自动工作系统及其控制方法及自动行走设备技术领域
本发明涉及一种自动工作系统，特别是一种控制自动行走设备在工作区域内工作
的系统。
本发明涉及一种控制方法，特别是一种控制自动行走设备在工作区域内工作的控
制方法。
本发明涉及一种自动行走设备，特别是一种自动在工作区域内工作及行走的自动
行走设备。
背景技术
随着科学技术的发展，智能的自动行走设备为人们所熟知，由于自动行走设备可
以自动预先设置的程序执行预先设置的相关任务，无须人为的操作与干预，因此在工业应
用及家居产品上的应用非常广泛。工业上的应用如执行各种功能的机器人，家居产品上的
应用如割草机、吸尘器等，这些智能的自动行走设备极大地节省了人们的时间，给工业生产
及家居生活都带来了极大的便利。
这种自动行走设备通常应该自动地在一个预设的工作区域内移动，而不离开预设
的工作区域。预设的工作区域的外边界通常采用可以通过电气的边界线来确定。边界线通
常为普通的电线。
对工作区域的外边界进行标记的边界线流过电流。所产生的电场或磁场可以被所
述自动行走设备中的适当传感器而被探测，探测所得的信号再传输给自动行走设备内置的
控制器，控制器将所得的信号与内存中预置的判断条件相比较，从而得出自动行走设备是
否处在工作区域内。
如图1所示，在一种简单的实施中，自动工作系统包括信号发生装置80’，与信号发
生装置电性连接的边界线50’，以及自动行走设备10’。边界线50’规划出由边界线50’围绕
而成的工作区域30’和位于边界线50’圈外的非工作区域70’。信号发生装置80’产生如图2
所示的周期性的电流信号SS。电流信号SS流经边界线50’时会产生以边界线50’为中心变化
的电磁场90’。在任一时刻，电磁场90’的极性在工作区域30’和非工作区域70’都是相反的。
自动行走设备10’进一步包括信号检测装置20’和控制器190’(图中未示出)。信号
检测装置20’通常为感应线圈，所述感应线圈感应变化的电磁场90’而产生检测信号SJ’，如
交流电压或交流电流。控制器190’接收所述检测信号SJ’，并将该检测信号SJ’与预置的阈
值进行比较，当电压或电流的幅值超过阈值时，控制器190’给自动行走设备10’指示离开工
作区域的边界线50’。当自动工作设备越过边界线50’而进入非工作区域70’内时，由于磁场
90’的极性发生反转，信号检测装置110’所感应的检测信号SJ’的相位也随之发生反转。控
制器190’通过识别检测信号SJ’的相位与预置的相位方向不一样，从而判断自动工作设备
处于非工作区域70’内。
在实际工作场景中，自动工作设备10’上必然会设有驱动自动工作设备行走的电
机或/和驱动自动工作设备进行割草或除尘等工作部件工作的电机，该电机的运转会产生
一电磁场。该电磁场也会被信号检测装置110’所感应，而产生电压或电流信号。因此，控制
器190’所接收到的检测信号SJ’实际上包含了由电机所带来的干扰信号。控制器190’采用
已被干扰过的检测信号SJ’进行判断和控制时，经常会将内外判断错以及发出不合实际状
况的控制指令。
在实际工作场景中，当存在相邻的不同工作区域时，不同工作区域边界线所产生
的电磁场会相互交叉。因此，在各自工作区域内的自动工作设备所感应得到的检测信号，必
然包含了与其相邻的电磁场所带来的干扰。因此，各自的控制器190’所接收到的检测信号
SJ’实际上包含了由相邻工作区域内的电磁场所带来的干扰信号。控制器190’采用已被干
扰过的检测信号SJ’进行判断和控制时，经常会将内外判断错以及发出不合实际状况的控
制指令。
在实际工作场景中，自动工作设备10’必然是处于自由空间内工作，而自由空间内
会存在有各类无线电设备或其他类型设备所发出的各种各样的电磁波。也许在某一时刻某
一特定的电磁波信号，就能被信号检测装置110’所感应。因此，控制器190’所接收到的检测
信号SJ’实际上包含了自由空间内的电磁波所带来的干扰信号。控制器190’采用已被干扰
过的检测信号SJ’进行判断和控制时，经常会将内外判断错以及发出不合实际状况的控制
指令。
因此，为了避免由于噪声干扰而产生的误判问题，为了使得控制器能够发出更准
确的控制指令，必须设计一种能够有效排除或降低上述各类干扰噪声的控制方法以及应用
该控制方法的自动工作系统。
发明内容
本发明解决的技术问题为：提供一种能够排除或降低干扰信号的自动工作系统及
控制方法。
为解决上述技术问题，本发明的技术方案是：一种自动工作系统的控制方法，包括
如下步骤：提供用于产生电流信号的信号发生装置，所述电流信号流经边界线生成电磁场；
提供自动行走设备，所述自动行走设备具有多个用于检测所述电磁场的检测装置；所述多
个检测装置检测所述电磁场，分别生成相应的多个检测信号；将所述多个检测信号进行互
乘处理而生成乘积信号，所述乘积信号的方向与所述多个检测信号中的其中一个检测信号
的方向保持相同；通过所述乘积信号确定第一信号点和第二信号点；基于第一信号点与第
二信号点的参数生成特征值，将所述特征值与预设阈值进行比较，根据比较结果，判断所述
的其中一个检测信号是否受到噪声干扰。
优选的，所述多个检测装置包括第一检测装置和第二检测装置；所述第一检测装
置和所述第二检测装置检测所述电磁场，分别生成第一检测信号和第二检测信号；将第一
检测信号和第二检测信号进行相乘处理而生成乘积信号，所述乘积信号的方向与所述第一
检测信号的方向保持相同；所述其中一个检测信号为第一检测信号。
优选的，所述第一信号点为所述乘积信号的最大值点的位置对应在第一检测信号
上的点；所述第二信号点为所述乘积信号的最小值点的位置对应在第一检测信号上的点
优选的，所述第一信号点为所述乘积信号的最大值点的位置对应在第二检测信号
上的点；所述第二信号点为所述乘积信号的最小值点的位置对应在第二检测信号上的点。
优选的，所述第一信号点为所述乘积信号的最大值点；所述第二信号点为所述乘
