專利名稱：用于識(shí)別工作區(qū)域的方法以及為此的設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及設(shè)備，所述設(shè)備關(guān)于所定義的區(qū)域來(lái)自動(dòng)識(shí)別其方位并在到達(dá)或超過所定義區(qū)域的界限時(shí)來(lái)實(shí)施一種功能。比如這種設(shè)備可以是移動(dòng)的工作設(shè)備，如自動(dòng)或半自動(dòng)工作的地面處理機(jī)比如割草機(jī)等。
背景技術(shù)：
自動(dòng)或半自動(dòng)的移動(dòng)工作設(shè)備如地面處理機(jī)、比如割草機(jī)，通常應(yīng)該自動(dòng)地在一個(gè)所定義的工作區(qū)域內(nèi)移動(dòng)，而不離開所述區(qū)域。所述工作區(qū)域的外邊界比如可以通過電氣限定導(dǎo)體來(lái)確定。對(duì)工作區(qū)域的外邊界進(jìn)行標(biāo)記的所述限定導(dǎo)體流過電流。所產(chǎn)生的電場(chǎng)或磁場(chǎng)可以通過所述移動(dòng)工作設(shè)備中的適當(dāng)傳感器而被探測(cè)，使得所述工作設(shè)備在靠近工作區(qū)域邊 界時(shí)可以實(shí)施功能。在自動(dòng)的移動(dòng)工作設(shè)備中，例如可以規(guī)定所述移動(dòng)工作設(shè)備轉(zhuǎn)向或向后行駛，以由此不離開所述工作區(qū)域。在一種簡(jiǎn)單的實(shí)施中，所述限定導(dǎo)體流過交流電。所述移動(dòng)工作設(shè)備構(gòu)造有探測(cè)線圈，在所述線圈中通過在所述限定導(dǎo)體周圍所生成的交變磁場(chǎng)而感應(yīng)交流電壓。在靠近流過電流的限定導(dǎo)體時(shí)所述交變場(chǎng)的磁場(chǎng)強(qiáng)度增加，由此所感應(yīng)的交流電壓的幅度增加。在達(dá)到感應(yīng)交流電壓幅度的一個(gè)固定閾值時(shí)，就給所述移動(dòng)工作設(shè)備指示離開工作區(qū)域的邊界。在超過所述限定導(dǎo)體時(shí)，所述交變磁場(chǎng)的方向反轉(zhuǎn)，并從而感應(yīng)交流電壓的相位發(fā)生變化，使得所述移動(dòng)工作設(shè)備借助相位變化而能夠識(shí)別是否位于工作區(qū)域之內(nèi)或之外。由文獻(xiàn) US 3 550 714、US 3 570 227、US 549 674、US 3 407 895、DE 16 13 991和DE 19 02 037已知了用于移動(dòng)工作設(shè)備的簡(jiǎn)單的工作區(qū)域限定，其基于的是對(duì)由限定導(dǎo)體所探測(cè)信號(hào)的信號(hào)強(qiáng)度的測(cè)量。但所述系統(tǒng)的缺點(diǎn)是，不能探測(cè)相應(yīng)的探測(cè)線圈位于所述流過電流的限定導(dǎo)體的哪一側(cè)，也即所述工作設(shè)備是否位于所定義的工具區(qū)域之內(nèi)或者之外。在所述方法中尤其不能確定在接通所述移動(dòng)工作設(shè)備時(shí)其是否位于所述工作區(qū)域之內(nèi)或者之外。在進(jìn)一步發(fā)展的系統(tǒng)中，諸如由文獻(xiàn)WO 90/00274,EP I 025 472,EP I 047 983、DE 2 228 659和US 3 299 35UUS 5 438 266已知的，規(guī)定給所述限定導(dǎo)體施加疊加有兩個(gè)或多于兩個(gè)頻率的交流電流。如果交流電流的頻率相互是多倍的，并且其時(shí)間關(guān)系相互是已知的，那么就可以借助和信號(hào)來(lái)確定所述移動(dòng)工作設(shè)備位于所述限定導(dǎo)體的哪一側(cè)。文獻(xiàn)EP I 470 460描述了一種系統(tǒng)，所述系統(tǒng)在限定的范圍內(nèi)能夠探測(cè)在所述移動(dòng)工作設(shè)備中的探測(cè)線圈是否位于流過電流的限定導(dǎo)體之內(nèi)或者之外。為此實(shí)際探測(cè)的信號(hào)的幅度與事先的信號(hào)相比較。一個(gè)微處理器實(shí)施數(shù)字分析，以對(duì)一定數(shù)量的測(cè)量進(jìn)行確定，其中該數(shù)量必須達(dá)到一個(gè)閾值并且其體現(xiàn)為至限定導(dǎo)體的距離的尺度。數(shù)字分析實(shí)現(xiàn)了在跨越所述限定導(dǎo)體時(shí)對(duì)相位變換的探測(cè)。另一種可能是對(duì)限定導(dǎo)體的跨越進(jìn)行探測(cè)，這種可能性在于，把固定在所述移動(dòng)工作設(shè)備上不同位置的兩個(gè)探測(cè)線圈的信號(hào)相比較。由此能夠探測(cè)由于跨越限定導(dǎo)體而造成的相位偏移。
文獻(xiàn)EP I 512 053和EP 1906 205分別描述了一種系統(tǒng)，其中所述限定導(dǎo)體流過周期的電流脈沖序列。由所述電流脈沖序列所生成的磁場(chǎng)被合適的傳感器檢測(cè)，并對(duì)由此所產(chǎn)生的電壓信號(hào)進(jìn)行時(shí)間分析。前述系統(tǒng)的缺點(diǎn)是，需要在所述限定導(dǎo)體上施加兩個(gè)或多于兩個(gè)頻率的交流電流，并實(shí)施由電流脈沖所觸發(fā)的對(duì)信號(hào)的時(shí)間分析。在文獻(xiàn)EP I 612 631中描述了一種系統(tǒng)，所述系統(tǒng)能夠在沒有電流觸發(fā)信號(hào)的情況下來(lái)進(jìn)行分析。但是在所述系統(tǒng)中需要在位于工作區(qū)域之內(nèi)時(shí)來(lái)接通所述移動(dòng)工作設(shè)備。