[发明专利]一种基于电磁感应的路径循迹传感器和循迹方法

权利要求书

1.基于电磁感应的路径循迹传感器的循迹方法，所述路径循迹传感器包括供电单元、信号检测单元、选频滤波单元、信号放大单元、信号输出单元和连接固定单元；在路径中央导引线两端施加交变电流，激发产生交变磁场；路径循迹传感器通过连接固定单元安装在运动载体上，信号检测单元采集周围磁场信号，选频滤波单元提取磁场信号的有效信号，信号放大单元对有效信号进行放大后通过信号输出单元传输至运动载体控制器的AD通道，运动载体控制器根据接收到的信号计算运动载体相对于路径中央导引线的偏移值，纠正运动载体回到路径，实现自动循迹；所述信号检测单元包含平行于路面且垂直于路径的水平方向电感线圈，若循迹路径中存在路径交汇、分叉或重合的复杂路况，则信号检测单元包含平行于路面且平行于路径的垂直方向电感线圈和垂直于路面的竖直方向电感线圈中的至少一种线圈，所述水平方向电感线圈的个数为2N+1，N为大于等于1的整数，其中一个水平方向电感线圈设置在路径循迹传感器的中央，其余的2N个水平方向电感线圈对称设置在中央的水平方向电感线圈的左右两侧，水平方向电感线圈用于计算运动载体相对于路径中央导引线的偏移值，所述垂直方向电感线圈和竖直方向电感线圈用于探测路径中的复杂路况；

其特征在于，所述循迹方法包括以下步骤：

(1)运动载体控制器定时中断读取路径循迹传感器的输出信号，并对读取的数据进行预处理；

(2)根据垂直方向电感线圈和竖直方向电感线圈采集的信号，判断运动载体所处的路况状态；若运动载体处于复杂路况，则结束本循迹方法，否则进入步骤(3)；

(3)调用上一次循环所得偏移函数的参数值作为本次偏移函数的参数值；

(4)运动载体控制器根据预处理后的信号对路径循迹传感器的探测区域进行分区；

(5)根据分区结果建立路径循迹传感器的偏移函数；

(6)根据水平方向电感线圈采集的信号，判断运动载体所在区块是否与上一次相同，若相同，则说明运动载体运行轨迹未发生明显变化，不需要调整偏移函数的参数；若不相同，则说明运动载体相对于路径中央导引线的偏移值已经超出预设边界，此时需要修正偏移函数的参数；

(7)根据偏移函数计算偏移值，运动载体控制器通过该偏移值调整运动载体的运行状态，纠正运动载体运行轨迹，实现自动循迹。

2.根据权利要求1所述循迹方法，其特征在于，在步骤(1)中，运动载体控制器将读取的路径循迹传感器数据存入数组，当数组存满溢出时，对数组数据进行一次过滤，滤除跳变异常的数据，并对剩余数据求取平均值。

3.根据权利要求1所述循迹方法，其特征在于，在步骤(4)中，所述分区的方法为，设路径循迹传感器包含2N+1个水平方向电感线圈，则探测区域划分为4N个，设L₀为位于中央的水平方向电感线圈，位于L₀左侧且距L₀由近及远的水平方向电感线圈为L_-1,L_-2,···,L_-N，位于L₀右侧且距L₀由近及远的水平方向电感线圈为L₁,L₂,···,L_N，则探测区域Area的分区如下：

上式中，E_k表示水平方向电感线圈L_k采集的磁场信号，下标k为在[-N,N]区间内的任一整数，L为水平方向电感线圈L_N距离路径中央导引线的水平距离，H为传感器距离路面的高度，C为常数，x即为传感器相对于路径中央导引线的偏移值。

4.根据权利要求3所述循迹方法，其特征在于，在步骤(5)中，在建立偏移函数时，利用临近区块信号的线性运算消除信号的共模误差，利用比例运算提高偏移函数斜率，从而提高信号变化灵敏度，偏移函数g(x)如下：

其中，C_i为偏移函数g(x)的比例系数，i为在[-N,N]区间内的任一整数，C_i即为步骤(5)、(6)中所述偏移函数的参数。

5.根据权利要求1所述循迹方法，其特征在于：所述供电单元直接采用运动载体控制器供电。