积信号的最小值点。
优选的，所述特征值包括第一信号点的幅值，定义该幅值为峰值；所述特征值还包
括第二信号点的幅值，定义该幅值为谷值；所述预设阈值包括门限值；将所述峰值与所述谷
值的绝对值分别与所述门限值进行比较，若所述峰值和所述谷值的绝对值都大于等于所述
门限值，则判断所述第一检测信号未受到噪声干扰，否则，判断所述第一检测信号受到噪声
干扰。
优选的，所述特征值包括第一信号点与第二信号点的时间之差，定义为峰谷时差；
所述预设阈值包括区间下限值和区间上限值；当所述峰值和所述谷值的绝对值都大于等于
所述门限值之后，将所述峰谷时差与所述区间下限值和区间上限值进行比较，若所述峰谷
时差大于等于区间下限值且小于等于区间上限值，则判断所述第一检测信号未受到干扰，
否则，判断所述第一检测信号受到噪声干扰。
优选的，所述特征值包括第一信号点与第二信号点的时间之差，定义为峰谷时差；
所述预设阈值包括区间下限值和区间上限值；将所述峰谷时差与所述区间下限值和区间上
限值进行比较，若所述峰谷时差大于等于区间下限值且小于等于区间上限值，则判断所述
第一检测信号未受到干扰，否则，判断所述第一检测信号受到噪声干扰。
优选的，所述区间下限值和区间上限值的取值范围基于所述电流信号的周期。
优选的，所述特征值包括第一信号点与第二信号点的幅值之差，定义为峰谷幅差；
所述预设阈值包括幅度值；当所述峰谷时差大于等于区间下限值且小于等于区间上限值
时，将所述峰谷差值与所述幅度值进行比较，若所述峰谷幅差小于等于所述幅度值，则判断
所述第一检测信号未受到噪声干扰，否则，判断所述第一检测信号受到噪声干扰。
优选的，所述特征值包括第一信号点与第二信号点的幅值之差，定义为峰谷幅差；
所述预设阈值包括幅度值；将所述峰谷差值与所述幅度值进行比较，若所述峰谷幅差小于
等于所述幅度值，则判断所述第一检测信号未受到噪声干扰，否则，判断所述第一检测信号
受到噪声干扰。
优选的，若所述第一检测信号未受到噪声干扰，则比较所述第一信号点与所述第
二信号点的时间顺序关系，判断生成第一检测信号的第一检测装置与所述边界线围成的工
作区域的内外关系。
优选的，保持所述乘积信号的方向与所述第一检测信号方向相同的方法为：先对
第二检测信号取绝对值，再将第二检测信号的绝对值与所述第一检测信号进行相乘，而生
成乘积信号。
优选的，将所述第一检测信号与第二检测信号进行模数转换后，再进行相乘处理。
优选的，所述特征值包括所述乘积信号最大值处所对应的位置坐标索引，且定义
该索引为大值索引；所述特征值还包括所述乘积信号最小值处所对应的位置坐标索引，且
定义该索引为小值索引。
优选的，所述特征值包括所述第一检测信号在所述大值索引处的幅值，定义为峰
值；所述特征值还包括所述第一检测信号在所述小值索引处的幅值，定义为谷值。
优选的，将所述乘积信号进行最优滤波后，再基于最优滤波后的乘积信号确定第
一信号点和第二信号点。
优选的，所述最优滤波的最优滤波核与所述信号发生装置产生的电流信号相关
联。
优选的，所述最优滤波的最优滤波核为所述检测装置在边界线规划的工作区域内
所检测得到的检测信号。
本发明还提供一种技术方案，一种自动工作系统，包括：信号发生装置，用于产生
电流信号；边界线，与所述信号发生装置形成电回路，所述电流信号流经所述边界线产生电
磁场；自动行走设备，在所述边界线规划的工作区域内自动行走及工作；所述自动行走设备
包括处理器、控制器以及用于检测所述电磁场的多个检测装置；所述多个检测装置检测所
述电磁场，分别生成相应的多个检测信号；所述处理器接收所述多个检测信号，并且将多个
检测信号进行互乘处理而生成乘积信号，所述乘积信号的方向与所述多个检测信号中的其
中一个检测信号保持相同；通过所述乘积信号确定第一信号点和第二信号点；基于第一信
号点与第二信号点的参数生成特征值，将所述特征值与预设阈值进行比较，产生比较结果，
并且将该比较结果传输给所述控制器；所述控制器根据所述比较结果，判断所述其中一个
检测信号是否受到噪声干扰。
优选的，所述多个检测装置包括第一检测装置和第二检测装置；所述第一检测装
置和第二检测装置检测所述电磁场，分别生成第一检测信号和第二检测信号；所述处理器
接收所述第一检测信号和第二检测信号，并且将第一检测信号和第二检测信号进行相乘处
理而生成乘积信号，所述乘积信号的方向与所述第一检测信号保持相同；所述其中一个检
测信号为第一检测信号。
优选的，所述第一信号点为所述乘积信号的最大值点的位置对应在第一检测信号
上的点；所述第二信号点为所述乘积信号的最小值点的位置对应在第一检测信号上的点。
优选的，所述第一信号点为所述乘积信号的最大值点的位置对应在第二检测信号
上的点；所述第二信号点为所述乘积信号的最小值点的位置对应在第二检测信号上的点。
优选的，所述第一信号点为所述乘积信号的最大值点；所述第二信号点为所述乘
积信号的最小值点。
优选的，所述特征值包括第一信号点的幅值，定义该幅值为峰值；所述特征值还包
括第二信号点的幅值，定义该幅值为谷值；所述预设阈值包括门限值；将所述峰值与所述谷
值的绝对值分别与所述门限值进行比较，若所述峰值和所述谷值的绝对值都大于等于所述
门限值，则判断所述第一检测信号未受到噪声干扰，否则，判断所述第一检测信号已受到噪
声干扰。
优选的，所述特征值包括第一信号点与第二信号点的时间之差，定义为峰谷时差；
所述预设阈值包括区间下限值和区间上限值；将所述峰谷时差与所述区间下限值和区间上
限值进行比较，若所述峰谷时差大于等于区间下限值且小于等于区间上限值，则判断所述
第一检测信号未受到干扰，否则，判断所述第一检测信号受到噪声干扰。
优选的，所述区间下限值和区间上限值的取值范围基于所述电流信号的周期。
优选的，所述特征值包括第一信号点与第二信号点的幅值之差，定义为峰谷幅差；
所述预设阈值包括幅度值；将所述峰谷差值与所述幅度值进行比较，若所述峰谷幅差小于
