CN108931240A - 一种基于电磁感应的路径循迹传感器和循迹方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于电磁感应的路径循迹传感器和循迹方法。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。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，选频滤波单元提取出有效信号，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，然后计算出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。本发明解决了现有电磁传感器体积质量大、输出信号不稳定、可维护性差的问题，同时配套的循迹方法解决了对信号源端装置依赖性高和传统差值法存在轨迹曲线非单调的问题，提高了自动循迹的稳定性。

Description

一种基于电磁感应的路径循迹传感器和循迹方法

技术领域

本发明属于自动控制技术领域，特别涉及了一种基于电磁感应的路径循迹传感器和循迹方法。

背景技术

现有的自动循迹系统原理多样，以基于摄像头和光电CCD的图像处理为主，它们对环境光线适应能力差，并且高速摄像头成本高昂不易维护。机器学习与模式识别的算法深度高、数据量大、样本规范性依赖大且处理速度缓慢。

基于电磁感应的线圈传感方式优点显著：对环境适应性良好、成本低廉、算法鲁棒性高、可移植性好、信息处理速度快。但已有的电磁传感器尚存在体积较大、碰撞易损坏、输出信号不稳定、信号检测范围窄等缺点，因此未得到广泛使用。同时路径供电装置对负载阻抗要求高，对路径长度与宽度有严格限制，且存在输出信号不稳定的现象。

发明内容

为了解决上述背景技术提出的技术问题，本发明旨在提供一种基于电磁感应的路径循迹传感器和循迹方法，解决现有电磁传感器存在的体积质量大、输出信号不稳定、可维护性差的问题，同时配套的循迹方法解决对信号源端装置依赖性高的问题和传统差值法存在的轨迹曲线非单调问题，进一步提高自动循迹的稳定性。

为了实现上述技术目的，本发明的技术方案为：

一种基于电磁感应的路径循迹传感器，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3种方向的电感线圈，分别为平行于路面且垂直于路径的水平方向电感线圈、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，其中水平方向电感线圈必须存在，若循迹路径中存在路径交汇、分叉或重合的复杂路况，则垂直方向电感线圈和竖直方向电感线圈至少存在一种，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。

进一步地，所述供电单元直接采用运动载体控制器供电。

进一步地，所述信号放大单元采用集成运放和反向放大电路。

进一步地，所述信号输出单元采用FPC接口。

进一步地，所述连接固定单元采用三通连接件形成三角稳定结构，实现路径循迹传感器与运动载体的固定连接。

进一步地，采用PCB电路板承载路径循迹传感器的各器件单元，并在电感线圈周围设置保护挡板。

基于上述路径循迹传感器的循迹方法，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。

进一步地，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。

进一步地，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。

进一步地，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。

采用上述技术方案带来的有益效果：

本发明在电感线圈的排布上，将电感线圈方向划分为三个方向，如此可以有效地针对不同的路径进行调整，提供了更高的灵活度，保证了传感器对复杂路况的适应能力。

传统电磁传感器使用三极管放大电路，电路冗杂且静态工作点的调节过程复杂同时温飘较大，对传感器的后期维护优化带来困难。本发明采用集成运算放大器替换三极管，简化了放大电路元件，温飘减小，放大电路功耗降低，对环境适应能力更强。传统传感器使用倍压检波电路将运放放大后的输出的交流信号转为直流信号，由于倍压检波电路不稳定，且对信号不敏感，具有反应迟缓的缺点，本传感器将倍压检波电路省去，直接将放大后的交流信号传输送到MCU的AD采集端口。

在循环方法上，本发明利用水平方向电感线圈采集的信号相对大小进行分区，预设的边界值不会因信号源偏移变化，为偏移函数的纠正提供了一个稳定的参考量。由于系统每一次经过预设边界值时都进行了一次偏移函数参数修正，由此可以保证系统可以适应在变化的电流中获取出瞬时的电流值并根据瞬时电流值得到正确的系统偏移角度，进而控制系统进行角度修正，确保自动循迹系统可以平稳的沿着导引线方向前进。同时，将区域分块化处理有效地解决了传统差值法的偏移曲线与线圈采样值在一定范围外出现非线性相关部分的问题，进一步扩大了传感器的有效探测范围。

