磁导航智能车中的水平检测线圈特性分析

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磁导航式差速AGV的结构及控制设计

1、采用PLC（可编程逻辑控制器）作为主控制器，负责接收磁导航系统和传感器的信号，并输出控制指令；
2、使用伺服电机驱动器作为执行机构，接受主控制器的指令，控制伺服电机的运动，从而实现AGV的精确控制；
3、配备多种传感器，如红外线传感器、超声波传感器等，以实时监测AGV的运行状态和周围环境；
五、磁导航式差速AGV的优缺点
磁导航式差速AGV的优点主要表现在以下几个方面： 1、高精度：由于采用了磁导航系统，可以确保AGV的行驶轨迹高精度；
2、高灵活性：磁导航式差速AGV可以轻松应对各种复杂环境，具有较高的适应性；
3、高效率：磁导航式差速AGV可以实现货物的快速、精准配送，提高物流效率；
在磁导式AGV控制系统设计与研究方面，首先需要了解磁导式AGV的基本工作原理。磁导式AGV主要利用磁导航传感器检测地面磁信号，通过控制算法进行导航。因此，磁导式AGV控制系统设计主要包括磁场设计、控制算法设计和机械结构设计。
磁场设计是磁导式AGV控制系统设计的关键环节，直接影响着AGV的导航精度和稳定性。磁场设计需要综合考虑磁信号的强度、分布、稳定性等因素，以实现 AGV的准确导航。此外，磁场设计还需要考虑地面的平整度、硬度、磁信号的穿透能力等因素，以确保AGV在不同环境下都能够稳定运行。
在磁导式AGV控制系统研究方面，需要对该系统的稳定性、路径规划算法、鲁棒性等方面进行深入研究。稳定性分析是研究磁导式AGV控制系统的重要内容之一，直接关系到系统的可靠性和安全性。通过对系统的稳定性进行分析，可以有效地避免系统失稳或出现其他不良状态，从而提高系统的运行效率和安全性。
路径规划算法研究是磁导式AGV控制系统的另一个重要研究方向。在实际应用中，AGV需要能够在复杂环境中快速、准确地规划出最优路径，以实现高效运输。通过对路径规划算法进行研究，可以提高AGV的路径规划效率和精度，从而缩短运输时间，提高整体运行效率。

电磁导航式智能车控制系统研究

同时使用，用于控制电机的正反转。
ａｎｄｓｔｕｄｙｏｂｊｅｃｔ．Ｔｈｅｉｎｄｕｃｔａｎｃｅｃｏｉｌａｎｄｏｐｅｒａ —
ｔｉｏｎａｌａｍｐｌｉｆｉｅｒｃｏｍｐｏｎｅｎｔｓｓｅｌｅｃｔｉｏｎａｎｄｃｉｒｃｕｉｔｄｅｓｉｇｎｉｓｄｉｓｃｕｓｓｅｄｉｎｄｅｔａｉｌ；ｔｈｅｓｅｎｓｏｒｌａｙｏｕｔｍｅｔｈｏｄｓｏｎｔｈｅｉｎｆｌｕｅｎｃｅｔｏｔｈｅｐｒｅｃｉｓｉｏｎｏｆｄｅｔｅｃ — ｔｉｏｎｉｓｅｓｓｅｎｔｉａｌａｎａｌｙｚｅｄ，ａｋｉｎｄｏｆ“ｐｉｅｃｅｗｉｓｅｉｎ— ｔｅｒｐｏｌａｔｉｏｎｌａｂｅｌ ”ｄｉｒｅｃｔｉｏｎｃｏｎｔｒｏｌｓｃｈｅｍｅｉｓｐｕｔ
度和可靠性高的特点。传感器输出信号为连续的模
拟信号，易于实现智能车巡线的精确控制，更有益于
增进高校学生对智能车的研究与探索。
关键词：智能车；传感器；电磁导航；分段插值
中图分类号：ＴＰ２４２．６
ＣｏｎｔｒｏｌＳｙｓｔｅｍ
ＨＯＵＤａｉ—ｐｏ，ＫＯＮＧＬｉｎ —ｌｉｎ，ＷＡＮＧＳｈｕｏＹＡＮＧＣｈｅｎｇ１，ＨＡＮＺｈｉ—ｘｉｎ