等于所述幅度值，则判断所述第一检测信号未受到噪声干扰，否则，判断所述第一检测信号
已受到噪声干扰。
优选的，将所述第一检测信号与第二检测信号进行模数转换后，再进行相乘处理。
优选的，保持所述乘积信号的方向与所述第一检测信号方向相同的方法为：先对
第二检测信号取绝对值，再将第二检测信号的绝对值与所述第一检测信号进行相乘，而生
成乘积信号。
优选的，当所述控制器判断所述第一检测信号未受到噪声干扰时，所述处理器比
较所述第一信号点与所述第二信号点的时间顺序关系，判断生成第一检测信号的第一检测
装置与所述边界线围成的工作区域的内外关系。
优选的，所述控制器依据所述第一检测装置与所述边界线围成的工作区域的内外
关系而发出相应控制指令，控制所述自动行走设备的行走方向。
优选的，当所述控制器判断所述第一检测信号受到噪声干扰时，所述控制器判断
该处理周期内未收到有效信号。
优选的，所述处理器还包括最优滤波器，将所述乘积信号进行最优滤波后，再基于
最优滤波后的乘积信号确定第一信号点和第二信号点。
优选的，所述最优滤波器的最优滤波核与所述信号发生装置产生的电流信号相关
联。
优选的，所述最优滤波器的最优滤波核为所述检测装置在边界线规划的工作区域
内所检测得到的检测信号。
本发明还提供一种技术方案，一种自动行走设备，在边界线规划的工作区域内自
动行走及工作，所述自动行走设备包括：处理器、控制器和用于检测边界线的多个检测装
置；所述多个检测装置检测所述边界线，分别生成多个检测信号；所述处理器接收所述多个
检测信号，并且将多个检测信号进行互乘处理而生成乘积信号，所述乘积信号的方向与所
述多个检测信号中的其中一个检测信号保持相同；通过所述乘积信号确定第一信号点和第
二信号点；基于所述第一信号点与第二信号点的参数生成特征值，将所述特征值与预设阈
值进行比较，产生比较结果，并且将该比较结果传输给所述控制器；所述控制器根据所述比
较结果，判断所述其中一个检测信号是否受到噪声干扰。
优选的，所述多个检测装置包括第一检测装置和第二检测装置，所述第一检测装
置和所述第二检测装置检测所述边界线，分别生成第一检测信号和第二检测信号；所述处
理器接收所述第一检测信号和第二检测信号，并且将第一检测信号与第二检测信号进行相
乘处理而生成乘积信号，所述乘积信号的方向与所述第一检测信号保持相同；所述其中一
个检测信号为第一检测信号。
优选的，所述第一检测装置和所述第二检测装置关于所述自动行走设备的中轴线
对称。
优选的，所述第一检测装置和所述第二检测装置之间的横向距离大于等于80毫
米。
优选的，所述第一检测装置和所述第二检测装置分别位于所述自动行走设备的电
机的不同侧。
本发明还提供一种技术方案，一种自动工作系统的控制方法，包括如下步骤：提供
用于产生电流信号的信号发生装置，所述电流信号流经边界线生成电磁场；提供自动行走
设备，所述自动行走设备具有用于检测所述电磁场的多个检测装置；所述多个检测装置检
测所述电磁场而生成相应的多个检测信号；将所述多个检测信号进行互乘而生成乘积信
号；基于所述乘积信号，判断所述多个检测信号中的其中一个检测信号是否受到噪声干扰。
优选的，基于所述乘积信号确定第一信号点和第二信号点，基于所述第一信号点
的参数和所述第二信号点的参数生成特征值，将所述特征值与预设阈值进行比较，根据比
较结果，判断所述多个检测信号中的其中一个检测信号是否受到噪声干扰。
优选的，基于所述乘积信号，滤除特定强度值以下的信号，根据所述滤除结果判断
所述多个检测信号中的其中一个检测信号是否受到噪声干扰。
本发明还提供一种技术方案，一种自动工作系统，包括：信号发生装置，用于产生
电流信号；边界线，与所述信号发生装置形成电回路，所述电流信号流经所述边界线产生电
磁场；自动行走设备，在所述边界线规划的工作区域内自动行走及工作；所述自动行走设备
包括处理器、控制器以及用于检测所述电磁场的多个检测装置；所述多个检测装置检测所
述电磁场，分别生成相应的多个检测信号；所述处理器接收所述多个检测信号，并且将多个
检测信号进行互乘处理而生成乘积信号；所述控制器基于所述乘积信号，判断所述多个检
测信号中的其中一个检测信号是否受到噪声干扰。
本发明还提供一种技术方案，一种自动行走设备，在边界线规划的工作区域内自
动行走及工作，所述自动行走设备包括：处理器、控制器和用于检测边界线的多个检测装
置；所述多个检测装置检测所述边界线，分别生成相应的多个检测信号；所述处理器接收所
述多个检测信号，并且将多个检测信号进行互乘处理而生成乘积信号；所述控制器基于所
述乘积信号，判断所述多个检测信号中的其中一个检测信号是否受到干扰。
本发明的有益效果为：通过对所检测的信号进行有效信号识别，从而有效地去除
由环境及电机所带来的信号干扰，提高了自动工作系统的抗干扰能力。有效信号识别控制
算法包括相乘步骤、对应步骤及比较判断步骤，该有效信号识别控制算法不仅有效而且简
单。通过将所检测得到的信号进行数字化处理后再进行有效信号识别过程，不仅提高了自
动工作系统的效率而且还降低了识别有效信号的硬件实现难度。
附图说明
以上所述的本发明解决的技术问题、技术方案以及有益效果可以通过下面的能够
实现本发明的较佳的具体实施例的详细描述，同时结合附图描述而清楚地获得。
附图以及说明书中的相同的标号和符号用于代表相同的或者等同的元件。
图1为现有技术中自动工作系统的示意图；
图2为图1所示自动工作系统中电流信号的示意图；
图3为本申请一较佳实施例的自动工作系统的示意图；
图4为图2所示自动工作系统的一较佳实施例的自动行走设备的模块示意图；
图5为模数转换过程的信号波形示意图；
图6为本申请一较佳实施例的去噪算法步骤框图；
图7为图6所示步骤框图中步骤一的具体乘积流程图；
图8为本申请一较佳实施例按照图7步骤处理过程的信号波形示意图；
图9为图6所示步骤框图中步骤二的具体对应流程图；