附图说明

图1为实施例的自动循迹系统示意图；

图2为导引线周围磁场示意图；

图3为本发明传感器的工作原理图；

图4为传感器的信号检测单元直接获取到的磁场信号示意图；

图5为传感器经过选频滤波单元和信号放大单元后得到的信号比较示意图；

图6为实施例的传感器电感线圈布局示意图；

图7为实施例的传感器二维PCB板图；

图8为实施例的传感器三维模型图；

图9为本发明循迹算法流程图；

图10为实施例中的分区示意图；

图11为实施例中的连续阶梯分段函数图。

具体实施方式

以下将结合附图，对本发明的技术方案进行详细说明。

在本实施例中，将本发明设计的基于电磁感应的路径循迹传感器应用在智能小车的循迹系统上，循迹系统如图1所示。循迹路径使用漆包线作为导引线，并在两端通过信号发生装置施加交变电流，在导引线周围激发产生交变磁场，周围的磁场信号如图2所示。传感器通过碳素杆制成的前瞻支架固定在小车前一定距离，MCU处理器固定在小车上，并通过MCU处理器控制舵机和电机来控制小车的运动，配合传感器完成智能小车的循迹功能。传感器由于固定在前瞻支架上，相对于小车可以更早的感应前方一定距离的路径信号，传感器将获取到的信号经过处理后传输回搭建在智能小车上的MCU的AD采集口，MCU经过算法处理，计算小车相对于路径的偏移量和偏移角，从而计算舵机旋转的角度和电机的运转速度，进而将小车纠正回到路径引导线上来。经过不断重复的反馈控制可以实现小车的自动循迹功能。

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。本实施例中的路径除了常规路径外，只存在两种复杂路况——十字交叉路口和圆形环岛路况，路径宽度约为小车宽度的两倍，由此使用三个水平方向电感线圈E1、E2、E3和两个垂直方向电感线圈E4、E5，即可完成循迹任务。电感线圈的布局方式为：水平方向等距安放三个电感，一个电感安放在PCB板的正中央，另两个电感分别安放在PCB板的两侧与中央电感在同一条水平线上；两个电感根据中央水平电感两侧对称。竖直方向安放两个电感，电感的最前端比水平电感靠前提供前瞻功能。

传感器内部工作原理如图3所示，通过传感器中的信号检测单元检测周围磁场强度信号，经过信号选频滤波单元处理除去噪声后送入信号放大单元进行信号的半周放大，最后通过信号输出单元与MCU完成信号传输。其中传感器通过连接固定单元固定在该循迹系统连接。

为保证每一路电感线圈在路径相同点上的采样信号尽可能一致，电感线圈选用相同规格的8*10或6*8工字电感，不仅成本低，且精度比自行绕制的线圈高。对于选频滤波单元中选频电容的选择，需要根据信号源的电流频率计算，根据LC谐振公式可计算相应需要选取的振荡电容容值：如信号为20kHz的交变电流信号时，可以计算出谐振电容的容量为根据市场上的标称电容值，可以得到最接近的电容值为6.8nF，由于电容误差会导致选频区间不同，因此选用矫正电容来尽可能减小电容制造误差。同时对于矫正电容的布局，每一个电感线圈对应一个校正电容，校正电容的放置紧贴电感线圈的引脚平行于引脚放置，最大限度缩短电感与矫正电容之间走线引起的信号损失。对于放大输入电阻的选择，由于过大会造成信号被分压，导致输入信号衰减，而电阻过小会提高传感器能耗，权衡后选择1KΩ电阻。对于反馈电阻，需要根据信号源电流大小和传感器高度适当调整，保证在信号最大值时不会出现饱和消顶失真的前提下尽可能提高放大倍数。

