过AD采样转换为数字信号f(t)；

(2)比较出数字信号f(t)的最大值Fmax；

(3)如果最大值Fmax<K，则判断为草地；否则，则判断为非草地，其中，K为经验阈值。

所述的超声波收发模块设置为并排放置的超声波发射探头和超声波接收探头。

所述的超声波收发模块设置为接收发射一体的超声波探头。

所述的超声波收发模块设置多路开关，所述的多路开关的公共端连接所述的超声波探头，输入端连接所述的信号驱动电路，输出端连接所述的信号放大电路，控制端连接所述的处理器。

本专利的有益效果主要表现在：采用声波反射强度的方法，以草坪与普通地面对超声波反射特性的显著差异，进行草地识别，非接触式检测，可靠性高。

附图说明

图1是实施方式一的原理框图；

图2是草坪反射信号；

图3是地面反射信号；

图4是实施方式二的原理框图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步描述：

参照图1-3，本专利的实施方式一：

基于声波反射强度分析的草地识别方法，包括可以自主移动的运动平台，所述的运动平台可设置驱动轮和支撑轮，可以实现直行、后退以及任意角度的旋转。所述的运动平台内部设置处理器1，进行集中控制，所述的运动平台底部安装超声波收发模块2，所述的超声波收发模块2设置为并排放置的超声波发射探头和超声波接收探头。因此设置信号驱动电路3，其输出端与所述的超声波发射探头连接，其输入端与所述的处理器连接，设置信号放大电路4，其输入端与所述的超声波接收探头，其输出端与所述的处理器1连接。

所述的处理器1内部设置草地识别算法，确认所述的运动平台所在位置是否为草地，所述的草地识别算法包括以下步骤：

(1) 所述的处理器1每隔固定时间，通过所述的信号驱动电路3和超声波收发模块2发射超声波，所述的超声波收发模块2接收超声波反射信号，经过所述的信号放大电路4以后输出给所述的处理器1，所述的处理器1在超声波信号发射之后间隔Δt时间，将所述的信号放大电路4输出信号经过AD采样转换为数字信号f(t)；

所述的处理器1间隔Δt时间后再进行信号采样，是为了避免所述的超声波收发模块2中，所述的超声波发射探头对超声波接收探头的直接干扰，而不是反射信号。

(2) 比较出数字信号f(t)的最大值Fmax；

数字信号f(t)为周期性衰减信号，其最大值代表反射面的发射系数，而反射系数体现了反射面的特性，即地面反射系数大，草地反射系数小，基于这项特性，可区分草地和普通地面。

(3) 如果最大值Fmax<K，则判断为草地；否则，则判断为非草地，其中K为经验阈值。

以最大值Fmax作为判断依据。

如图4所示，本专利的实施方式二：

其与上述实施方式一的区别在于：

所述的超声波收发模块2设置为接收发射一体的超声波探头。所述的超声波探头即可作为超声波发射探头，也可以作为超声波接收探头。可节省成本和安装空间。

为了实现超声波发射和接收的分时复用，设置多路开关5，所述的多路开关5的公共端连接所述的超声波探头，其输入端连接所述的信号驱动电路3，其输出端连接所述的信号放大电路4，其控制端连接所述的处理器1，所述的处理器1可控制所述的多路开关5的公共端连接输入端进行超声波发射，还是连接输出端进行超声波接收。

同样在所述的草地识别算法的步骤(1)中，所述的处理器1间隔Δt时间后再进行信号采样，是为了避免所述的超声波探头的自身振荡，对信号采集的影响。