图10为图6所示步骤框图中步骤三的具体判断有效信号第一实施例的流程图；
图11为图6所示步骤框图中步骤三的具体判断有效信号第二实施例的流程图；
图12为图6所示步骤框图中步骤三的具体判断有效信号第三实施例的流程图；
图13为图6所示步骤框图中步骤三的具体判断有效信号第四实施例的流程图；
图14为图6所述步骤框图中的步骤四的具体判断内外的流程图；
图15为与图6所示步骤框图相对应的具体流程图；
图16为本申请一较佳实施例在实际工作场景中的检测信号波形示意图及经过相
乘步骤后的波形示意图；
图17为本申请另一优选实施例的去噪算法步骤框图；
图18与图17所示步骤框图相对应的具体流程图；
图19为本申请另一实施例的去噪算法步骤框图。
具体实施方式
有关本发明的详细说明和技术内容，配合附图说明如下，然而所附附图仅提供参
考与说明，并非用来对本发明加以限制。
图3所示的自动工作系统包括信号发生装置80、自动行走设备10、边界线50，且信
号发生装置80与边界线50电性连接。信号发生装置80产生如图2所述的电流信号SS发送给
边界线50，电流信号SS流经边界线50时产生变化的电磁场90。如本领域技术人员所知，电流
信号SS也可以不采用图2所示的周期性脉冲电压信号，而改为采用其他类型能产生变化磁
场的信号形式。边界线50用于将特定区域划分为内外两个区域，其中位于边界线50内的范
围定义为工作区域30，位于边界线50外范围定义为非工作区域70。
自动行走设备10可以智能割草机或清洁机器人等自动、半自动机器。在本实施例
中，自动行走设备10为智能割草机。如图3所示，自动行走设备10包括壳体102、位于壳体102
底部的若干轮子104，位于壳体102内部的电机106(图中未示出)，控制自动工作设备10自动
工作及自动行走的控制器190(图中未示出)。如本领域技术人员所知，电机106的数量可以
为一个也可以为多个，电机106用来驱动轮子104移动或者用来驱动自动行走设备10的工作
部件(图中未示出)进行割草工作。
此处定义自动行走设备10的正常行走方向为自动行走设备10的前方，与前方相对
的一方为自动行走设备10的后方，基于定义的自动行走设备10的前、后方向，自动行走设备
10还包括位于前、后方之间的左、右两侧。
自动行走设备10包括至少两个用于检测电磁场90的检测装置。在本实施例中，如
图3所示，自动行走设备包括第一检测装置1101和第二检测装置1102。第一检测装置1101和
第二检测装置1102分别感应磁场90的变化而生成第一检测信号SJ1和第二检测信号SJ2。在
该实施例中，第一检测装置1101与第二检测装置1102具体为电感线圈。当然，自动行走设备
10也可以设置多个检测装置，多个检测装置检测电磁场90分别生成多个相应的检测信号。
为了更好地感应电磁场90的变化，电感线圈通常是垂直设置在自动行走设备10上
的，使得电感线圈所感应电磁场90的有效面积最大，该有效面积指与磁场方向垂直的面积。
当然，电感线圈也可以非垂直地设置在自动行走设备10上，如呈75°、45°等不同的夹角设置
在自动行走设备10上。无论该电感线圈以何种角度设置在自动行走设备10上，只需保证该
电感线圈存在有效面积，能够感应产生检测信号即可。
在本实施例中，第一检测装置1101和第二检测装置1102分别位于自动行走设备10
中轴线Y左右两侧，具体如关于中轴线Y左右对称。当然，第一检测装置1101和第二检测装置
1102也可以位于自动行走设备10其他位置。当自动行走设备10具有两个充电对接端子时，
第一检测装置1101和第二检测装置1102的位置关于两个充电对接端子的中轴线对称。第一
检测装置1101和第二检测装置1102分别位于电机106的异侧，具体如：第一检测装置1101位
于电机106的右侧，而第二检测装置1102位于电机106的左侧。当自动行走设备10设有多于
两个检测装置时，只有其中一个检测装置与其他检测装置位于电机106的不同侧即可。
当自动行走设备10包括两个以上的检测装置时，各个检测装置在自动行走设备10
上的具体位置，可以有多种选择。具体地，当自动行走设备10包括3个检测装置时，其中两个
检测装置分别位于对称轴的左右两侧，另一个检测装置位于对称轴的某一点上。具体的位
置设置的实施例过多，本文不再赘述。下文以自动行走设备10具有两个检测装置为实施例
进行详细地介绍。
为了避免模拟信号处理过程的复杂性，本实施例对检测得到的检测信号进行模数
转换，然后再采用数字信号处理器进行去噪处理。如本领域技术人员所知，如果不进行模数
转换，本实施例中的去噪处理过程也可以利用相应的硬件电路实现。
如图4所示，自动行走设备10进一步包括与第一检测装置1101电性连接的第一调
节电路1301，与第二检测装置1102电性连接的第二调节电路1302，分别与第一调节电路
1301和第二调节电路1302电性连接的一个差分模数转换器170，与差分模数转换器170电性
连接的处理器150。
第一调节电路1301对第一检测装置1101传输过来的第一检测信号SJ1进行放大处
理得到第一调节信号ST1，以使得第一调节信号ST1符合差分模数转换器170的输入要求。
第二调节电路1302对第二检测装置1102传输过来的第二检测信号SJ2进行放大处
理得到第二调节信号ST2，以使得第二调节信号ST1符合差分模数转换器170的输入要求。
第一调节电路1301和第二调节电路1302内置的放大参数是一样的，以保证所得到
第一调节信号ST1与第二调节信号ST2之间的对应关系等同于第一检测信号SJ1与第二检测
信号SJ2之间的对应关系。
为了获取更好的精度，在本实施例采用了差分模数转换器170分别对第一调节信
号ST1与第二调节信号ST2进行模数转换。如本领域技术人员所知，也可以采用两个参数一
样的模数转换器分别对第一调节信号ST1与第二调节信号ST2进行模数转换。在该实施例