传感器的供电单元没有采用独立供电的方式，考虑到传感器的输出直接与MCU的AD通道连接，为了保证模数转化的有效性和AD通道的耐压性，保证传感器供电和MCU供电电压相同，而MCU供电电源通常为3.3V和5V的单电源，为了简化电源设计，直接使用MCU的供电电源给传感器供电。信号输出单元相较于传统传感器做了简化，删去了二极管倍压检波电路，避免了倍压检波电路对信号不敏感导致的信号输出延迟的缺点。直接将运算放大器的输出信号与运算放大器供电电源端集成到一个FPC接线端，作为传感器与MCU处理器的传输接口，通过FPC排线作为传输线。FPC接口具有轻便易更换等优点。由于经过了一段较长的传输线，在FPC排座输入单片机传来的电源后需要先经过一个耦合电容稳压滤波；同时传感器总共使用三个集成运放芯片，在每个芯片的电源供电口输入前均需经过一个耦合电容稳压滤波。

如图4所示，通过电感线圈直接获取到的磁场信号具有很大的噪声，在噪声下几乎无法辨别路径信号信息。由于噪声频率与信号源信号频率频段不同，在经过选频滤波单元后，信号中的噪声会被滤除，信号将展现出与信号源同频率的正弦波，但幅度较小只有约几十毫伏，且为交流信号，不便于单片机直接读取。在经过信号放大单元放大之后，交流信号的正半周被滤除，负半周通过反向放大数十倍达到与单片机供电电源相同量级的峰值，经过处理后的信号如图5所示，因此可以直接送入MCU的AD采集口经过模数转换成数字信号，才可进行后续算法处理。本实施例中传感器需要使用三个集成运放芯片，第一个芯片放大电感线圈E1和E4的输入信号，第二个芯片放大电感线圈E2的输入信号，第三个芯片放大电感线圈E3和E5的输入信号。

信号放大单元使用集成运算放大器将选频后的信号进行放大，便于信号后续的处理和传输。考虑到供电电源的负载驱动能力，同时保证输出信号的幅度区间尽可能大，使用低功耗低电压的轨到轨输出运放。且由于电源为单电源，供电的运放线性放大区间也只有交流信号的半周区间，在正半周线性区间与负半周的截止区的切换过程中，由于二极管的最大导通截止频率限制，运放会存在交越失真，影响输出信号的完整性和灵敏度。为了保证放大后信号失真程度小，由此选择具有一定导通偏置电压的运算放大器。最后为了权衡压摆率和增益带宽积与单通道功耗，根据成本和性能选择合适的集成运算放大器。信号放大电路使用反向放大电路，提高共模抑制比，进一步稳定输出信号。选择TI公司的OPAx320系列运放，其中前述的第一个芯片和第三个芯片使用二通道的OPA2320芯片，而第二个芯片使用单通道的OPA320芯片。

连接固定单元由PCB电路板上预留的三个连接孔通过三通连接件形成三角稳定结构与循迹系统固定连接，保证了传感器的刚度，不易因碰撞造成损坏或变形。其中三通立座直接与传感器定位孔使用尼龙螺钉螺母固定；三通转口与三通立座连接，可旋转调整传感器前瞻支架与水平面的相对角度，内有通孔可与碳素杆固定。

PCB电路板结构部件用于承载元器件并提供网络端口连接，尤其在电感周围设置了挡板，对传感器脆弱部分重点加强了保护，并挖空其余无用区域进一步减小传感器重量。

如图6所示，建立一个空间坐标系，假设平行地面且垂直电磁导引线的方向为x轴，垂直地面并垂直电磁导引线的方向为y轴，与电磁导引线平行的方向为z轴。在x轴传感器两端分别放置一个电感L₁和L₃，并在传感器中心放置一个x轴方向的电感L₂，主要用于获取电流大小。在传感器两端分别再放置一个z轴方向的电感L₄和L₅，主要用于判断十字路口、环形路口等非常规路线和复杂路况下的辅助转向功能。最终确定为以上所述的五电感线圈方案，z轴上的电感L₄和L₅略靠前，可以提高传感器的前瞻预判性能。L₁、L₂、L₃三个水平排布的电感用于差值计算循迹系统与路径中心线的偏移量。L₄、L₅两个垂直排布的电感用于探测路径中的复杂路况如交叉路口、圆形环岛等。本布局可以更好的适应电流波动和复杂路径带来的路径循迹问题。