在接通所述移動(dòng)工作設(shè)備之后，位于所述工作設(shè)備上的時(shí)鐘與所述限定導(dǎo)體的信號(hào)相同步。由此所述工作設(shè)備可以在跨越所述限定導(dǎo)體時(shí)探測(cè)相位變換。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的任務(wù)是，提供一種設(shè)備和一種用于運(yùn)行設(shè)備的方法，其中所述設(shè)備不用 事先學(xué)習(xí)它位于哪個(gè)區(qū)域中比如已經(jīng)直接在接通之后就能夠識(shí)別它是否位于一個(gè)所定義區(qū)域之內(nèi)或之外。所述任務(wù)通過根據(jù)權(quán)利要求I所述的用于識(shí)別關(guān)于所定義區(qū)域的位置的方法以及通過根據(jù)并列權(quán)利要求所述的設(shè)備、限定裝置以及系統(tǒng)而得到解決。其他有利的擴(kuò)展在從屬權(quán)利要求中說(shuō)明。根據(jù)一個(gè)第一方面，規(guī)定了尤其在移動(dòng)工作設(shè)備中用于識(shí)別與所定義區(qū)域有關(guān)的位置的方法。所述方法包括以下的步驟
-相應(yīng)于所提供的限定信號(hào)在圍繞所定義區(qū)域的限定導(dǎo)體中提供電流信號(hào)，其中所述限定信號(hào)相應(yīng)于偽隨機(jī)信號(hào)；
-接收由所述限定導(dǎo)體中的電流信號(hào)所生成的磁場(chǎng)的探測(cè)信號(hào)；
-由所述探測(cè)信號(hào)來(lái)生成重建的限定信號(hào)；
-提供參照信號(hào)，所述參照信號(hào)具有與所提供的限定信號(hào)相對(duì)應(yīng)的比特圖樣；
-實(shí)施相關(guān)方法(Korrelationsverfahren),以確定在所述參照信號(hào)與重建的限定信號(hào)之間的時(shí)間相關(guān)偏移(Korrelationsversatz),并確定在所述參照信號(hào)與重建的限定信號(hào)之間的、相互偏移了所確定的相關(guān)偏移的相關(guān)值；
-根據(jù)所確定的相關(guān)值(Korrelationswert)來(lái)確定在所定義區(qū)域之內(nèi)或之外的位置。根據(jù)另一方面，規(guī)定了用于識(shí)別關(guān)于通過交變磁場(chǎng)所定義的區(qū)域的位置的方法。所述方法包含以下的步驟
-接收探測(cè)信號(hào)，其中所述探測(cè)信號(hào)相應(yīng)于由所述交變磁場(chǎng)所感應(yīng)的電壓；
-由所述探測(cè)信號(hào)來(lái)生成重建的限定信號(hào)；
-提供參照信號(hào)，其中重建的限定信號(hào)和所述參照信號(hào)相應(yīng)于偽噪聲信號(hào)；
-實(shí)施相關(guān)方法，以確定在所述參照信號(hào)與重建的限定信號(hào)之間的時(shí)間相關(guān)偏移，并確定在所述參照信號(hào)與重建的限定信號(hào)之間的、相互偏移了所確定的偏移的相關(guān)值；
-根據(jù)所確定的相關(guān)值來(lái)確定在所定義區(qū)域之內(nèi)或之外的位置。上述方法的想法在于，如在之前的系統(tǒng)一樣通過限定導(dǎo)體來(lái)限定所述工作區(qū)域。在所述限定導(dǎo)體上施加電流信號(hào)，所述電流信號(hào)生成相應(yīng)的交變磁場(chǎng)。所述電流信號(hào)由所提供的限定信號(hào)來(lái)生成，其中所述限定信號(hào)相應(yīng)于隨機(jī)周期信號(hào)序列。所述限定信號(hào)的信號(hào)序列是所述設(shè)備所已知的。借助在所述設(shè)備中的相關(guān)方法來(lái)進(jìn)行所述參照信號(hào)與重建的限定信號(hào)的同步，或反過來(lái)。在確定所述限定信號(hào)和所述參照信號(hào)相關(guān)的情況下，那么就識(shí)別設(shè)備是否位于由所述限定導(dǎo)體所定義的區(qū)域之內(nèi)或之外。上述方法所具有的優(yōu)點(diǎn)是，重建的限定信號(hào)與參照信號(hào)之間的相關(guān)在移動(dòng)設(shè)備中利用微小的計(jì)算耗費(fèi)就可以實(shí)施，使得能夠探測(cè)所述移動(dòng)設(shè)備是否位于由限定導(dǎo)體所定義的區(qū)域之內(nèi)或之外。這尤其適合于在已經(jīng)接通所述設(shè)備時(shí)，而不需要進(jìn)行事先的學(xué)習(xí)。優(yōu)選地作為發(fā)送信號(hào)而使用了偽隨機(jī)信號(hào)，所述信號(hào)具有非常有利的頻譜特性，使得所述方法在干擾強(qiáng)烈的環(huán)境條件下也獲得非常高的可靠性。另外例如借助移位寄存器和邏輯門諸如異或門就能夠以簡(jiǎn)單的方式來(lái)生成所述信號(hào)。尤其存在的另一優(yōu)點(diǎn)是，直接在接通所述設(shè)備之后不必實(shí)施學(xué)習(xí)所述設(shè)備位于哪個(gè)區(qū)域中。僅僅通過采用所述相關(guān)方法來(lái)檢驗(yàn)在所接收的重建的限定信號(hào)與參照信號(hào)之間是否存在關(guān)聯(lián)。如果存在關(guān)聯(lián)，那么所述設(shè)備就可以識(shí)別所述設(shè)備是否位于所述區(qū)域之內(nèi)。此外有利的是，所發(fā)送的限定信號(hào)被持續(xù)地發(fā)送，使得疊加了可能的干擾。 相關(guān)方法的實(shí)施此外沒有對(duì)分析電子裝置提出高的要求，可能的是在限定導(dǎo)體中施加比在之前所實(shí)現(xiàn)的系統(tǒng)中的情形更小的電流。根據(jù)所述相關(guān)方法的錯(cuò)誤容限，也即由所施加電流所生成磁場(chǎng)的微小磁場(chǎng)強(qiáng)度就可接受。