中，所选用的模数转换的采样频率为50KHz。如本领域技术人员所知，采样频率也可以为其
他数值，该采样频率不构成对本发明的限制。
经过差分数模转换器170之后，第一调节信号ST1和第二调节信号ST2分别转换为
第一数字信号SD1和第二数字信号SD2。差分模数转换器170将第一数字信号SD1和第二数字
信号SD2传输给处理器150进行下一步去噪处理。在该实施例中，差分数模转换器170还包含
一个用于存储第一数字信号SD1和/或第二数字信号SD2的内存1702。如本领域技术人员所
知，也可以选用不包含内存的差分数模转换器，而选用包含内存空间的微处理器，只需将第
一数字信号SD1和/或第二数字信号SD2存储于微处理器内即可。
处理器150接收到第一数字信号SD1和第二数字信号SD2后，按照内置的去噪控制
算法对所接收到的数字信号进行处理，并且将处理所得的结果传输给控制器190。处理所得
的结果包括第一检测装置1101是否检测到有效信号，第二检测装置1102是否检测到有效信
号，第一检测装置1101是否处于工作区域30内，第二检测装置1102是否处于工作区域30内。
控制器190基于处理所得的结果对自动工作设备发出相应的控制指令。例如，当第
一检测装置1101与第二检测装置1102都没检测到有效信号，则控制器190不发出任何行动
指令，使得自动工作设备10不再行走；当第一检测装置1101处于工作区域30内而第二检测
装置1102处于非工作区域70内，若自动工作设备正在工作模式，则控制器190发出向左转并
前进的命令，若自动工作设备正在回归模式，则控制器190发出维持原方向继续前进的命
令。具体的控制指令，根据处理所得的结果不同，用户或者设计者可以自我设计，因此，不再
赘述其中的逻辑。
以下具体地介绍，处理器150和控制器190所执行的去噪控制算法。
由于在实际场景中，干扰信号(即本文中所述的噪声)是随机的，具有不确定性。因
此，本文在介绍去噪控制算法过程时，仅仅采用一个假设的理想信号对算法的具体过程加
以说明。图示中的信号波形并不是实际场景中所获得的信号，图示波形内容不够成对本发
明的限制。图中仅呈现在一个处理周期内的信号波形。
由于对第一数字信号SD1和第二数字信号SD2的去噪控制算法流程是类似的，因
此，在本文中仅以对第一数字信号SD1的处理过程作为举例说明，即仅对第一检测信号SJ1
的有效性及第一检测装置1101处于工作区域30的内外进行判断。
第一调节电路1301输出的第一调节信号ST1如图5(a)所示，经过差分模数转换器
170采样后变为如图5(b)所示的第一数字信号SD1。如图5(a)与图5(b)所示，第一数字信号
SD1维持了第一调节信号ST1的物理特性，如信号周期、信号幅值、信号相位等特性。在该转
换过程中，第一调节信号ST1的时间特性t对应成了第一数字信号SD1的索引特性i。
同理，第二调节电路1302输出的第二调节信号ST2如图5(c)所示，经过差分模数转
换器170采样后变为如图5(d)所示的第二数字信号SD2。如图5(c)与图5(d)所示，第二数字
信号SD2维持了第二调节信号ST2的物理特性，如信号周期、信号幅值、信号相位等特性。在
该转换过程中，第二调节信号ST2的时间特性t对应成了第二数字信号SD2的索引特性i。
具体的去噪控制算法步骤如图6所示，
步骤T1：对所获得的数字信号进行相乘步骤获得一个乘积信号SM。在该步骤中，乘
积信号SM的方向与第一数字信号SD1的方向保持相同。该步骤内的具体细节，文中后续阐
述。
步骤T2：通过乘积信号SM进行对应取值步骤。在该步骤中，通过乘积信号SM确定第
一信号点S_Point1和第二信号点S_Point1。基于第一信号点S_Point1与第二信号点S_
Point1的参数生成特征值，将所述特征值与预设阈值进行比较，根据判断结果，判断所述第
一检测信号是否受到噪声干扰。该步骤内的具体细节，文中后续阐述。
步骤T3：将步骤T2中所获得的特征值与自动行走设备10中预设的阈值进行比较，
从而判断第一检测信号SJ1是否受到噪声干扰，即是否为有效信号。该步骤内的具体细节，
文中后续阐述。若判断为有效信号，则进入步骤T4；若判断为无效信号，则进入步骤T5。
步骤T4：继续判断第一检测装置1101是在工作区域30内或外。
步骤T5：根据步骤T3和步骤T4所判断的情况，传输不同的结果给控制器80。
在进行步骤T1之前，也可以增加一步放大步骤，即分别对第一数字信号SD1和第二
数字信号SD2进行放大处理。
电磁场90的产生及变化特性，因不同的电流信号SS而有所不同。本实施例中的去
噪算法的流程，不受具体电流信号SS的变化而影响。请参考图5，信号检测装置是在不停地
检测电磁场90以产生相应的检测信号。因此，从时间轴上看，检测信号、调节信号、数字信号
都是持续不断地在更新和变化的。差分模数转换器170的内存1702是存储一个时间段内的
信号作为去噪控制算法中的数据的。在实际的工作场景中，本实施例所选的差分模数转换
器170的采样频率为50KHz,即每隔20us对第一调节信号ST1采样一次获得一个对应的数字
幅值。根据内存1702的容量，每一次可以存储700个数值点，对应到时间上即为14ms。因此，
本实施例中，去噪控制算法的处理周期为14ms，即数字信号对应的索引周期为700个点。如
本领域技术人员所知，该处理周期可以根据所选用的硬件或者加入限制条件而发生变化。
因此，该处理周期并不构成对本发明的限制。
如文中前面提到，模拟信号的时间特性t与数字信号的索引特性i存在一一对应的
关系。在实际工作场景中，本实施例的时间特性t与索引特性i的对应关系如下表所示：
表一、时间特性t与索引特性i之间的对应关系
t/us
0
20
40
60
80
100
120
.......................