磁场的特性与磁感应定律：磁场的特性和磁感应定律的应用

磁场的特性与磁感应定律：磁场的特性和磁感应定律的应用磁场是围绕磁体或电流而存在的一种物理现象。

磁场具有一些独特的特性，并且可以通过磁感应定律来描述和应用。

首先，磁场具有方向性。

磁场总是自北极流向南极，这是由于磁力线的性质所决定的。

磁力线是用来表示磁场的一种图示方式，它们从磁体的北极出发，穿过空间，在磁体的南极结束。

磁力线的密度表示磁场的强度，而磁力线的方向表示磁场的方向。

通过观察磁力线的分布，可以得知磁场的性质和强弱。

其次，磁场具有不可见性。

和电场不同，磁场不能直接观察到，它是一种纯粹的物理现象。

我们只能通过磁力线和其他物理实验来间接研究和了解磁场的特性。

这种不可见性使得磁场的研究更加困难和复杂。

另外，磁场具有不受物体形状和大小限制的特性。

无论是杆状磁体、环状磁体还是针状磁体，它们都可以产生磁场，并且磁场的性质不会受到磁体自身形状和大小的影响。

这是因为磁场是由磁体中的微观电流和磁性原子的相互作用形成的，与磁体的宏观特征无关。

根据磁场的特性，研究者发现了磁感应定律，它是描述磁场与运动载流子之间相互作用的定律。

磁感应定律表明，在磁场中，载流子会受到一个称为洛伦兹力的作用力。

洛伦兹力的方向垂直于载流子的运动方向和磁场的方向，其大小与载流子的速度、电量和磁场的强度有关。

磁感应定律的应用非常广泛。

首先，它被用于磁场测量。

通过测量洛伦兹力，可以确定磁场的强度和方向。

这在地球磁场和人工磁场的研究中有着重要的应用。

其次，磁感应定律可以解释电动机和发电机的工作原理。

电动机是通过在磁场中施加洛伦兹力使得导体旋转来实现机械能转换，而发电机则是通过导体在磁场中运动产生电流来实现能量转换。

另外，磁感应定律还被应用于磁力计和磁传感器等设备的设计和制造。

磁力计是一种用来测量磁场强度的仪器，它通常使用洛伦兹力或霍尔效应进行测量。

磁传感器是一种能够检测磁场变化并转化为电信号的装置，它在自动控制、导航和医疗设备等领域有着广泛的应用。

第二章汽车电子控制系统的核心—ECU

〔 2 〕霍尔式传感器
霍尔效应：半导体或金属薄片置于磁场中，当有电流〔与磁场
垂直的薄片平面方向〕流过时，在垂直于磁场和电流的方向上发生电动势，这种现象称为霍尔效应。霍尔元件：
目前常用的霍尔资料锗〔Ge〕、硅〔Si〕、锑化铟〔InSb〕、砷化铟〔InAs〕等。N型锗容易加工制造，霍尔系数、温度功用、线。
3〕测量电路的作用是将转换元件输入的电参量经过处置
2 常用传感器的任务原理
〔1〕磁电式传感器磁电效应依据法拉第电磁感应定律，线圈在磁场中运动〔或线圈
所在磁场的磁通变化〕，切割磁力线时，线圈中发生感应电动势。
直线移动式磁电传感器转动式磁电传感器
磁电式转度传感器
一款高档发起机的ECU
ECU在发动机电控系统中的应用方框图
2.3 ECU的开展趋向
➢ 集中综合控制、总线技术、汽车智能控制是未来汽车电子控制技术重点开展方向。
➢ 集中综合控制:单片机的类型将会启用更高位数的，各系统 ECU向综合一体开展，互联网技术将能够切入，车载PC融入……
• 总线技术：各个ECU 经过局域网技术完成车内互联，各ECU间信息共享。
压电式传感器是物性型的、发电式传感器。常用的压电资料有石英晶体〔SiO2〕压电和式人传感工器分运解用实的列压:爆电震传陶感瓷器、。平压安气电囊陶碰瓷撞传的感压器压电减速度传感器电常数是石英晶体的几倍，灵敏度较高。
压电爆震传感器的压电共振点制造在爆震振动频率上，爆震传感器装置在
发起机气缸外壁，发作爆震时，压电共振片发作共震，会发生较大的电压信号输入给ECU.
➢ 汽车上的大局部电子控制系统中的ECU电路结构迥然不同，其控制功用的变化主要依赖于软件及输入、输入模块的功用变化，随控制系统所要完成的义务不同而不同。

