阅读说明：本技术 基于声波反射能量的草地识别方法 (Grassland identification method based on sound wave reflection energy ) 是由 刘瑜 于 2020-05-02 设计创作，主要内容包括：公开一种基于声波反射能量的草地识别方法,包括运动平台,以及设置在内部的处理器,所述的运动平台底部安装超声波发射模块和超声波接收模块,并连接所述的处理器,所述的处理器内部设置草地识别算法,包括以下步骤：(1)所述的处理器每隔固定时间,发射超声波,所述的处理器在超声波信号发射之后间隔Δt时间,将所述的超声波接收模块输出信号经过AD采样,转换为数字采样信号f(n)；当采样时间达到ΔT以后,结束采样过程,此时n=N；(2)计算采样信号f(n)之和∑F=<Image he="135" wi="159" file="439572DEST_PATH_IMAGE002.GIF" imgContent="drawing" imgFormat="GIF" orientation="portrait" inline="no"></Image>；(3)如果∑F<K,则判断为草地；否则,则判断为非草地。(The grassland identification method based on sound wave reflection energy comprises a motion platform and a processor arranged in the motion platform, wherein an ultrasonic wave transmitting module and an ultrasonic wave receiving module are arranged at the bottom of the motion platform and are connected with the processor, a grassland identification algorithm is arranged in the processor, and the grassland identification method comprises the following steps of (1) transmitting ultrasonic waves by the processor at regular intervals, enabling the processor to carry out AD sampling on output signals of the ultrasonic wave receiving module at an interval of delta T after ultrasonic wave signals are transmitted, converting the output signals into digital sampling signals F (N), finishing the sampling process when the sampling time reaches delta T, wherein N = N, and (2) calculating the sum ∑ F = N of the sampling signals F (N) (3) if ∑ F<K, judging the lawn; otherwise, judging the lawn is not grassland.)

基于声波反射能量的草地识别方法

技术领域

本发明涉及基于声波反射能量的草地识别方法，属于移动机器人技术领域。

背景技术

割草机器人必须工作在草坪上，否则就会对自身及草坪周边花木构成危险。对草地的检测，目前已有的方法很多，比如，基于导电特性进行检测的传感器，就是安装在割草机器人底部的两个电极，当割草机器人在草地上时，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地稀疏或者过于干燥就会检测失败。还有，基于图像的草地识别方法，这种方式是基于颜色的判别方法，以绿色作为识别特征。但是这种方法不能解决光照条件变化对成像质量的影响。同时，绿色的人行道也会混淆机器人。因此，草地识别还需找到一个完美的解决方案。

发明内容

针对上述问题，本发明提出一种基于声波反射能量的草地识别方法，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。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

基于声波反射能量的草地识别方法，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发射模块和超声波接收模块，所述的超声波发射模块和超声波接收模块连接所述的处理器，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，通过所述的超声波发射模块发射超声波，所述的处理器在超声波信号发射之后间隔Δt时间，将所述的超声波接收模块输出信号经过AD采样，转换为数字采样信号f(n),n=1,2,3...；当采样时间达到ΔT以后，结束采样过程,此时n=N，其中Δt为信号发射至信号采样的时间间隔，ΔT为采样时间窗,N为最大采样次数；

(2)计算采样信号f(n)之和∑F=；

(3)如果∑F<K，则判断为草地；否则，则判断为非草地，其中K为经验阈值。

所述的超声波发射模块设置超声波发射探头和信号驱动电路，所述的超声波接收模块设置超声波接收探头和信号放大电路，所述的超声波发射探头和超声波接收探头设置为轴线交叉，相交与地面。

本发明的有益效果主要表现在：分析声波反射能量，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是本专利实施方式的原理框图；

图2是超声波发射探头和超声波接收探头的安装示意图；

图3是信号采样示意图。

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，基于声波反射能量的草地识别方法，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，可以实现执行、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发射模块和超声波接收模块，所述的超声波发射模块设置超声波发射探头3和信号驱动电路2，所述的超声波接收模块设置超声波接收探头5和信号放大电路4，所述的处理器1控制所述的信号驱动电路2，驱动所述的超声波发射探头3发射超声波信号；所述的信号放大电路4将超声波接收探头5检测到的信号经过放大滤波，传送给所述的处理器1。所述的超声波发射探头3和超声波接收探头5设置为轴线交叉，相交与地面，达到最佳的检测效果。

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，通过所述的超声波发射模块发射超声波，所述的处理器1在超声波信号发射之后间隔Δt时间，将所述的超声波接收模块输出信号经过AD采样,转换为数字采样信号f(n),n=1,2,3...；当采样时间达到ΔT以后，结束采样过程,此时n=N，其中Δt为信号发射至信号采样的时间间隔，ΔT为采样时间窗,N为最大采样次数；

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发射探头3对超声波接收探头5的直接干扰。Δt时间可设置为超声波信号从发射到接收的最短时间。

(2) 计算采样信号f(n)之和∑F=；

数字信号f(n)为周期性衰减信号，代表所述的超声波接收探头5检测到的声波能量，在发射能量一定的情况下，总体数值可以表征地面的反射系数，而反射系数体现了反射面的特性，即地面反射系数大，地面反射系数小，基于这项特性，可区分草地和普通地面。

(3) 如果∑F<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∑F作为判断依据,并且是数值求和，同时具有抗干扰的优点。K经验阈值用于区别地面与地面的反射能量。