另外，所述偽隨機(jī)信號(hào)可以是具有準(zhǔn)隨機(jī)電平序列的二進(jìn)制信號(hào)，并相應(yīng)于周期比特圖樣，其中所述比特圖樣如此來(lái)選擇，使得所述周期比特圖樣的片段長(zhǎng)度關(guān)于比特圖樣的整個(gè)長(zhǎng)度而低于一個(gè)預(yù)先給定的比例，其中所述周期比特圖樣與同樣長(zhǎng)的反相比特圖樣片段相一致。另外所述限定信號(hào)可以相應(yīng)于金氏碼(Glod-Code )。根據(jù)一個(gè)實(shí)施方式，在所述參照信號(hào)與重建的限定信號(hào)之間的時(shí)間相關(guān)偏移可以被確定，其方式是，在不同的時(shí)間偏移情況下確定多個(gè)相關(guān)值，并在相關(guān)值數(shù)值上最大時(shí)把所述時(shí)間相關(guān)偏移確定作為時(shí)間偏移。所述相關(guān)值可以借助互相關(guān)函數(shù)、通過重建的限定信號(hào)的掃描值與參照信號(hào)的時(shí)間值之間的加法或乘法來(lái)確定。根據(jù)另一方面，規(guī)定了一種設(shè)備，尤其一種移動(dòng)工作設(shè)備。所述設(shè)備包括
-探測(cè)單元，其用于接收由所述限定導(dǎo)體中的電流信號(hào)所生成的磁場(chǎng)的探測(cè)信號(hào)； -參照信號(hào)發(fā)生器，其用于提供參照信號(hào)，所述參照信號(hào)具有與所提供的限定信號(hào)相對(duì)
應(yīng)的比特圖樣；
-分析單元，其構(gòu)造，
-用于由所述探測(cè)信號(hào)來(lái)生成重建的限定信號(hào)，
-用于實(shí)施相關(guān)方法，以確定在所述參照信號(hào)與重建的限定信號(hào)之間的時(shí)間相關(guān)偏移，并確定在所述參照信號(hào)與重建的限定信號(hào)之間的、相互偏移了所確定的偏移的相關(guān)值；以及
-用于根據(jù)所確定的相關(guān)值來(lái)確定在所述區(qū)域之內(nèi)或之外的位置。根據(jù)另一方面，設(shè)置了限定信號(hào)發(fā)生器，以在圍繞所定義區(qū)域的限定導(dǎo)體中相應(yīng)于所提供的限定信號(hào)來(lái)提供電流信號(hào)，其中所述限定信號(hào)相應(yīng)于偽隨機(jī)信號(hào)。根據(jù)另一方面，設(shè)置了一種系統(tǒng)以識(shí)別與區(qū)域有關(guān)的位置。所述系統(tǒng)包括-圍繞所述區(qū)域的限定導(dǎo)體；
-上述的設(shè)備，以及
-上述的限定信號(hào)發(fā)生器，其用于把電流信號(hào)施加到所述限定導(dǎo)體中。根據(jù)另一方面還設(shè)置了一種計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品，所述計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品包含有一種程序代碼，當(dāng)所述程序代碼在數(shù)據(jù)處理單元上執(zhí)行時(shí)，那么就實(shí)施上述的方法。根據(jù)另一方面還規(guī)定了上述系統(tǒng)在移動(dòng)工作設(shè)備中的應(yīng)用，其中所述移動(dòng)工作設(shè)備僅允許在所述區(qū)域內(nèi)移動(dòng)，并且其中在到達(dá)所述限定導(dǎo)體時(shí)就實(shí)施所述工作設(shè)備的方向變化。根據(jù)另一方面還規(guī)定了上述系統(tǒng)在監(jiān)控設(shè)備中的應(yīng)用，其中在離開所述區(qū)域時(shí)就 觸發(fā)所述監(jiān)控設(shè)備的功能。根據(jù)另一方面還規(guī)定了上述系統(tǒng)在跟蹤設(shè)備中的應(yīng)用，其中如果所述跟蹤設(shè)備的位置被識(shí)別為在所述區(qū)域之內(nèi)或之外，那么所述跟蹤設(shè)備就向所述限定導(dǎo)體的方向?qū)嵤┓较蚋淖儭?br>

下面借助附圖來(lái)更詳細(xì)解釋優(yōu)選的實(shí)施方式。其中
圖I示出了具有一個(gè)移動(dòng)工作設(shè)備以在一個(gè)工作區(qū)域中進(jìn)行地面處理的一種系統(tǒng)的示意性圖示；
圖2示出了在工作區(qū)域中具有一個(gè)移動(dòng)工作設(shè)備的一種系統(tǒng)的另一實(shí)施方式的示意性圖示，其中所述工作區(qū)域通過多個(gè)交錯(cuò)的限定導(dǎo)體環(huán)來(lái)構(gòu)造；
圖3示出了由所述限定導(dǎo)體所生成的限定信號(hào)、由所述移動(dòng)工作設(shè)備的分析單元重建的限定信號(hào)以及由所述移動(dòng)工作設(shè)備的參照信號(hào)發(fā)生器所生成的參照信號(hào)的時(shí)間曲線的圖示；
圖4示出了用于借助移位寄存器來(lái)生成偽隨機(jī)信號(hào)的一個(gè)信號(hào)發(fā)生器的框 圖5示出了一個(gè)流程圖，以示出用于識(shí)別區(qū)域的所述方法；
圖6示出了重建的限定信號(hào)和參照信號(hào)的時(shí)間曲線的圖示；
圖7a至7c示出了所述工作設(shè)備位于所述工作區(qū)域之內(nèi)的情況、所述工作設(shè)備位于所述工作區(qū)域之外的情況以及沒有接收到接收信號(hào)或者重建的限定信號(hào)具有與所述參照信號(hào)不同的另一編碼的情況下，在ε的掃描偏移上表不的5比特偽隨機(jī)信號(hào)的不同組合結(jié)
果O