磁导航原理的应用

磁导航原理的应用1. 磁导航原理概述•磁导航是一种基于磁场感应原理的导航方式。

•磁导航利用地球磁场或自身产生的磁场来确定方向和位置。

2. 磁导航的原理•磁导航依赖于磁场感应原理，根据磁场的方向和强度来确定方位。

•在磁导航系统中，通常需要使用磁传感器来测量磁场的参数。

•磁导航系统还需要使用算法来计算方向和位置。

3. 磁导航的应用领域•航空航天：磁导航可用于飞行器的导航和定位，在航空航天领域有广泛的应用。

•智能车辆：磁导航可以被用于自动驾驶系统中，帮助车辆确定行驶方向。

•手持设备：磁导航可以被用于手机和平板电脑等手持设备中的导航功能。

•潜艇和水下机器人：磁导航可以帮助潜艇和水下机器人在水下环境中定位和导航。

4. 磁导航的优点•磁导航系统不依赖于卫星信号，因此在室内和遮蔽环境下仍然可用。

•磁导航系统的成本相对较低，相比于全球定位系统（GPS）更为经济实惠。

•磁导航系统的精度较高，可以满足许多应用场景的定位和导航需求。

5. 磁导航的局限性•磁导航受到地球磁场的影响，地理位置不同导致磁场参数的变化，可能影响导航的精确性。

•磁导航对于金属和电磁干扰比较敏感，可能会受到外部干扰而导致导航误差。

•磁导航无法提供高精度的定位和导航，对于一些特定应用场景可能不够准确。

6. 磁导航的未来发展趋势•磁导航技术在不断发展中，磁传感器的精度和稳定性不断提高。

•磁导航系统与其他导航技术（如GPS、惯性导航等）的整合将会成为未来的发展趋势。

•磁导航系统的应用领域将会进一步扩展，涉及到更多的行业和领域。

以上是关于磁导航原理的应用的一些基本内容和概述，磁导航作为一种基于磁场感应原理的导航方式，在航空航天、智能车辆、手持设备和水下机器人等领域有广泛的应用。

磁导航系统的优点是不受卫星信号的限制，成本相对较低，精度较高；但也存在一些局限性，如受地球磁场和外部干扰的影响。

未来，磁导航技术将会进一步发展和应用，并与其他导航技术进行整合。

电磁导航式智能车传感器模块的设计与实现

主识别道路的模型汽车，按照规定路线行进，以完成时间最短者为优胜。目前道路信息主要通过图像采集方式［２１电反射方式导。或光到其中光电反射方式能耗较大，瞻距离有限，前此外光电反射方式检测的是路面孤立点的信息，控制精度受到一定影响。图像采集方式虽然前瞻性较好，但容易受光线影响，影响智能车稳定运行。
２系统描述．
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图ｌ道路环境示意图给定道路如图１所示，宽度为５ｅ中间铺设一条引导线，０ｍ，导线通有５ — ５ｍ频率为２Ｋ±２０１０Ａ、０Ｋ的交变电流，电流会在周围空间产生该交变电磁场，另外设置起止线下方左右两边各有三块磁钢。要求智能车能够跟踪地面引导线高速运动，同时识别引导线的变化，遇到弯道、十字交叉等能够正确应对，测到起止线能及时停车。根据以上要求，设计传感器模块包括引导线检测和起止线检测两个子模块，分别实现导航信号跟踪以及遇起止线自动停车功能。引导线所产生的交变电磁场信息采用电感元件检测，从而获取智能车在道路上的左右偏差，并及时调整。起止线信息采用霍尔传感器检测，到信测号立即控制智能车停止。３传感器模块电路设计．稳压电源是传感器模块稳定工作的基础，本设计中霍尔传感器的

