專利名稱：磁道釘定位導航二維磁傳感器的制作方法
技術領域：
本發明涉及車輛自動駕駛智能運輸系統，具體涉及智能運輸系統中磁道釘定位導航系統，特別是用于檢測磁道釘磁場強度的磁傳感器。
背景技術：
磁誘導控制方式的車輛自動駕駛智能運輸系統，是研究比較成熟的車輛自動駕駛智能運輸系統，磁誘導控制方式中又以磁道釘導航方式比較常見。磁道釘導航方式的車輛自動駕駛智能運輸系統主要包括預先埋設在道路上的磁道釘、車輛自動駕駛系統；車輛自動駕駛系統包括設置在車輛上的工控機、設置在車輛上的磁傳感器；磁傳感器的輸出端與工控機連接，工控機控制車輛運行。該系統的工作原理為在道路上預先埋設磁道釘，車輛上的磁傳感器來感知磁道釘周圍的磁場強度，并將獲得的信號輸入工控機；工控機根據其測量的結果與其相對應的位置比較后，得出車輛橫向或縱向偏移控制量控制車輛的行駛，從而實現車輛的自動駕駛。
磁道釘定位導航磁傳感器作為信號檢測裝置，是整個車輛自動駕駛系統中信號接收的主要組成部分，因此它的設計與開發重要性不言而喻。目前，國內外在車輛自動駕駛智能運輸系統中使用的磁道釘定位導航磁傳感器，均采用專用的霍爾元件檢測裝置，如日本某研發機構起初采用霍尼韋爾HMC1033的三軸磁傳感器，以及后來研發的三軸的磁傳感器等。這些采用霍爾元件的磁傳感器，成本過高，一個磁傳感器的價格在千元以上，不利于車輛自動駕駛技術的推廣和發展。
發明內容
本發明所要解決的技術問題是提供一種價格低廉的磁道釘定位導航二維磁傳感器。
本發明解決上述技術問題所采用的技術方案是磁道釘定位導航二維磁傳感器，它包括兩個線圈磁檢測裝置、電路部分；兩個線圈磁檢測裝置分別由磁阻線圈、鐵芯組成，磁阻線圈套在鐵芯上；電路部分包括放大電路；兩個線圈磁檢測裝置的鐵芯的軸線相互垂直；兩個線圈磁檢測裝置的磁阻線圈兩端分別與放大電路的輸入端連接；放大電路的輸出端通過A/D轉換與車輛自動駕駛系統的工控機連接。
上述方案中，它還包括安裝板，電路部分、線圈磁檢測裝置設置在安裝板上。
上述方案中，電路部分還包括補償電路，兩個線圈磁檢測裝置的磁阻線圈兩端分別與補償電路的輸入端連接；補償電路的輸出端與放大電路的輸入端連接。
上述方案中，放大電路為具有濾波功能的放大電路。
上述方案中，磁阻線圈的匝數為5000-7000。
本發明的基本工作原理是根據法拉利電磁感應定律，設計檢測線圈，并使兩個線圈磁檢測裝置的鐵芯的軸線相互垂直，通過線圈實時檢測磁道釘的X與Y方向的二維磁場信號，經由放大電路輸出后，信號直接進入車輛自動駕駛系統的工控機的A/D數據采集卡，進行模數轉換處理后，提供給工控機，工控機根據所測得數據來控制車輛的運行。
與現有技術相比，本發明具有以下優點1、用線圈磁檢測裝置代替霍爾元件檢測裝置，在應用中可以準確地檢測到磁場二維信號，實時性好，成本低，磁傳感器的價格只有幾十元。
2、可方便地調整信號放大倍數，操作簡單。
3、電路部分、線圈磁檢測裝置設置在安裝板上，將電路部分、線圈磁檢測裝置集成為一體，體積小、結構簡單，系統中元器件之間的相互干擾小。
4、電路部分還包括補償電路，補償電路可對線圈磁檢測裝置輸出信號的偏置進行調整，以減少兩線圈磁檢測裝置之間的相互干擾。
5、放大電路為具有濾波功能的放大電路，可有效降低輸出信號的噪聲，提高輸出信號的精確性。
6、出于磁傳感器輸出精度和體積的考慮，磁阻線圈的匝數為5000-7000最佳。
圖1為本發明實施例的結構示意2為本發明實施例的電路圖具體實施方式