具體實(shí)施例方式本發(fā)明通常涉及的是能夠識(shí)別其是否位于所定義區(qū)域之內(nèi)或之外的設(shè)備。所述設(shè)備尤其可以是移動(dòng)工作設(shè)備或監(jiān)控設(shè)備。移動(dòng)工作設(shè)備比如可以是用于地面處理的自動(dòng)或半自動(dòng)工作設(shè)備，并承擔(dān)了諸如割草、翻松、通氣、采葉、澆園、花園/草坪施肥、除雪任務(wù)、以及在家居領(lǐng)域中的吸塵、擦地、洗地、地面打蠟、地面拋光等任務(wù)。在工業(yè)領(lǐng)域中，地面處理任務(wù)可包括冰面準(zhǔn)備以及在廳室等內(nèi)的地面吸塵/擦地/打蠟/拋光。在可選實(shí)施方式中，所述設(shè)備也可以作為監(jiān)控設(shè)備來(lái)構(gòu)造，以監(jiān)控人、動(dòng)物或?qū)ο笫欠褚苿?dòng)出一個(gè)預(yù)先給定的監(jiān)控區(qū)域，使得其比如適合于關(guān)于寵物的虛擬圍欄、諸如汽車的設(shè)備防盜、或電子腳鐐的應(yīng)用。下面本發(fā)明借助一種自動(dòng)的移動(dòng)工作設(shè)備來(lái)進(jìn)行闡述。圖I作為一種可能的實(shí)施方式示出了具有移動(dòng)工作設(shè)備2的系統(tǒng)1，其中所述移動(dòng)工作設(shè)備位于由限定導(dǎo)體3所定義的工作區(qū)域4之內(nèi)。所述限定導(dǎo)體3優(yōu)選地嵌入地下或敷設(shè)于其上。所述限定導(dǎo)體3以導(dǎo)體環(huán)的形式來(lái)構(gòu)造，并在其內(nèi)部定義了一個(gè)工作區(qū)域4，其中所述移動(dòng)工作設(shè)備不應(yīng)離開所述工作區(qū)域。如果所述移動(dòng)工作設(shè)備到達(dá)了所述限定導(dǎo)體3，那么就實(shí)施一種功能。所述功能比如可以是行駛方向掉頭或方向改變。所述限定導(dǎo)體3與限定信號(hào)發(fā)生器5相連，所述限定信號(hào)發(fā)生器把限定信號(hào)BS作為電流信號(hào)施加到所述限定導(dǎo)體3的導(dǎo)體環(huán)上。如下文所述，所述限定信號(hào)作為優(yōu)選二進(jìn) 制的信號(hào)電平序列根據(jù)由一個(gè)限定信號(hào)振蕩器51所生成的限定信號(hào)頻率而被生成。所述電流信號(hào)的電流致使圍繞所述限定導(dǎo)體3形成了一個(gè)交變磁場(chǎng)，所述交變磁場(chǎng)的強(qiáng)度和方向與所述限定信號(hào)的電流強(qiáng)度和方向有關(guān)。根據(jù)所述限定導(dǎo)體3的環(huán)形狀，所述交變磁場(chǎng)的方向在由所述限定導(dǎo)體3所圍繞的工作區(qū)域4的整個(gè)內(nèi)部是同向的，在由所述限定導(dǎo)體3圍繞的工作區(qū)域外部與所述交變磁場(chǎng)相位偏移了 180°。所述移動(dòng)工作設(shè)備2包含有一個(gè)探測(cè)單元21，以探測(cè)由所述限定導(dǎo)體3所生成的交變磁場(chǎng)以及其方向。通常所述探測(cè)單元21借助一個(gè)或多個(gè)感應(yīng)線圈來(lái)構(gòu)造，其中根據(jù)由施加在所述限定導(dǎo)體3上的電流信號(hào)所生成的交變磁場(chǎng)來(lái)感應(yīng)出電壓。所述感應(yīng)電壓在下文中被稱作探測(cè)信號(hào)。所述探測(cè)信號(hào)被傳輸給一個(gè)分析單元22。所述分析單元22分析來(lái)自所述探測(cè)單元21的探測(cè)信號(hào)，并由所述探測(cè)信號(hào)來(lái)生成施加到所述限定導(dǎo)體3中的限定信號(hào)BS。因?yàn)楦袘?yīng)線圈僅能夠探測(cè)作為電壓尖峰的所述磁場(chǎng)的變化，所以從而在所述分析單元22中所述電壓尖峰相應(yīng)于其符號(hào)而被解釋為電平交變信號(hào)。如果被施加到所述限定導(dǎo)體3上的所述限定信號(hào)BS是一個(gè)二進(jìn)制電流信號(hào)，那么所述探測(cè)信號(hào)的每個(gè)電壓尖峰就可以被解釋為電平變換。所述分析單元22在所述移動(dòng)工作設(shè)備2中以這種方式來(lái)重建所施加的限定信號(hào)，并將其作為重建的限定信號(hào)來(lái)提供。所述移動(dòng)工作設(shè)備2另外還包含有參照信號(hào)發(fā)生器23，其生成參照信號(hào)，所述參照信號(hào)在信號(hào)序列上基本相應(yīng)于由所述限定信號(hào)發(fā)生器5所預(yù)先給定的限定信號(hào)。所述參照信號(hào)發(fā)生器23為此包含有一個(gè)參照信號(hào)振蕩器24，所述參照信號(hào)振蕩器為所述參照信號(hào)提供一個(gè)與所述限定信號(hào)發(fā)生器5中提供用于生成限定信號(hào)的限定信號(hào)振蕩器51相同的基頻。至少在接通所述移動(dòng)工作設(shè)備I的時(shí)間點(diǎn)時(shí)不存在所述參考信號(hào)與所述限定導(dǎo)體3上限定信號(hào)的同步。在圖2中示出了所述工作區(qū)域4的另一擴(kuò)展，其中在所述工作區(qū)域4中設(shè)置有一個(gè)島區(qū)域7，所述島區(qū)域被視為在所述移動(dòng)工作設(shè)備2的工作區(qū)域4之外的區(qū)域。如果如在所述限定導(dǎo)體3的片段8中所示(其中所述片段把所述島區(qū)域與所述工作區(qū)域4的外邊緣相連)所述限定導(dǎo)體3的兩個(gè)片段臨近地被引導(dǎo)，那么這對(duì)于所述移動(dòng)工作設(shè)備2的探測(cè)單元21基本是不可見的，因?yàn)樵谶@兩個(gè)片段中的電流方向在以導(dǎo)體環(huán)形成所述限定導(dǎo)體3時(shí)通常是相互相反的，并由此所生成的交變磁場(chǎng)而相互抵消。
