CN1904555A - 磁道钉定位导航二维磁传感器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及磁道钉定位导航二维磁传感器，它包括两个线圈磁检测装置、电路部分；两个线圈磁检测装置分别由磁阻线圈(1)、铁芯(5)组成，磁阻线圈(1)套在铁芯(5)上；电路部分包括放大电路(3)；两个线圈磁检测装置的铁芯(5)的轴线相互垂直；两个线圈磁检测装置的磁阻线圈(1)两端分别与放大电路(3)的输入端连接；放大电路(3)的输出端通过A/D转换与车辆自动驾驶系统的工控机连接。本发明用线圈磁检测装置代替霍尔元件检测装置，在应用中可以准确地检测到磁场二维信号，实时性好，成本低，磁传感器的价格只有几十元。

Description

磁道钉定位导航二维磁传感器

技术领域

本发明涉及车辆自动驾驶智能运输系统，具体涉及智能运输系统中磁道钉定位导航系统，特别是用于检测磁道钉磁场强度的磁传感器。

背景技术

磁诱导控制方式的车辆自动驾驶智能运输系统，是研究比较成熟的车辆自动驾驶智能运输系统，磁诱导控制方式中又以磁道钉导航方式比较常见。磁道钉导航方式的车辆自动驾驶智能运输系统主要包括：预先埋设在道路上的磁道钉、车辆自动驾驶系统；车辆自动驾驶系统包括设置在车辆上的工控机、设置在车辆上的磁传感器；磁传感器的输出端与工控机连接，工控机控制车辆运行。该系统的工作原理为：在道路上预先埋设磁道钉，车辆上的磁传感器来感知磁道钉周围的磁场强度，并将获得的信号输入工控机；工控机根据其测量的结果与其相对应的位置比较后，得出车辆横向或纵向偏移控制量控制车辆的行驶，从而实现车辆的自动驾驶。

磁道钉定位导航磁传感器作为信号检测装置，是整个车辆自动驾驶系统中信号接收的主要组成部分，因此它的设计与开发重要性不言而喻。目前，国内外在车辆自动驾驶智能运输系统中使用的磁道钉定位导航磁传感器，均采用专用的霍尔元件检测装置，如日本某研发机构起初采用霍尼韦尔HMC1033的三轴磁传感器，以及后来研发的三轴的磁传感器等。这些采用霍尔元件的磁传感器，成本过高，一个磁传感器的价格在千元以上，不利于车辆自动驾驶技术的推广和发展。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：提供一种价格低廉的磁道钉定位导航二维磁传感器。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案是：

磁道钉定位导航二维磁传感器，它包括两个线圈磁检测装置、电路部分；两个线圈磁检测装置分别由磁阻线圈、铁芯组成，磁阻线圈套在铁芯上；电路部分包括放大电路；两个线圈磁检测装置的铁芯的轴线相互垂直；两个线圈磁检测装置的磁阻线圈两端分别与放大电路的输入端连接；放大电路的输出端通过A/D转换与车辆自动驾驶系统的工控机连接。

上述方案中，它还包括安装板，电路部分、线圈磁检测装置设置在安装板上。

上述方案中，电路部分还包括补偿电路，两个线圈磁检测装置的磁阻线圈两端分别与补偿电路的输入端连接；补偿电路的输出端与放大电路的输入端连接。

上述方案中，放大电路为具有滤波功能的放大电路。

上述方案中，磁阻线圈的匝数为：5000-7000。

本发明的基本工作原理是：根据法拉利电磁感应定律，设计检测线圈，并使两个线圈磁检测装置的铁芯的轴线相互垂直，通过线圈实时检测磁道钉的X与Y方向的二维磁场信号，经由放大电路输出后，信号直接进入车辆自动驾驶系统的工控机的A/D数据采集卡，进行模数转换处理后，提供给工控机，工控机根据所测得数据来控制车辆的运行。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