如圖1所示的本發明實施例，它為磁道釘定位導航X、Y軸二維磁傳感器，它包括兩個線圈磁檢測裝置、電路部分、安裝板4。電路部分、線圈磁檢測裝置設置在安裝板4上。兩個線圈磁檢測裝置分別由磁阻線圈1、鐵芯5組成，磁阻線圈1套在鐵芯5上。兩個線圈磁檢測裝置的鐵芯5的軸線相互垂直。
本發明實施例的磁阻線圈1選用銅線的線徑0.04mm-0.08mm，繞線匝數為5000-7000匝；鐵芯5為圓柱形(r＝0.8-1.2cm，h＝2.6-3.0cm)，采用電工純鐵鐵芯。
如圖2所示，本發明實施例的電路部分包括放大電路3、補償電路2；放大電路3為具有濾波功能的放大電路。兩個線圈磁檢測裝置的磁阻線圈1兩端分別與補償電路2的輸入端連接；補償電路2的輸出端與放大電路3的輸入端連接，放大電路3的輸出端通過A/D轉換與車輛自動駕駛系統的工控機連接。
由于二維傳感器不可避免的會受到相互線圈之間的干擾，因此對于補償電路的設計是十分必要的，補償電路2可以通過調整R1來補償干擾；后面部分為濾波放大集成電路，采用RC低通和帶通濾波方式，其放大倍數為k＝1+R8/R7，放大倍數范圍是0.5-10倍。該電路具有結構簡單，功能實現方便且價格低廉的優點。
磁阻線圈1兩端與放大電路3的輸入端連接；放大電路3的輸出端Vxout+、Vxout-、Vyout+、Vyout-通過A/D轉換與車輛自動駕駛系統的工控機連接；磁傳感器由Vcc、Vdd輸入電源。
本發明實施例使用安裝時，安裝板4可以固定在試驗設備或車輛的前后保險杠上，其中板上的一個鐵芯5的軸線指向地面，另一個鐵芯5的軸線水平，二者呈垂直關系。接入12V電源，當車輛在埋有磁道釘的路面上行駛時，由兩線圈磁檢測裝置檢測到磁信號，并經補償、濾波、放大后輸出。
權利要求
1.磁道釘定位導航二維磁傳感器，其特征在于它包括兩個線圈磁檢測裝置、電路部分；兩個線圈磁檢測裝置分別由磁阻線圈(1)、鐵芯(5)組成，磁阻線圈(1)套在鐵芯(5)上；電路部分包括放大電路(3)；兩個線圈磁檢測裝置的鐵芯(5)的軸線相互垂直；兩個線圈磁檢測裝置的磁阻線圈(1)兩端分別與放大電路(3)的輸入端連接；放大電路(3)的輸出端通過A/D轉換與車輛自動駕駛系統的工控機連接。
2.如權利要求1所述的磁傳感器，其特征在于它還包括安裝板(4)，電路部分、線圈磁檢測裝置設置在安裝板(4)上。
3.如權利要求1所述的磁傳感器，其特征在于電路部分還包括補償電路(2)，兩個線圈磁檢測裝置的磁阻線圈(1)兩端分別與補償電路(2)的輸入端連接；補償電路(2)的輸出端與放大電路(3)的輸入端連接。
4.如權利要求1所述的磁傳感器，其特征在于放大電路(3)為具有濾波功能的放大電路。
5.如權利要求1所述的磁傳感器，其特征在于磁阻線圈(1)的匝數為5000-7000。
全文摘要
本發明涉及磁道釘定位導航二維磁傳感器，它包括兩個線圈磁檢測裝置、電路部分；兩個線圈磁檢測裝置分別由磁阻線圈(1)、鐵芯(5)組成，磁阻線圈(1)套在鐵芯(5)上；電路部分包括放大電路(3)；兩個線圈磁檢測裝置的鐵芯(5)的軸線相互垂直；兩個線圈磁檢測裝置的磁阻線圈(1)兩端分別與放大電路(3)的輸入端連接；放大電路(3)的輸出端通過A/D轉換與車輛自動駕駛系統的工控機連接。本發明用線圈磁檢測裝置代替霍爾元件檢測裝置，在應用中可以準確地檢測到磁場二維信號，實時性好，成本低，磁傳感器的價格只有幾十元。
文檔編號G05D1/02GK1904555SQ20061001977
公開日2007年1月31日 申請日期2006年7月31日 優先權日2006年7月31日
發明者吳超仲, 白智慧, 嚴新平, 曹輝 申請人:武漢理工大學