在所述移動(dòng)工作設(shè)備2中的所述限定信號(hào)發(fā)生器5和所述參照信號(hào)發(fā)生器23生成了基本一致的信號(hào)，所述信號(hào)作為偽隨機(jī)信號(hào)由預(yù)先給定數(shù)量比特的偽隨機(jī)序列組成。所述偽隨機(jī)信號(hào)被周期地提供。所述偽隨機(jī)信號(hào)也被稱作PRN (Pseudo Random Noise,偽隨機(jī)噪聲)或PRBS (Pseudo Random Binary Signal,偽隨機(jī)二進(jìn)制信號(hào))。在所述限定信號(hào)發(fā)生器5中以及在所述參照信號(hào)發(fā)生器23中所生成的所述偽隨機(jī)信號(hào)相互不同步，并不存在明確的起始時(shí)間點(diǎn)或起始圖樣。在圖3中示出了一個(gè)限定信號(hào)的、一個(gè)參照信號(hào)的以及一個(gè)由所述探測(cè)單元21所接收的具有干擾的重建的限定信號(hào)的示例曲線。圖3a示出了由限定信號(hào)發(fā)生器5所生成的限定信號(hào)，其被轉(zhuǎn)換為一個(gè)相應(yīng)的電流信號(hào)，所述電流信號(hào)被施加到所述限定導(dǎo)體3中。由所述電流所生成的交變磁場(chǎng)的曲線基本相應(yīng)于所述限定信號(hào)的曲線。圖3b示出了一個(gè)相應(yīng)的重建的限定信號(hào)，其由所述移動(dòng)設(shè)備2的探測(cè)單元21中的探測(cè)信號(hào)來(lái)生成，并具有干擾。已知的是，所述探測(cè)信號(hào)基本相應(yīng)于所述限定信號(hào)，并且 在所述限定信號(hào)與所述探測(cè)信號(hào)之間不存在值得一提的偏移。在圖3c中示出了一個(gè)參照信號(hào)，如在所述參照信號(hào)發(fā)生器23中一樣被生成。所述參照信號(hào)發(fā)生器23以與所述限定信號(hào)發(fā)生器5 —樣的方式來(lái)生成所述參照信號(hào)，使得與所述限定信號(hào)相同地來(lái)提供具有相同信號(hào)頻率的相同比特序列?？梢砸院?jiǎn)單的方式、比如通過采用線形I禹合的移位寄存器20 (Linear FeedbackShift Register,線形反饋移位寄存器)來(lái)生成偽隨機(jī)信號(hào)，這比如在圖4的電路框圖中示出?？煽闯鲇衅邆€(gè)鎖存器21、也即第一至第七鎖存器組成的一個(gè)串聯(lián)電路(寄存器電路)，這些鎖存器以移位寄存器20的形式相串聯(lián)。所述移位寄存器20通過一個(gè)時(shí)鐘信號(hào)C來(lái)提供時(shí)鐘，使得在脈沖信號(hào)C的邊緣時(shí)每個(gè)鎖存器21的輸入被施加到其輸出上。兩個(gè)鎖存器21、在此為第六和第七鎖存器的輸出被返回到一個(gè)異或門22，所述異或門的輸出與所述第一鎖存器21的輸入相連。由這樣的接線，在某一起始狀態(tài)下在所述第七鎖存器21的輸出上獲得了一個(gè)串行的128比特隨機(jī)圖樣，而不會(huì)在所述比特圖樣中得到信號(hào)圖樣的完全重復(fù)。所述偽隨機(jī)信號(hào)序列被稱為金氏碼，另外還可以利用這種電路來(lái)周期地重復(fù)128比特大的偽隨機(jī)信號(hào)序列，而不會(huì)得到一個(gè)空過程。對(duì)于偽隨機(jī)信號(hào)重要的是，在所述隨機(jī)比特圖樣周期重復(fù)的情況下，所述偽隨機(jī)信號(hào)的片段不與反相偽隨機(jī)信號(hào)的片段相一致，在所述反相偽隨機(jī)信號(hào)中偽隨機(jī)信號(hào)的邏輯電平分別是反相的。與反相偽隨機(jī)信號(hào)相一致的比特圖樣片段的長(zhǎng)度允許關(guān)于整個(gè)比特圖樣的長(zhǎng)度不超過一個(gè)預(yù)先給定的比例，因?yàn)榉駝t就不能通過相關(guān)來(lái)實(shí)現(xiàn)足夠的判別。相同構(gòu)造方式的一個(gè)示例5比特移位寄存器實(shí)現(xiàn)了分別具有31比特信號(hào)長(zhǎng)度的金氏碼。所述金氏碼比如可以借助在所述信號(hào)發(fā)生器中的所謂DIP開關(guān)來(lái)預(yù)先給定，以在所述限定信號(hào)發(fā)生器5與所述參照信號(hào)發(fā)生器23之間獨(dú)立地調(diào)諧(Abstimmung)，尤其當(dāng)多個(gè)相同構(gòu)造方式的移動(dòng)工作設(shè)備臨近地被應(yīng)用時(shí)。所述移位寄存器20越長(zhǎng)，就能夠區(qū)分越多的合適的隨機(jī)信號(hào)圖樣。原則上可以考慮許多不同的可能性來(lái)生成這種重復(fù)的隨機(jī)信號(hào)圖樣，其中這些隨機(jī)信號(hào)圖樣可以被應(yīng)用在所述的設(shè)備中。下面結(jié)合圖5的流程圖來(lái)闡述用于識(shí)別所述工作設(shè)備位于哪個(gè)區(qū)域中的所述方法。在步驟SI中由所述探測(cè)單元21接收到所述探測(cè)信號(hào)之后，在步驟S2中所述分析單元22獲得由所述探測(cè)單元21所接收到的探測(cè)信號(hào)，并在步驟S3中將其轉(zhuǎn)換為重建的限定信號(hào)。按照步驟S4，由所述參照信號(hào)發(fā)生器23來(lái)生成所述參照信號(hào)。在步驟S5中所述重建的限定信號(hào)在所述分析單元22中與由所述參照信號(hào)發(fā)生器23所生成的參照信號(hào)相關(guān)。因?yàn)樗鰠⒄招盘?hào)和所述限定信號(hào)通過相同的隨機(jī)函數(shù)被生成，尤其通過相同的硬件，比如以移位寄存器20的形式，所以所述偽隨機(jī)信號(hào)是一致的和周期性的。在采用相同振蕩器頻率來(lái)生成偽隨機(jī)信號(hào)的情況下，所述偽隨機(jī)信號(hào)從而可以被彼此相關(guān)。在步驟S6中從而詢問是否存在相關(guān)，也即所述參照信號(hào)RS和所述重建的限定信號(hào)BS是否可以相互相關(guān)(zueinander korrelieren)。