基于回波信号衰减时间的图像识别草地方法技术

本发明专利技术公开一种基于回波信号衰减时间的图像识别草地方法，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

【技术实现步骤摘要】
基于回波信号衰减时间的图像识别草地方法
本专利涉及基于回波信号衰减时间的图像识别草地方法，属于移动机器人

技术介绍
自动割草机可用于草坪的日常维护，不需要人员参与，可避免耗时而辛苦的工作。自动割草机除了具备自由行走和割草的能力，还必须具备确定自身工作区域的能力，即草地识别功能。虽然自动割草机的工作环境虽然相对简单，但是没有固有的边界，是开放的区域，自动割草机必须在工作区域内工作，否则会对自身及周边环境造成威胁。但是目前还没有一种可靠的主动式草地识别技术，这个缺陷制约了自动割草机的普及。超声波作为一种频率高于20000赫兹的声波，具有方向性好，反射能力强，易于获得较集中声能的优点，因此广泛应用于测距、测速等场合。进一步，超声波在不同的物体表面，反射系数是不同的。草地表面铺设了多叶多茎的草，相对于普通地面，对超声波信号的反射能力大大降低，可作为区别草地与普通地面的识别特征。
技术实现思路
针对上述问题，本专利提出一种基于回波信号衰减时间的图像识别草地方法，以草地反射超声波信号的维持时间为特性，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：基于回波信号衰减时间的图像识别草地方法，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fmax，采样序号为nmax；(3)间隔一个超声波周期1/v，获取采样信号|f(nmax+i·N)|,i=1,2,3,4...,搜索当|f(nmax+i·N)|<K时，i的最小值Imin，其中K为衰减阈值；(4)如果Imin<IT，则判断为草地；否则，则判断为非草地，其中IT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，并进行幅值比较，确定反射波形的维持时间，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。附图说明图1是本专利实施方式的原理框图；图2是超声波反射波形示意图。具体实施方式下面结合附图对本专利技术作进一步描述：参照图1-2，基于回波信号衰减时间的图像识别草地方法，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，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通过所述的信号驱动电路2控制所述的超声波发射探头3发射超声波信号，超声波信号反射以后由所述的超声波接收探头5转换成电信号，经过所述的信号放大电路4传送给所述的处理器1进行AD采样。所述的超声波发射探头3和超声波接收探头5的特性频率设置为相同频率，即为v。所述的处理器1内部设置草地识别算法，用于判断当前位置是否为草地，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；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，而不是反射信号。ΔT时间可设置为超声波信号从所述的超声波发射探头3传播到所述的超声波接收探头5所需的时间。采样时间间隔Δt设置为超声波信号周期的1/N，是为了易于实现采样过程与超声波信号同步；同时，采样时间间隔Δt的x·N倍，应该小于固定时间T，即采样应该在固定时间T内完成。(2)比较出采样信号f(n)的最大值fmax，采样序号为nmax；最大值fmax对应了地面反射的超声波在所述的超声波接收探头5引起震荡的第一个周期的峰值。(3)间隔一个超声波周期1/v，获取采样信号|f(nmax+i·N)|,i=1,2,3,4...,搜索当|f(nmax+i·N)|<K时，i的最小值Imin，其中K为衰减阈值；在获得最大值fmax及采样序号nmax后，向后每个超声波周期，即N个采样信号,获取一个峰值。然后，将峰值进行幅值比较，当幅值低于衰减阈值K后，超声波反射信号终止，因此也得到超声波反射信号的维持时间，与反射的声波能量相对应。因为草地上草茎及草叶对声波的吸收及散射，反射的声波能量又比普通地面的反射声波能量要少，因此这个超声波信号的维持时间可作为区分草地与普通地面的特征。(4)如果Imin<IT，则判断为草地；否则，则判断为非草地，其中IT为经验阈值。以Imin作为判断依据，判别当前位置是否为草地。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.基于回波信号衰减时间的图像识别草地方法，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，其特征在于：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：/n(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；/n(2)比较出采样信号f(n)的最大值f

【技术特征摘要】
1.基于回波信号衰减时间的图像识别草地方法，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，其特征在于：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...

【专利技术属性】
技术研发人员：不公告发明人，
申请(专利权)人：杭州晶一智能科技有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江;33