MRI的表面线圈1270954杨英健总结

优势。
•
在最近的一篇论文中，对于MRS应用，我们已经比较了CL线圈和FO8线
圈。MRS数据的获取来自成人的小腿，研究表明为了得到一个良好的SNR，
FO8线圈的直径应该选择为2R=10cm，两个线性电流elements的距离是
2s=1cm。
•
1 H PRESS 光谱集中在线圈表面的12mm，在大约20mm的区域以内，
• 大多数的MRI和MR光谱(MRS)研究已经应用了各种各样的射频表面线圈，包括双重调谐线圈设计。近几年，专门设计的由很多表面射频线圈组成的射频相控阵列已经用来提高信噪比(SNR)，或者通过并行采集技术才减少获取时间。
• 将电路频率调节到谐振状态的行为或过程；特指通过改变电感、电容来实现频率的改变，以使接收设备（如收音机）的频率与所收的信号发生共振的一种频率调节。
•
所谓的“蝶形线圈”提出两个或者更多的elements在给定的角度
和中心位置下彼此交叉。蝶形线圈提供的B1磁场分布的最大值是在线
性elements的交叉处，并且磁场的幅值沿着远离正交于线圈平面的方
向减小。最近，沿着蝶形线圈轴线的固有SNR的独立性进行了详细的
研究。
所谓的“8型”（FO8）线圈提出了至少两个中心线性电流，沿着平行方向传导，两个线圈在彼此给定的距离放置。FO8线圈所提供的 B1磁场分布的最大值沿着相应的线性elements，呈带状分布。FO8线圈最开始被提出是用于垂直磁场的的MRI系统中。有2篇文献已经表明与标准的轴向磁场圆形圆环（CL）线圈进行比较，FO8线圈显示出在沿着线圈Z轴在一个特定的位置产生了最大的B1磁场强度。
Fig1.Schematic design and prototypes of FO8 (B, D) RF coils tuned to 64 MHz and used for MRI testing with phantoms. The diameter is 2R = 100 mm and the separation between the linear parallel elements of the FO8 coil is 2s = 10 mm. We assume that the main B0 field is directed along the y-axis.

智能车磁导航中的信号调理电路设计

ＡｂｔａｔＴｈｅｅｔｎｃｉｉｅｅｔｄａｅｓｒｏｇｅｉａｉａｉｎｓｒａ．ｓｒｃ：ｅｄｔｃｉｏｌｓｓｌｃｅ８ｓｎｏｆｏｍａｎｔｎｖｇｔｍａｔｒｃｏｃＥＭＦｏｅｅｔｎｃｉｉｅｔｔｄａｏｔｆｄｔｃｉｏｌｓｓｍａｅｂｕｏｉ
Ｋｅｒｓｓｒａ；ｍａｅｉｅｄ；ｃｉ；ｃｒｕｔｙｗｏｄ：ｍａｔｒｃｎｇｔｆｌｃｉｏ１ｉｉｃ
磁导航组是即将举办的２１００年第五届全国大学生 “ 飞思卡尔” 杯智能汽车竞赛中首次引入。赛制规定，赛道中新在心线下铺设漆包线，其中通有２Ｈ，１０ｍ的交变电０ｋｚ／０Ａ＝流，率为（Ｏ２Ｈ，流为５～５Ａ，求电磁组不允频２ ± ）ｋｚ电０１０ｍ要许通过获取道路的光学信息进行路径检￣［只能通过检测ｌ１Ｊ。１漆包线周围的磁场来引导小车沿着载流线行驶。从工作频率、出信号的大小、件成本、场强度等方面综合考虑，输器磁最适合用于磁导航赛道检测的传感器就是感应线圈［１测２。检－３线圈安装在智能车体上后．能车前进过程中线圈与导航载智流线之间的空间方位决定了线圈输出的感应电动势，配接再适当的信号调理电路，将检测线圈输出的电信号经过放大、