139960
13980
14000
i/点
0
1
2
3
4
5
6
.......................
698
699
700
如图7所示，信号相乘步骤T1还包括以下两个步骤：
步骤T11：在处理周期内，对第二数字信号SD2的每一点进行取绝对值处理，即|SD2
[i]|＝abs(SD2[i])。具体的示意过程，如图8所示。图8(a)为第二数字信号SD2的波形示意
图，图8(b)为对第二数字信号SD2取绝对值后的波形示意图。
步骤T12：在处理周期内，将第一数字信号SD1的每一点与对应该点的第二数字信
号绝对值|SD2|进行乘积运算获得乘积信号SM,即SM[i]＝SD1[i]×|SD2[i]|。具体的示意
过程，如图8所示。将图8(b)中的第二数字信号绝对值|SD2|与图8(c)中的第一数字信号SD1
在相对应的索引点上的值进行相乘运算，获得如图8(d)中所示的乘积信号SM。如图8(d)所
示，可知该乘积运算所获得乘积信号SM的方向与第一数字信号的方向相同。SM的幅值大小
是用第二数字信号SD2的幅值绝对值与第一数字信号幅值乘积获得的。因此，乘积信号SM包
含了第一数字信号SD1的相位信息，及同时包含了第一数字信号SD1与第二数字信号SD2的
幅值信息。
在本实施例中，采用对第二数字信号SD2取绝对值的方式，使得乘积信号SM的方向
与第一数字信号SD1的方向保持相同。当然，本领域技术人员也可以采用其他方式达到该目
的。
在获得乘积信号之后，可以利用乘积信号的一些特征对应至检测信号得到用于与
预置阈值进行判断的判断值。在该实施例中，数字信号是由检测信号经过调节及采样获得
的，其信号特征是与检测信号对应的。因此，在该实施例中，下一步骤是将乘积信号的一些
特征对应至数字信号得到用于与预置阈值进行对比判断的判断值。
如图9所示，对应取值步骤T2还包括以下两个步骤：
步骤T21：在处理周期内，取乘积信号SM最大值处的索引而得到大值索引Index_
Pos，即Index_Pos＝Max_index(SM[i])；在处理周期内，取乘积信号SM最小值处的索引而得
到小值索引Index_Neg，即Index_Neg＝Min_index(SM[i])。
在本实施例中，通过取乘积信号SM最大值处的索引和最小值处的索引而得到大值
索引Index_Pos和小值索引Index_Neg。大值索引Index_Pos也可以为乘积信号SM最大值处
一个预设范围内某一点的索引，例如乘积信号SM最大值处的幅值为A，则大值索引Index_
Pos可以为幅值等于0.9A—A该范围内的某一个信号点处所对应的索引。同理，小值索引
Index_Neg也可以为乘积信号SM最小值处一个预设范围内某一点的索引。
步骤T22：在处理周期内，第一数字信号SD1对应于大值索引Index_Pos处的点即为
第一信号点S_Point1，第一数字信号SD1对应于小值索引Index_Neg处的点即为和第二信号
点S_Point2。取第一信号点S_Point1的幅值而得到峰值Peak_Pos,即Peak_Pos＝SD1
(Index_Pos)；取第二信号点S_Point2的幅值而得到谷值Peak_Neg,即Peak_Neg＝SD1
(Index_Neg)。
如上所示，在对应取值步骤T2内，控制算法获得了四个用于判断的特征值，即大值
索引Index_Pos、小值索引Index_Neg、峰值Peak_Pos和谷值Peak_Neg。
控制算法在获得判断值之后，即进入判断信号是否有效的步骤T3。图10揭示了步
骤T3的第一实施例。
步骤T31：将峰值Peak_Pos与预置的门限值V比较；将谷值Peak_Neg取绝对值后，用
绝对值与预置的门限值V比较；若两个比较结果都大于等于门限值V，即Peak_Pos≥V&&|
Peak_Neg|≥V，则进行步骤T4。否则，判断第一数字信号SD1为无效信号，直接进入步骤T51，
给控制器190输出的结论为无信号。
门限值V是一个变量，其具体的数值在不同的处理周期内可能不同。处理器150根
据步骤T2中所有信号的峰值来确定门限值V的具体数值。门限值V有一个下限值V0，即V≥
V0。下限值V0是通过实验测定的，其具体的数值与自动工作系统有关。在自动工作系统中，
选取离边界线50最远距离的点，在该点所测量得到的信号峰值即为下限范围值V0。T31判断
步骤从信号幅值方面确定所检测得到的信号是否为有效信号，从而去除干扰噪声。
图11揭示了步骤T3的第二实施例。
步骤T32：将大值索引Index_Pos和小值索引Index_Neg作差，并且取差值的绝对
值，用该绝对值与预置的区间值进行比较；若该绝对值处于区间[P,K]之间，即P≤|Index_
Pos-Index_Neg≤K，则进入步骤T4。否则，判断第一数字信号SD1为无效信号，直接进入步骤
T51，给控制器190输出的结论为无效信号。
区间下限值P与区间上限值K与自动工作系统有关。根据信号发生装置80所产生的
边界信号SS，可以理论推算出在无噪声干扰的情况下，在任一个处理周期内，检测装置所检
测信号的上升沿变化的时间节点即索引点，将该索引点定义为P；以及所检测信号的上升沿
变化的时间节点即索引点，将该索引点定义为K。
T32判断步骤从信号周期方面确定所检测得到的信号是否为有效信号，从而去除
干扰噪声。
图12揭示了步骤T3的第三实施例。
步骤T33：将峰值Peak_Pos与谷值Peak_Neg作差之后，用差值与预置的幅度值Z进
行比较；若差值小于等于幅度值，即Peak_Pos-Peak_Neg≤Z，则进入步骤T4。否则，判断第一
数字信号SD1为无效信号，直接进入步骤T51，给控制器190输出的结论为无信号。
幅度值Z是根据自动工作系统而设定的一个信号幅值跨度。在无噪声干扰的情况
下，检测装置所检测信号的幅值跨度是不会超出幅度值Z的。
T33判断步骤从信号幅值方面确定所检测得到的信号是否为有效信号，从而防止
控制器根据已受到噪声干扰的信号而做出不适宜的控制指令。