如果是(選擇是)，那么所述工作設(shè)備2就調(diào)諧到所述限定信號(hào)發(fā)生器5。在步驟S7中，通過之后對(duì)相關(guān)值的檢驗(yàn)來(lái)確定所述工作設(shè)備2是否位于所述工作區(qū)域4之內(nèi)(步驟S9)或之外(步驟SlO)，這以合適的方式被信令通知，或致使實(shí)施或保持特定的功能(保持移動(dòng)方向、轉(zhuǎn)向)。如果按照步驟S6不存在相關(guān)(選擇否)，也即所述參照信號(hào)RS和所述重建的限定信號(hào)BS不能相互相關(guān)，那么就觸發(fā)一個(gè)應(yīng)急功能，比如在步驟S8中停止所述工作設(shè)備。為了進(jìn)行相關(guān)，所述參照信號(hào)和所述重建的限定信號(hào)利用一個(gè)較高的頻率被掃描，比如所述信號(hào)發(fā)生器的震蕩頻率的四倍至十倍。在圖6中作為信號(hào)的時(shí)間曲線示出了 所述重建的限定信號(hào)BS和所述參照信號(hào)RS的掃描。所述限定信號(hào)的掃描值BS(i)和所述參照信號(hào)的掃描值RS(i)為了同步而被相互比較，并根據(jù)以下的公式來(lái)確定一個(gè)互相關(guān)函數(shù)值KKF。
漢一I
KKfiH = II Jmm(I)1 ssu - r)j其中i相應(yīng)于一個(gè)掃描時(shí)間點(diǎn)。所述互相關(guān)值KKF針對(duì)多個(gè)信號(hào)偏移而被確定,其中這兩個(gè)信號(hào)相互偏移掃描時(shí)長(zhǎng)ε的整數(shù)倍，并且所述互相關(guān)值KKF被重新計(jì)算，其中所述掃描時(shí)長(zhǎng)ε表明了在掃描之間的時(shí)長(zhǎng)。如在圖7a_7c中所示，針對(duì)在所述探測(cè)信號(hào)DS與所述參照信號(hào)RS之間不同的時(shí)間偏移而得到了互相關(guān)值KKF，如在圖7a-7c中所示，其中由在所述限定信號(hào)的一個(gè)周期T期間掃描的數(shù)量N得到了 N=T/ ε。要注意的是，所述相關(guān)也可以以其他方式來(lái)計(jì)算，比如作為在某一時(shí)間點(diǎn)所述參照信號(hào)值RS與所述探測(cè)信號(hào)值DS的乘法，或者比如通過所述重建的限定信號(hào)與所述參照信號(hào)的加法以及所述加法結(jié)果緊接著平滑。所述互相關(guān)值KKF相應(yīng)于所謂的和結(jié)果，并還被稱為擊中數(shù)。因?yàn)槊慨?dāng)RS(i)和BS(i-T)是一致時(shí)，被加數(shù)就得到了值1，否則得到值O。為了獲得所述互相關(guān)值KKF的相對(duì)大小，所述加法的結(jié)果被除以掃描的數(shù)量N。如果所述移動(dòng)工作設(shè)備2位于通過所述限定導(dǎo)體3所定義的工作區(qū)域4的內(nèi)部，那么上述的相關(guān)函數(shù)就導(dǎo)致約為I的一個(gè)值。如果所述移動(dòng)工作設(shè)備2位于所述工作區(qū)域4的外部，那么由所述限定導(dǎo)體3所生成的交變磁場(chǎng)就具有一個(gè)相反的方向(180°相位偏移)，使得重建的限定信號(hào)BS與所述工作區(qū)域4的內(nèi)部相比針對(duì)相應(yīng)的信號(hào)部分而具有負(fù)的符號(hào)。在這種情況下，所述重建的限定信號(hào)與所述參照信號(hào)逆相關(guān)，并這樣就得到了為-I的互相關(guān)值。因?yàn)樵诮邮账鎏綔y(cè)信號(hào)時(shí)可能出現(xiàn)干擾，所以可能出現(xiàn)通過上述的互相關(guān)函數(shù)所確定的互相關(guān)值不是精確地等于I或-1，而是可能具有與之相偏離的值，這取決于所述偽隨機(jī)限定信號(hào)的一個(gè)或多個(gè)比特是否與偽隨機(jī)參照信號(hào)不一致。因此為了確定是否存在一個(gè)相關(guān)或逆相關(guān)，所述互相關(guān)值不是與I或-I相比較,而是檢驗(yàn)相應(yīng)的互相關(guān)值KKF是否位于I或-I的預(yù)先給定公差之內(nèi)。如果所述互相關(guān)值KKF位于所定義的公差范圍之內(nèi)，那么就確定存在關(guān)聯(lián)，并從而確定所述移動(dòng)工作設(shè)備2位于所述工作區(qū)域之內(nèi)或所述工作區(qū)域之外。在圖7a至7c中記錄了在不同時(shí)間偏移上的互相關(guān)值KKF?？煽闯觯谀骋粫r(shí)間偏移時(shí)達(dá)到所述互相關(guān)值KKF的最大值(圖6a)或最小值(圖6b)。如果能夠確定這樣一個(gè)最大值或最小值，其互相關(guān)值KKF高于由公差范圍所確定的預(yù)先給定的正相關(guān)閾值、比如O. 8或O. 9，或低于由公差范圍所確定的比如為-O. 8或-O. 9的負(fù)相關(guān)閾值，那么相應(yīng)的時(shí)間偏移就體現(xiàn)為在所述重建的限定信號(hào)BS與所述參照信號(hào)RS之間的相位偏移。 如果所確定的相關(guān)值沒有超過正相關(guān)閾值，或者所確定的互相關(guān)值KKF沒有低于負(fù)相關(guān)閾值，那么就可以確定所述限定信號(hào)BS具有與所述參照信號(hào)RS不同的另一編碼，或者沒有接收到線信號(hào)。在圖6c的圖中示出了這種情況。如果通過所述互相關(guān)KKF的狀況來(lái)確定所述偏移τ，那么現(xiàn)在就可以把在所述移動(dòng)工作設(shè)備2中所生成的參照信號(hào)RS偏移Τ，使得這兩個(gè)信號(hào)、也即所述重建的限定信號(hào)BS和所述參照信號(hào)RS是同步的。然而所述同步必須永久地被匹配，因?yàn)橛糜谛盘?hào)生成和分析的振蕩器可能不提供精確相同的基頻。這借助所謂的旁相關(guān)子(Nebenkorrelator)來(lái)進(jìn)行，以把主相關(guān)子