如图7所示，PCB电路板采用部分大面积铺铜的方式绘制，在传感器固定孔附近铺设铜层，减小固定装置引起的PCB电路板结构形变，提高信号的高频特性。在PCB其余走线部分不铺设大量铜层，避免因铜层热涨冷缩导致PCB电路板弯曲，且减轻了传感器整体重量。在电感四周设置挡板，避免冲撞过程损坏电感线圈，在中间未走线处挖槽，尽可能减轻板子的重量和面积，并预留三处固定口，使用三通连接件和碳素杆可以与自动循迹系统固定和连接，具有较高的刚度。最后形成的三维模型图如图8所示。

传感器输出的信号需要通过一系列算法将这些数字量转化成小车与路径的偏移。算法如图9所示。

输出信号传输至MCU的AD采集口时，需要保证AD通道的采集速率大于信号源电流频率的5倍以上，并保持采样100个周期左右。由采集到的数据数组经过算法滤波除去非线性变化值和部分波动值后取平均得到该处的磁场强度信号大小。先对非水平部分数值进行处理，判断系统是否运行到交叉路口等复杂路况上，根据目前所在状态和上一次采用的参数进行第一次的参数预设。然后对水平部分数值进行处理，判断系统是否运行到已划分好的区块边界，根据判断结果决定是否进行参数重设，根据参数进行系统偏移量计算，最后根据偏移量调整循迹系统的运行参数。

电感线圈只能采集沿着摆放方向的磁场信号分量，对于水平放置的线圈，假设传感器架设距离水平面高度为H，水平方向电感线圈距离导引中心线的水平距离为l，由简单的推导可以得到线圈采集到的磁场信号为：

式中C为一个与H和l无关的常量。

首先需要进行路径分区，分区依据是保持传感器与路径垂直，改变传感器与中心导引线的偏移量可以绘制出水平线圈输出信号曲线，根据信号大小关系可以将传感器获取到的“视野”范围划分为多个区域。对于有2N+1个水平电感线圈的传感器来说，区域数量为4N个。区域划分会随着N的增大而更为精细。将水平线圈从中央设为L₀，左侧线圈根据与中央线圈的距离远近设为L_-1,L_-2,···,L_-N，右侧线圈与左侧线圈关于中央对称，设为L₁,L₂,···,L_N，对应划分区域的判据为：

其中k为在[-N,N]区间内的任一整数，L为最外侧电感线圈距离中央导引线的水平距离。在各区域内的最大值信号E_max为：

利用简单的函数分段方法，保证在每个区域中，从电感线圈采集的信号构造的函数g(x)与传感器偏移量x唯一对应，同时保证每个区域内的g(x)单调变化。而为了提高算法灵敏度，还需要提高偏移函数g(x)的斜率，为此考虑区域临近曲线的线性关系，发现在两端边界区域A₁和A_4N上，和具有同样的单调性，并经过线性运算后消除了信号的共模误差；而对区域A_2k，发现具有更好的灵敏度，并通过比例运算提高对信号源电流强度波动的适应能力；类似的，对于区域A_2k+1，得到作为优化后的偏移函数；特殊的，对于中央区域A_2N和A_2N+1，为了保证偏移函数能在中央点归零，使用作为偏移函数。最后经过整合后可以得到优化后的偏移函数g(x)：

上式中，C_i为常数比例系数，用于使偏移函数连续。每一次MCU通过定时中断采集传感器信号时，将传感器分成水平部分和非水平部分分别处理。首先对非水平信号进行分析，根据一些路况的特殊性，非水平信号的变化也会具有一定的特殊性，可以通过异常变化获取系统目前所处的路况状态。当MCU读取水平方向传感器采集回来的信号后可以计算系统目前所在的区块，判断系统与上一次运行区块是否一致；如果不一致说明系统相对导引线中央的偏离值已经达到了预设的边界，此时需要根据目前采集的信号进行误差修正，通过矫正C_i修正系统偏移函数，从而对波动电流实现自适应。如果一致则说明系统运行并没有出现较大偏差，即目前的系统偏移函数合理，可以继续使用该比例系数进行计算。由于预先划分的区块由传感器信号相对大小决定，没有绝对值的衡量，因此系统运行过程中不会由于电流的波动而变化，即可以作为稳定的参考量。