图13揭示了步骤T3的第四实施例，第四实施例包括上述3个判断步骤，具体步骤流
程如下所示：
步骤T31：将峰值Peak_Pos与预置的门限值V比较；将谷值Peak_Neg取绝对值后，用
绝对值与预置的门限值V比较；若两个比较结果都大于等于门限值V，即Peak_Pos≥V&&|
Peak_Neg|≥V，则进行步骤T32。否则，判断第一数字信号SD1为无效信号，直接进入步骤
T51，给控制器190输出的结论为无信号。
步骤T32：将大值索引Index_Pos和小值索引Index_Neg作差，并且取差值的绝对
值，用该绝对值与预置的区间值进行比较；若该绝对值处于区间[P,K]之间，即P≤|Index_
Pos-Index_Neg|≤K，则进入步骤T33。否则，判断第一数字信号SD1为无效信号，直接进入步
骤T51，给控制器190输出的结论为无效信号。
步骤T33：将峰值Peak_Pos与谷值Peak_Neg作差之后，用差值与预置的幅度值Z进
行比较；若差值小于等于幅度值，即Peak_Pos-Peak_Neg≤Z，则进入步骤T4。否则，判断第一
数字信号SD1为无效信号，直接进入步骤T51，给控制器190输出的结论为无信号。
步骤T33与T31都是从信号幅值方面进行去噪的，步骤T33是对步骤T31的一个更进
一步的确认，步骤T32是从信号周期方面进行去噪的，从而提高判断信号是否有效的准确
性。当步骤T3的判断结果为第一数字信号SD1为有效信号之后，进入判断内外的步骤T4。步
骤T4的具体过程如图11所示。
步骤T4：大值索引Index_Pos与小值索引Index_Neg进行比较；若大值索引Index_
Pos小于小值索引Index_Neg，则判断用于获得第一数字信号SD1的第一检测装置1101处于
工作区域30内，进入步骤T52，给控制其190输出的结论为第一检测装置在工作区域内；否
则，则判断用于获得第一数字信号SD1的第一检测装置1101处于工作区域30外，进入步骤
T53，给控制其190输出的结论为第一检测装置在工作区域外。
在自动工作系统中，根据信号发生装置80所产生的边界信号SS，可以理论推算出
在无噪声干扰的情况下，在任一个处理周期内，在工作区域30内的信号检测装置都是先检
测到峰值后检测到谷值的，而在非工作区域70内的信号检测装置都是先检测到谷值后检测
到峰值的。因此，可以通过判断信号峰值与谷值所出现的顺序来判断用于检测该信号的检
测装置是处于工作区域内或外，从而判断自动行走设备是处于工作区域内或外。
控制算法的整个流程，如图15所示。图15是将步骤T1、步骤T2、步骤T3、步骤T4和步
骤T5整合在一起的一个完整的流程图。
在本实施例中，第一信号点S_Point1和第二信号点S_Point2是取在第一数字信号
SD1上的。在另一实施例中，第一信号点S_Point1和第二信号点S_Point2也可以取在第二数
字信号SD2上的。具体地，第二数字信号SD2在大值索引Index_Pos处的点即为第一信号点S_
Point1，第二数字信号SD2在小值索引Index_Neg处的点即为第二信号点S_Point2。在另一
实施例中，第一信号点S_Point1和第二信号点S_Point2也可以取在乘积信号SM上。具体地，
乘积信号SM在大值索引Index_Pos处的点即为第一信号点S_Point1，乘积信号SM在小值索
引Index_Neg处的点即为第二信号点S_Point2。
第一信号点S_Point1和第二信号点S_Point2取在不同的信号时，不影响本发明去
噪控制算法的流程。当第一信号点S_Point1和第二信号点S_Point2取在不同的信号时，基
于第一信号点S_Point1和第二信号点S_Point2的参数所生成的特征值的具体值可能会有
所变化，因此，只需要适应性地对预设阈值的值的范围做一些适应性的变化即可。
经过去噪控制算法后所得的有效信号不仅可以用来判断自动行走设备是否处于
工作区域内或外，还可以利用该有效信号的强度(即波形信号的幅值)来判断自动行走设备
离边界线的距离。进一步地，通过自动行走设备离边界线的距离来规划自动行走设备的工
作路线或者回归充电站的路径，从而避免破坏草坪。经过去噪控制算法之后，自动工作系统
的抗干扰能力得到有效提高，因此，该自动工作系统不仅适用小范围的工作区域，也可以适
用大范围的工作区域(如工作区域30的面积大于2800平方米)。
以上所述实施例为判断第一检测装置1101是否在工作区域内的控制过程。如本领
域技术人员所知，判断第二检测装置1102是否在工作区域内的控制过程与上述过程类似，
只需要将步骤T2中的取绝对值步骤改为对第一数字信号SD1取绝对值，后续步骤T3取值过
程取第二数值信号SD2对应的值即可，本文不再赘述该控制步骤。
在阐述上述去噪控制过程中，是采用一个假设的理想信号对算法的具体过程加以
说明的。本实施例的自动工作系统，在实际工作场景所检测得到实际信号波形图如图16(a)
所示，其中红色波形为第一检测装置1101检测得到的第一检测信号SJ1，蓝色波形为第二检
测装置1102检测得到的第二检测信号SJ2，其实际检测信号包含了很多噪声影响大的点。在
相关的模拟软件(如Matlab)中直接对实际信号进行步骤T1运算，得到乘积信号SM的实际波
形如图16(b)所示。经过乘积处理步骤后，乘积信号SM所对应的大值索引Index_Pos与小值
索引Index_Neg刚好为实际检测信号中的噪声影响小的点。通过对实际检测信号的模拟运
算，本领域技术人员很容易得出本文所述的控制算法对噪声引起的干扰有很强的抑制效
果，从而控制器由于干扰而发出错误控制指令的情况大幅减少。
在多于两个检测信号的实施例中，流程步骤与上述两个检测信号的实施例类似。
具体不同点在于：在信号相乘步骤中，将多个检测信号进行互乘获得乘积信号。
如图17所示为申请另一优选实施例的步骤框图。该实施例的具体步骤比图6所示
实施例增加了最优滤波步骤T1’，最大化信号的信噪比，进一步提高自动工作系统的抗干扰