(Hauptkorrelator)分別偏移 k X ￡，其中 k=----3, -2, -I, O, I, 2, 3,…。對(duì)于分析，不用大的耗費(fèi)就動(dòng)用所存儲(chǔ)的兩個(gè)信號(hào)的值。所述主相關(guān)子按照以下法則來(lái)獲得
KKfiQl = -Y 'XOR(RSd)fES^iin
■>\ I^
Λ'
其中具有BS*的所述主相關(guān)子相應(yīng)于被偏移τ的原始限定信號(hào)。所述旁相關(guān)子按照以下法則來(lái)確定
HKFik ^ε) 麗fc * ι
其中 k=…-3，-2，-1,0，1,2, 3，…。為了在一個(gè)完整的周期結(jié)束之后實(shí)施了全部的相關(guān)，可能符合目的的是把各個(gè)相關(guān)函數(shù)進(jìn)行互相偏移(在此比如針對(duì)偏移k=-2)。,V-i. Ai-B
f￡f(-2)ImiRSiilSSii + 2)j Y IM (RSxi)tBSij -r 2))
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i—u￠-編通過比如借助最大值搜索或閾值觀測(cè)對(duì)來(lái)自相關(guān)子的結(jié)果的比較，可以探測(cè)所出現(xiàn)的時(shí)間偏移，并實(shí)施τ的相應(yīng)校正。所述校正可以在固定的時(shí)間點(diǎn)或者以規(guī)則的時(shí)間間隔而被實(shí)施。在所述移動(dòng)工作設(shè)備從所述工作區(qū)域的內(nèi)部過渡到所述工作區(qū)域外部的一個(gè)區(qū)域中或反過來(lái)時(shí)，也可以考慮在相關(guān)時(shí)出現(xiàn)中間值或者不達(dá)到正的或負(fù)的相關(guān)閾值。對(duì)于 這種情況，可以規(guī)定不進(jìn)行校正。由于高的掃描速率而可以容忍個(gè)別缺失。如果在一個(gè)預(yù)先給定的時(shí)間段(范圍為k)上不存在有效的相關(guān)結(jié)果，也即所述互相關(guān)值KKF在由所述相關(guān)閾值所定義的公差范圍之外，那么就如上所述重新實(shí)施過程以找到在所述重建的限定信號(hào)BS與所述參照信號(hào)RS之間的相關(guān)。如果另外也不能確定這兩個(gè)信號(hào)的相關(guān)，那么就實(shí)施相應(yīng)的應(yīng)急功能，比如關(guān)閉所述移動(dòng)工作設(shè)備，以保證整個(gè)系統(tǒng)的安全性。上述的限定系統(tǒng)也可以應(yīng)用于半自動(dòng)工作設(shè)備的運(yùn)行。其比如可以是人工移動(dòng)的割草機(jī)，一旦位于所述設(shè)備上的分析單元確定已經(jīng)離開了所述工作區(qū)域，那么就比如關(guān)閉割草機(jī)構(gòu)。除了限定工作面之外，也可以利用上述的裝置來(lái)確定所述工作設(shè)備是否位于一個(gè)區(qū)域之內(nèi)或之外，也用于把所述移動(dòng)工作設(shè)備沿著所述限定導(dǎo)體來(lái)導(dǎo)向，比如通過所述設(shè)備來(lái)跟蹤所述限定導(dǎo)體。
權(quán)利要求
1.用于尤其在移動(dòng)工作設(shè)備中識(shí)別關(guān)于定義區(qū)域(4)的位置的方法，其具有以下的步驟 -相應(yīng)于所提供的限定信號(hào)在圍繞所定義區(qū)域(4)的限定導(dǎo)體(3)中提供電流信號(hào)，其中所述限定信號(hào)(BS)相應(yīng)于偽隨機(jī)信號(hào)； -接收(SI)由所述限定導(dǎo)體(3)中的電流信號(hào)所生成的磁場(chǎng)的探測(cè)信號(hào)； -由所述探測(cè)信號(hào)來(lái)生成(S3)重建的限定信號(hào)； -提供(S4)參照信號(hào)(RS)，所述參照信號(hào)具有與所提供的限定信號(hào)(BS)相對(duì)應(yīng)的比特圖樣； -實(shí)施(S5)相關(guān)方法，以確定在所述參照信號(hào)與重建的限定信號(hào)之間的時(shí)間相關(guān)偏移，并確定在所述參照信號(hào)(RS)與重建的限定信號(hào)(BS)之間的、相互偏移了所確定的相關(guān)偏移的相關(guān)值(KKF)； -根據(jù)所確定的相關(guān)值(KKF)來(lái)確定(S7)在所定義區(qū)域(4)之內(nèi)或之外的位置。
2.用于識(shí)別關(guān)于通過交變磁場(chǎng)所定義的定義區(qū)域(4)的位置的方法，其具有以下的步驟 -接收(SI)探測(cè)信號(hào)，所述探測(cè)信號(hào)相應(yīng)于由所述交變磁場(chǎng)所感應(yīng)的電壓； -由所述探測(cè)信號(hào)來(lái)生成(S3)重建的限定信號(hào)(BS)； -提供(S4)參照信號(hào)(RS)，其中所述重建的限定信號(hào)和所述參照信號(hào)(RS)相應(yīng)于偽隨機(jī)信號(hào)； -實(shí)施(S5)相關(guān)方法，以確定在所述參照信號(hào)(RS)與重建的限定信號(hào)(BS)之間的時(shí)間相關(guān)偏移，并確定在所述參照信號(hào)(RS)與重建的限定信號(hào)(BS)之間的、相互偏移了所確定的偏移的相關(guān)值(KKF)； -根據(jù)所確定的相關(guān)值(KKF)來(lái)確定(S7)在所述區(qū)域(4)之內(nèi)或之外的位置。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的方法，其中所述偽隨機(jī)信號(hào)是具有準(zhǔn)隨機(jī)電平序列的ニ進(jìn)制信號(hào)，并相應(yīng)于周期的比特圖樣，所述比特圖樣被選擇為，使得與同樣長(zhǎng)度的反相比特圖樣序列相同的所述周期比特圖樣片段的長(zhǎng)度關(guān)于所述比特圖樣的整個(gè)長(zhǎng)度而未超過預(yù)先給定的比例。