以前述智能小车为例，可以分别得到由5路电感线圈(图6中的L₁-L₅)采集回来的周围磁场强度信号，根据电磁感应原理，可以得到感应电动势E₁、E₂、E₃分别为：

取C＝1,H＝15,L＝24，做出E₁、E₂、E₃随x的变化曲线如图10所示。

当电感线圈偏离通电导线，感应电动势减小。为保证位置测量的精确度和线性度，采用感应电动势的数值和其差值相结合，对跑道进行分区标定。首先利用E₁、E₂、E₃的大小关系大致判断出小车偏离跑道的区域，即当E₁＞E₂＞E₃或E₂＞E₁＞E₃时(A₁、A₂区块)，右侧线圈产生的电动势最小，则相比跑道中心，小车偏右，当E₂最大时，小车处于跑道较为中间的位置，当E₃＞E₂＞E₁或E₂＞E₃＞E₁时(A₃、A₄区块)，小车偏左。

采用分段函数的思想，将图像分为如图10的四个区域，计算分段连续阶梯函数的输入：

选取合适的比例常数C₁和C₂使函数连续，画出该分段函数中g与x的关系图如图11所示。

将跑道标定为如图10所示的四个区域，由图11可以看出，在每个区域中g与x的关系均为单调、一一的对应函数关系，有效地解决了因为在一定范围外函数不单调产生的误判现象，同时保证函数的连续性，提高了系统运行的稳定性和灵敏度。g还需要设定最大值限制，确保自动循迹系统可以在短时间内响应该偏移角度并纠正循迹路径。

区域划分算法的另外一个好处在于将偏差量x分为多个区块，通过E₁、E₂、E₃的相对大小关系可判断此时小车是否处于预设的区域边界，在边界处获取实际感应电动势送入MCU中，以此自适应的调整舵机角度与小车偏离位置之间的函数关系。相比传统的循迹算法，电动势计算函数与舵机角度之间的函数关系调整好后就维持不变，当载流导线中电流发生变化，同样的偏移距离检测到的感生电动势会发生变化，在这种情况下，MCU就无法给出正确的舵机偏转角度。而动态分区算法很好的解决了这一点，通过边界值反馈不断调整舵机角度与小车偏离位置之间的函数关系，达到自适应的效果，大大降低了循迹算法对载流导线电流的依赖性，增强了算法稳健性。

实施例仅为说明本发明的技术思想，不能以此限定本发明的保护范围，凡是按照本发明提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本发明保护范围之内。

Claims (10)

1.一种基于电磁感应的路径循迹传感器，其特征在于：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3种方向的电感线圈，分别为平行于路面且垂直于路径的水平方向电感线圈、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，其中水平方向电感线圈必须存在，若循迹路径中存在路径交汇、分叉或重合的复杂路况，则垂直方向电感线圈和竖直方向电感线圈至少存在一种，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。

2.根据权利要求1所述基于电磁感应的路径循迹传感器，其特征在于：所述供电单元直接采用运动载体控制器供电。

3.根据权利要求1所述基于电磁感应的路径循迹传感器，其特征在于：所述信号放大单元采用集成运放和反向放大电路。

4.根据权利要求1所述基于电磁感应的路径循迹传感器，其特征在于：所述信号输出单元采用FPC接口。

5.根据权利要求1所述基于电磁感应的路径循迹传感器，其特征在于：所述连接固定单元采用三通连接件形成三角稳定结构，实现路径循迹传感器与运动载体的固定连接。

6.根据权利要求1所述基于电磁感应的路径循迹传感器，其特征在于：采用PCB电路板承载路径循迹传感器的各器件单元，并在电感线圈周围设置保护挡板。

7.基于权利要求1所述路径循迹传感器的循迹方法，其特征在于，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。

8.根据权利要求7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。

9.根据权利要求7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。

10.根据权利要求9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。