1、用线圈磁检测装置代替霍尔元件检测装置，在应用中可以准确地检测到磁场二维信号，实时性好，成本低，磁传感器的价格只有几十元。

2、可方便地调整信号放大倍数，操作简单。

3、电路部分、线圈磁检测装置设置在安装板上，将电路部分、线圈磁检测装置集成为一体，体积小、结构简单，系统中元器件之间的相互干扰小。

4、电路部分还包括补偿电路，补偿电路可对线圈磁检测装置输出信号的偏置进行调整，以减少两线圈磁检测装置之间的相互干扰。

5、放大电路为具有滤波功能的放大电路，可有效降低输出信号的噪声，提高输出信号的精确性。

6、出于磁传感器输出精度和体积的考虑，磁阻线圈的匝数为5000-7000最佳。

附图说明

图1为本发明实施例的结构示意图

图2为本发明实施例的电路图

具体实施方式

如图1所示的本发明实施例，它为磁道钉定位导航X、Y轴二维磁传感器，它包括两个线圈磁检测装置、电路部分、安装板4。电路部分、线圈磁检测装置设置在安装板4上。两个线圈磁检测装置分别由磁阻线圈1、铁芯5组成，磁阻线圈1套在铁芯5上。两个线圈磁检测装置的铁芯5的轴线相互垂直。

本发明实施例的磁阻线圈1选用铜线的线径0.04mm-0.08mm，绕线匝数为5000-7000匝；铁芯5为圆柱形(r＝0.8-1.2cm，h＝2.6-3.0cm)，采用电工纯铁铁芯。

如图2所示，本发明实施例的电路部分包括放大电路3、补偿电路2；放大电路3为具有滤波功能的放大电路。两个线圈磁检测装置的磁阻线圈1两端分别与补偿电路2的输入端连接；补偿电路2的输出端与放大电路3的输入端连接，放大电路3的输出端通过A/D转换与车辆自动驾驶系统的工控机连接。

由于二维传感器不可避免的会受到相互线圈之间的干扰，因此对于补偿电路的设计是十分必要的，补偿电路2可以通过调整R1来补偿干扰；后面部分为滤波放大集成电路，采用RC低通和带通滤波方式，其放大倍数为k＝1+R8/R7，放大倍数范围是0.5-10倍。该电路具有结构简单，功能实现方便且价格低廉的优点。

磁阻线圈1两端与放大电路3的输入端连接；放大电路3的输出端Vxout+、Vxout-、Vyout+、Vyout-通过A/D转换与车辆自动驾驶系统的工控机连接；磁传感器由Vcc、Vdd输入电源。

本发明实施例使用安装时，安装板4可以固定在试验设备或车辆的前后保险杠上，其中板上的一个铁芯5的轴线指向地面，另一个铁芯5的轴线水平，二者呈垂直关系。接入12V电源，当车辆在埋有磁道钉的路面上行驶时，由两线圈磁检测装置检测到磁信号，并经补偿、滤波、放大后输出。

Claims (5)

1、磁道钉定位导航二维磁传感器，其特征在于：它包括两个线圈磁检测装置、电路部分；两个线圈磁检测装置分别由磁阻线圈(1)、铁芯(5)组成，磁阻线圈(1)套在铁芯(5)上；电路部分包括放大电路(3)；两个线圈磁检测装置的铁芯(5)的轴线相互垂直；两个线圈磁检测装置的磁阻线圈(1)两端分别与放大电路(3)的输入端连接；放大电路(3)的输出端通过A/D转换与车辆自动驾驶系统的工控机连接。

2、如权利要求1所述的磁传感器，其特征在于：它还包括安装板(4)，电路部分、线圈磁检测装置设置在安装板(4)上。

3、如权利要求1所述的磁传感器，其特征在于：电路部分还包括补偿电路(2)，两个线圈磁检测装置的磁阻线圈(1)两端分别与补偿电路(2)的输入端连接；补偿电路(2)的输出端与放大电路(3)的输入端连接。

4、如权利要求1所述的磁传感器，其特征在于：放大电路(3)为具有滤波功能的放大电路。

5、如权利要求1所述的磁传感器，其特征在于：磁阻线圈(1)的匝数为：5000-7000。

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