[發明專利]一種基于電磁感應的路徑循跡傳感器和循跡方法

有效

• 申請號: 201810181929.7
• 申請日: 2018-03-06
• 公開（公告）號: CN108931240B
• 公開（公告）日: 2020-11-06
• 發明（設計）人: 王心沅;蔣徐顥;鄭姚生
• 申請（專利權）人: 東南大學
• 主分類號: G01C21/00
• 分類號: G01C21/00
• 代理公司: 南京經緯專利商標代理有限公司 32200
• 代理人: 施昊

1.基于電磁感應的路徑循跡傳感器的循跡方法，所述路徑循跡傳感器包括供電單元、信號檢測單元、選頻濾波單元、信號放大單元、信號輸出單元和連接固定單元；在路徑中央導引線兩端施加交變電流，激發產生交變磁場；路徑循跡傳感器通過連接固定單元安裝在運動載體上，信號檢測單元采集周圍磁場信號，選頻濾波單元提取磁場信號的有效信號，信號放大單元對有效信號進行放大后通過信號輸出單元傳輸至運動載體控制器的AD通道，運動載體控制器根據接收到的信號計算運動載體相對于路徑中央導引線的偏移值，糾正運動載體回到路徑，實現自動循跡；所述信號檢測單元包含平行于路面且垂直于路徑的水平方向電感線圈，若循跡路徑中存在路徑交匯、分叉或重合的復雜路況，則信號檢測單元包含平行于路面且平行于路徑的垂直方向電感線圈和垂直于路面的豎直方向電感線圈中的至少一種線圈，所述水平方向電感線圈的個數為2N+1，N為大于等于1的整數，其中一個水平方向電感線圈設置在路徑循跡傳感器的中央，其余的2N個水平方向電感線圈對稱設置在中央的水平方向電感線圈的左右兩側，水平方向電感線圈用于計算運動載體相對于路徑中央導引線的偏移值，所述垂直方向電感線圈和豎直方向電感線圈用于探測路徑中的復雜路況；

其特征在于，所述循跡方法包括以下步驟：

(1)運動載體控制器定時中斷讀取路徑循跡傳感器的輸出信號，并對讀取的數據進行預處理；

(2)根據垂直方向電感線圈和豎直方向電感線圈采集的信號，判斷運動載體所處的路況狀態；若運動載體處于復雜路況，則結束本循跡方法，否則進入步驟(3)；

(3)調用上一次循環所得偏移函數的參數值作為本次偏移函數的參數值；

(4)運動載體控制器根據預處理后的信號對路徑循跡傳感器的探測區域進行分區；

(5)根據分區結果建立路徑循跡傳感器的偏移函數；

(6)根據水平方向電感線圈采集的信號，判斷運動載體所在區塊是否與上一次相同，若相同，則說明運動載體運行軌跡未發生明顯變化，不需要調整偏移函數的參數；若不相同，則說明運動載體相對于路徑中央導引線的偏移值已經超出預設邊界，此時需要修正偏移函數的參數；

(7)根據偏移函數計算偏移值，運動載體控制器通過該偏移值調整運動載體的運行狀態，糾正運動載體運行軌跡，實現自動循跡。

2.根據權利要求1所述循跡方法，其特征在于，在步驟(1)中，運動載體控制器將讀取的路徑循跡傳感器數據存入數組，當數組存滿溢出時，對數組數據進行一次過濾，濾除跳變異常的數據，并對剩余數據求取平均值。

3.根據權利要求1所述循跡方法，其特征在于，在步驟(4)中，所述分區的方法為，設路徑循跡傳感器包含2N+1個水平方向電感線圈，則探測區域劃分為4N個，設L₀為位于中央的水平方向電感線圈，位于L₀左側且距L₀由近及遠的水平方向電感線圈為L_-1,L_-2,···,L_-N，位于L₀右側且距L₀由近及遠的水平方向電感線圈為L₁,L₂,···,L_N，則探測區域Area的分區如下：

上式中，E_k表示水平方向電感線圈L_k采集的磁場信號，下標k為在[-N,N]區間內的任一整數，L為水平方向電感線圈L_N距離路徑中央導引線的水平距離，H為傳感器距離路面的高度，C為常數，x即為傳感器相對于路徑中央導引線的偏移值。

4.根據權利要求3所述循跡方法，其特征在于，在步驟(5)中，在建立偏移函數時，利用臨近區塊信號的線性運算消除信號的共模誤差，利用比例運算提高偏移函數斜率，從而提高信號變化靈敏度，偏移函數g(x)如下：

其中，C_i為偏移函數g(x)的比例系數，i為在[-N,N]區間內的任一整數，C_i即為步驟(5)、(6)中所述偏移函數的參數。

5.根據權利要求1所述循跡方法，其特征在于：所述供電單元直接采用運動載體控制器供電。