[发明专利]基于声波反射峰值分析的草地识别方法

说明书

本发明公开一种基于声波反射峰值分析的草地识别方法，包括运动平台，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与所述的处理器连接的特性频率为v的超声波发射模块和超声波接收模块，所述的处理器内部设置草地识别算法，包括以下步骤：(1)所述的超声波发射模块发射一组频率为v的超声波，所述的处理器间隔ΔT时间后，将所述的超声波接收模块输出信号进行AD采样转换为采样信号f(n)，采样时间间隔Δt=1/(N·v)；当采样次数达到x·N以后，结束采样过程；(2)比较出采样信号f(n)的最大值f_max，采样序号为n_max；(3)计算峰值和∑f=f(n_max)+f(n_max+N)+f(n_max+2N)+...；(5)如果峰值和∑fK，则判断为草地；否则，则判断为非草地。

技术领域

本专利涉及基于声波反射峰值分析的草地识别方法，属于移动机器人技术领域。

背景技术

随着社会的发展，人们的生活质量得到很高的提升。在生产领域，六自由度机器人已经成为自动化的三大支柱之一，让人们摆脱繁重、重复性的工作。自动化焊接、自动化喷漆和自动化搬运等。近年来，社会的进一步发展，推动了物流机器人的广泛应用，包括物流公司的包裹分拣及转运，以及生产现场的物料运输。不久的未来，无人化生产将成为普遍的形态。在民用领域，机器人并没有得到相应的迅速发展。而实际情况是，人们在日常生活中花费在家务上的时间非常多，并且容易让人疲劳及厌倦。从严格意义上讲，自动吸尘器是机器人在家庭环境的成功应用。自动吸尘器可以进行日常地面的清洁维护，为人们节约了不少时间，这只是一个开始，还有很多需要完善和提高的地方。而草坪维护，也是一个非常费时和辛苦的工作，因此催生了自动割草机。自动割草机的工作环境比自动吸尘器的工作环境简单，没有复杂的家具之类的东西，但是没有固有的边界。目前还没有一种可靠的草地识别技术，自动割草机就无法识别自己工作区域的边界，这个特征制约了自动割草机的普及。

发明内容

针对上述问题，本专利提出一种基于声波反射峰值分析的草地识别方法，以草地反射超声波的峰值之和作为特性，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：

基于声波反射峰值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，所述的信号驱动电路和信号放大电路连接所述的处理器，所述的超声波发射探头和超声波接收探头的特性频率为v，所述的处理器内部设置草地识别算法，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T，通过所述的超声波发射模块发射一组频率为v的超声波，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采样转换为采样信号f(n),n=1,2,3...，采样时间间隔Δt=1/(N·v)，为两次AD采样之间的时间间隔；当采样次数达到x·N以后，结束采样过程，其中ΔT为信号发射至信号采样的时间间隔，N为单个超声波周期内的采样次数，x是超声波信号采样的周期数；

(2)比较出采样信号f(n)的最大值f_max，采样序号为n_max；

(3)将局部峰值的绝对值求和，得到峰值和∑f=f(n_max)+f(n_max+N)+f(n_max+2N)+...；

(4)如果峰值和∑fK，则判断为草地；否则，则判断为非草地，其中K为经验阈值。

本专利的有益效果主要表现在：分析声波反射波形，提取反射超声波的峰值，并求和，将地面反射的声波能量进行量化，作为草坪与普通地面的区别特征，进行草地识别，非接触式检测，可靠性高，并且抗干扰能力强。