能力。最优滤波步骤T1’设定对所获得的数字信号进行相乘步骤获得一个乘积信号SM的步
骤T1和通过乘积信号SM进行对应取值步骤的步骤T2之间。在最优滤波步骤T1’中，对步骤T1
中所获得的乘积信号进行最优滤波，在将最优滤波后的乘积信号作为步骤T2的输入信号。
在该实施例中，处理器150内还设有最优滤波器，最优滤波器具有最优滤波核h，最优滤
波核h为滤除噪声的基础信号。最优滤波器的具体算法公式，如下式所示：
其中h为最优滤波器预设的最优滤波核，x为最优滤波器的输入信号，y为最优滤波器
的输出信号。在该实施例中，结合具体的去噪环境，最优滤波核h选取自动行走设备10在自
动工作系统中预设地点处所感应边界信号的检测信号。具体如，在自动工作系统中，选取离
边界线50最远距离的点，在该点检测装置所测量得到的信号值即作为最优滤波核h。当然，
最优滤波核h也可以采用多个检测装置在最弱位置点所测量得到的信号的均值。优选的，最
优滤波核h也可以采用合成信号，根据自动工作系统的具体场景，按照下式计算出最优滤波
核h：其中S为理想信号，R为预估噪声的协方差。自动工作系统的边界信号
是确定的，根据边界信号可以推算出理想信号S。根据自动工作系统所处的具体场景，协方
差R可以进行预估。
如图18为图17所示实施例的具体流程图，该实施例只是在图15所示去噪算法流程
中增添最优滤波步骤。下文阐述图18的具体流程是，对与图15所述去噪算法相同部分则不
再赘述。
步骤T11：在处理周期内，对第二数字信号SD2的每一点进行取绝对值处理，即|SD2
[i]|＝abs(SD2[i])。
步骤T12：在处理周期内，将第一数字信号SD1的每一点与对应该点的第二数字信
号绝对值|SD2|进行乘积运算获得乘积信号SM,即SM[i]＝SD1[i]×|SD2[i]|。
步骤T13’:在处理周期内，采用滤波核h，对输入的乘积信号SM进行最优滤波，获得
滤波后的乘积信号SMF，即
步骤T21：在处理周期内，取滤波后的乘积信号SMF最大值处的索引而得到大值索
引Index_Pos，即Index_Pos＝Max_index(SMF[i])；在处理周期内，取乘积信号SMF最小值处
的索引而得到小值索引Index_Neg，即Index_Neg＝Min_index(SMF[i])。
后续步骤的具体内容和图15所示实施例相同，因此不再赘述。同理，对图15所示实
施例的变型及优选方案，同样适用图18所示的增添滤波步骤的实施例。
图19揭示了本申请实现抗噪声干扰的另一实施例的步骤框图。该实施例与图6所
示实施例不同之处在于，信号相乘步骤之后的判断步骤。图6所示实施例，在信号相乘步骤
之后，通过对应取值步骤获得特征值，再将特征值与预设阈值进行比较，从而判断第一检测
信号或第二检测信号是否受到干扰，即判断第一检测信号或第二检测信号是否为有效信
号，能否基于该信号进一步判断自动行走设备与边界线的内外关系。图19所示实施例，首先
仍将第一检测信号和第二检测信号进行相乘而获得乘积信号，再滤除特定强度值之下的信
号，最后根据滤除结果判断信号是否有效。
下文具体阐述，该实施例进行抗干扰的步骤：
S1：对检测装置所检测获得的第一检测信号和第二检测信号进行相乘以获得乘积
信号。通过相乘步骤，乘积信号有效地放大了第一检测信号和第二检测信号之间同步信号，
抑制了第一检测信号和第二检测信号之间异步信号。
S2：对乘积信号进行特定强度值之下的滤除步骤而获得滤除信号。控制器内设定
特定强度值。当乘积信号中的强度值大于等于特定强度值时，滤除信号就保留该部分乘积
信号；当乘积信号中的强度值小于该特定强度值时，滤除信号不保留该部分乘积信号。控制
器内所设定的特定强度值可以为检测装置所检测信号的最大强度值，或者为与所述最大强
度值成其他函数关系的强度值，如特定强度值为所述最大强度值的30％，或所述最大强度
值的10％等。在一优选实施例中，所述特定强度值可以由一个基本值和若干个放大倍数相
乘而确定。具体如，根据检测装置的所检测信号的强度值不同，特定强度值乘以不同的放大
倍数，使得整个工作系统的灵敏度可以根据自动行走设备所处的位置不同而发生自适应调
节。
S3：根据步骤S2的滤除信号，判断第一检测信号或第二检测信号是否受到噪声干
扰，即是否为有效信号。具体的判断逻辑为，在采样周期内滤除信号存在乘积信号的保留部
分，则判断第一检测信号或第二检测信号未受到噪声干扰，为有效信号；否则，则判断该采
样周期内第一检测信号或第二检测信号未受到噪声干扰，为失效信号。
S4：当滤除信号为有效信号时，继续进行内外判断。该步骤中，内外判断可以直接
由第一检测信号或第二检测信号的正负来进行判断；也可以借助图6实施例中，通过对乘积
信号中某些特征点的阈值比较来进行判断。
S5：根据步骤S3和步骤S4所判断的情况，传输不同的结果给控制器80。
图19所示实施例具体的判断检测信号是否为有效信号的步骤，可以结合图15所示
实施例及其相关的变型及优选方案，组成新的实施例。同样，图19所示实施例具体的判断检
测信号是否为有效信号的步骤也适用图18所示的增添滤波步骤的实施例。由于本申请对各
个单个实施例的阐述已经非常清楚，本领域技术人员基于所述单个实施例进行组合是很容
易完成的，因此，本文不再赘述各个实施例的组合方式。
在本发明中，自动行走设备10的可以为割草机、吸尘器、工业机器人等多种形式。
自动行走设备10为割草机时，还进一步包括切割机构，切割机构包括切割电机和切割刀片，
割草机在边界线50规划的工作区域30内工作时，切割电机驱动切割刀片旋转，切割草坪。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并
不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员
来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保
护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。