4.根據(jù)權(quán)利要求I至3之一所述的方法，其中所述限定信號(hào)(BS)相應(yīng)于金氏碼。
5.根據(jù)權(quán)利要求I至4之一所述的方法，其中在所述參照信號(hào)(RS)與所述重建的限定信號(hào)(BS)之間的時(shí)間相關(guān)偏移被確定，其方式是，確定在不同時(shí)間偏移時(shí)的多個(gè)相關(guān)值(KKF)，并在數(shù)值上最大的相關(guān)值(KKF)時(shí)把時(shí)間相關(guān)偏移確定作為所述時(shí)間偏移。
6.根據(jù)權(quán)利要求I至5之一所述的方法，其中所述相關(guān)值(KKF)借助互相關(guān)函數(shù)、通過所述重建的限定信號(hào)(BS)的掃描值與所述參照信號(hào)(RS)的時(shí)間值的加法或乘法而被確定。
7.設(shè)備(2)，尤其移動(dòng)工作設(shè)備，其包含有 -探測(cè)單元(21)，其用于接收由所述限定導(dǎo)體(3)中的電流信號(hào)所生成的磁場(chǎng)的探測(cè)信號(hào); -參照信號(hào)發(fā)生器(23)，其用于提供參照信號(hào)(RS)，所述參照信號(hào)具有與所提供的限定信號(hào)(BS)相對(duì)應(yīng)的比特圖樣； -分析單元(22)，其構(gòu)造-用于由所述探測(cè)信號(hào)來(lái)生成重建的限定信號(hào)(BS)， -用于實(shí)施相關(guān)方法，以確定在所述參照信號(hào)(RS)與重建的限定信號(hào)(BS)之間的時(shí)間相關(guān)偏移，并確定在所述參照信號(hào)(RS)與重建的限定信號(hào)(BS)之間的、相互偏移了所確定的偏移的相關(guān)值(KKF);以及 -用于根據(jù)所確定的相關(guān)值(KKF)來(lái)確定在所述區(qū)域(4)之內(nèi)或之外的位置。
8.用于相應(yīng)于所提供的限定信號(hào)(BS)在限定導(dǎo)體(3)中提供電流信號(hào)的限定信號(hào)發(fā)生器(5)，其中所述限定導(dǎo)體圍繞定義的區(qū)域(4)，其中所述限定信號(hào)(BS)相應(yīng)于偽隨機(jī)信號(hào)。
9.用于識(shí)別關(guān)于區(qū)域(4)的位置的系統(tǒng)，其包括 -圍繞所述區(qū)域(4)的限定導(dǎo)體(3)；-根據(jù)權(quán)利要求7所述的設(shè)備(2)，以及 -根據(jù)權(quán)利要求8所述的限定信號(hào)發(fā)生器(5)，其用于把電流信號(hào)施加到所述限定導(dǎo)體(3)中。
10.計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品，其包含有程序代碼，當(dāng)所述程序代碼在數(shù)據(jù)處理単元上執(zhí)行吋，那 么就實(shí)施根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法。
11.根據(jù)權(quán)利要求9所述的系統(tǒng)在移動(dòng)工作設(shè)備中的應(yīng)用，其中僅允許所述移動(dòng)工作設(shè)備在所述區(qū)域(4)之內(nèi)移動(dòng)，并且其中在到達(dá)所述限定導(dǎo)體(3)時(shí)實(shí)施所述移動(dòng)工作設(shè)備的方向變化。
12.根據(jù)權(quán)利要求9所述的系統(tǒng)在監(jiān)控設(shè)備中的應(yīng)用，其中在離開所述區(qū)域時(shí)就觸發(fā)所述監(jiān)控設(shè)備的功能。
13.根據(jù)權(quán)利要求9所述的系統(tǒng)在跟蹤設(shè)備中的應(yīng)用，其中如果所述跟蹤設(shè)備的位置被識(shí)別為在所述區(qū)域之內(nèi)或之外，那么所述跟蹤設(shè)備就實(shí)施向所述限定導(dǎo)體方向的方向改變。
全文摘要
本發(fā)明涉及用于尤其在一種移動(dòng)工作設(shè)備中識(shí)別關(guān)于一個(gè)定義區(qū)域(4)的位置的一種方法，其具有以下的步驟相應(yīng)于所提供的限定信號(hào)在圍繞所定義區(qū)域(4)的限定導(dǎo)體(3)中提供(S1)電流信號(hào)，其中所述限定信號(hào)(BS)相應(yīng)于偽隨機(jī)信號(hào)；接收(S3)由所述限定導(dǎo)體(3)中的電流信號(hào)所生成的磁場(chǎng)的探測(cè)信號(hào)；由所述探測(cè)信號(hào)來(lái)生成一個(gè)重建的限定信號(hào)；提供(S4)一個(gè)參照信號(hào)(RS)，所述參照信號(hào)具有與所提供的限定信號(hào)(BS)相對(duì)應(yīng)的比特圖樣；-實(shí)施(S5)一種相關(guān)方法，以確定在所述參照信號(hào)與重建的限定信號(hào)之間的時(shí)間相關(guān)偏移，并確定在所述參照信號(hào)(RS)與重建的限定信號(hào)(BS)之間的、相互偏移了所確定的相關(guān)偏移的一個(gè)相關(guān)值(KKF)；根據(jù)所確定的相關(guān)值(KKF)來(lái)確定(S7)在所定義區(qū)域(4)之內(nèi)或之外的一個(gè)位置。
文檔編號(hào)G08B21/02GK102859458SQ201180021277
公開日2013年1月2日 申請(qǐng)日期2011年2月28日 優(yōu)先權(quán)日2010年4月27日
發(fā)明者S.佩特雷特, A.阿爾貝特 申請(qǐng)人:羅伯特·博世有限公司