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＝，
‘ 耵（Ｘ
（）１
其中为真空磁导率，为直导线中的交变电流，。ｉ以正弦电流激励（若为非正弦波，可看作是一系列正弦波的线性迭加）ｉｉ（￣）故Ｂ为交变磁场，过放置在导线周围的检测线圈将交变磁场转化，＝Ｌｓ２ｆ，ｎｉ通
收稿日期：０００－１２１－３１
作者简介：尹继武（９７）男，１６一，陕西省勉县人，陕西理工学院教授，，研究方向为信号检测与处理。硕士主要
第４期
尹继武
磁导航智能车中的水平检测线圈特性分析
的侧边ＢＣ与载流直导线（面直线）异夹角为。由于矩形检测线圈ＡＣＢＤ水平安装在小车上，与小车方并向一致，以夹角就代表了小车与赛道的偏向夹所角，小车转向或赛道弯曲相当于夹角变化。在检测线圈平面内取一点Ｐ，Ｐ点到ＡＢ的距离为ＺＰ点到Ｏ，０的距离为ｍ，Ｐ点到载流直导线的垂直距离（Ｐ为ａ即Ｑ）。则：ａ＝４ｙ＋（＋ｍｃｓｏ￣一／ｉａ。（）ｓ）２ｎ
ＰＱ与载流导线所在水平面夹角为，Ｐ点附近在取一微小面元ｄ，ｓ面元ｄ．长为ｄ，为ｄｓ的ｚ宽ｍ。则电
流ｉＰ点磁感应强度日在面元ｄ在．ｓ的法向分量Ｂ．：Ｊ为
＝
图１载流线附近水平放置的检测线圈
Ｄｃ２１ｅ．００
Ｖｏ．６Ｎｏ４１２．
［章编号】６３— ９４２１）４— ０８— ４文１７２４（００００１０
磁导航智能车中的水平检测线圈特性分析
尹继武
（陕西理工学院电信工程系，陕西汉中７３０）２０３
ＢＯＣＳ０．
（）３（）４
ＣＳ０＝（＋ｍＣＳ一ｆｉ）／ＯＯｎｓａ，
通过面元ｄＳ的磁通量为ｄ，ｊＳ通过线圈的磁通量为：４＝Ｂ— ，ｄ
ｑ
ｉｎＪ』ｃＤＬ
２ｌ０Ｏ年ｌ２月第２６卷第４期
陕西理工学院学报（自然科学版）
ＪｕａｏｈａｘＵｉｅｓｙｏｅｈｏｇＮｔａＳｉｎｅＥｉｏ）ｏｒｌｆａｎｉｎｖｒｔｆｃｎｌｙ（ａｒｌｃｅｃｄｔｎｎＳｉＴｏｕｉ
为感应电动势。
２水平放置的检测线圈中的感应电动势
如图１在智能小车上水平放置的检测线圈为矩形ＡＣ线圈长为，为，，ＢＤ，宽匝数为Ｊ，７矩形线圈＼，的中线为Ｏ０点到载流直导线水平距离为，０，线圈平面距载流直导线所在水平面垂直高度为，线圈，，
［பைடு நூலகம்摘
要］推导出磁导航智能车的水平检测线圈输出感应电动势与线圈相对于赛道的位置、
夹角、线圈尺度的函数关系，借助Ｍ山ｍｔａａｅａｃ软件展示了关系曲线。结果表明，ｉ影响检测线圈输出的主要因素是线圈与载流线赛道的相对位置；增加线圈数量可提高定位精度；增加线圈匝数可提高检测灵敏度；别判断小车前、两端各自相对于赛道的位置可确定车体与赛道的夹分后
１导线周围的磁场分布
由于比赛用车的尺度远小于赛道长度，可将载流导线近似看作无限长直导线。载流长直导线周围的磁感应线是以导线为轴的同心圆环，感应强度Ｂ的方向为电流ｉ磁的右螺旋切向，距离导线ａ的Ｐ点磁感应强度为：
．．
由于交变电磁场的频率为２Ｈ，Ｏｋｚ对普通磁敏传感器而言，频率较高，而磁场较弱，故最适合用于
磁导航赛道检测的传感器就是感应线圈。感应线圈安装在智能车体上后，智能车前进过程中线圈与导
航载流线之间的空间方位决定了线圈输出的感应电动势，通过对二者间的关系进行深入分析，可以发现影响检测灵敏度的各种因素，找出提高检测灵敏度的措施，为检测信号调理电路的设计提供依据，这是磁导航智能车能够正确寻道、高速行进的重要基础性工作。
角，用双检测线圈差动输出可消除赛道交叉的影响。利
［关
键
词］智能车；磁场；线圈；差动
［中图纷类号］Ｔ７７Ｔ７２１Ｎ０；Ｎ１。
［文献标识码］Ａ
近年来，全国大学生“ 飞思卡尔” 杯智能汽车竞赛规模和影响越来越大，国内高校师生广泛参与，利用赛道中央黑线寻道的光导航（光电组、ＣＣＤ组）已有大量研究和实践。但最新变化是，２１在００年第五届竞赛中，新增加了磁导航组，在赛道中心线下铺设直径０１０３ｍ漆包线，中通有，＝０ｋｚ． — ．ｍ其２Ｈ，，１０ｍ的交变电流，＝０Ａ频率范围２２ｋｚ电流范围５１０ｍ要求电磁组不允许通过获取道路的０± Ｈ，Ｏ一５Ａ，光学信息进行路径检测¨ ，Ｊ只能通过检测漆包线周围的交变电磁场来引导小车沿着载流线行驶。而到目前为止，导航的检测研究还很少－３，磁２本文将对此工程问题进行全面深入的探讨。．Ｊ