基于磁場(chǎng)檢測的尋線(xiàn)小車(chē)傳感器布局研究

　　位置解算算法

　　位置解算就是要通過(guò)傳感器檢測數值確定當前道路的類(lèi)型和位置。道路位置通常在小車(chē)坐標系中描述，如圖5所示，ABCD代表車(chē)體，XY是車(chē)體坐標系，如果傳感器安放在四個(gè)角上，位置解算就是要通過(guò)四個(gè)角上線(xiàn)圈的感應電壓，確定載流導線(xiàn)與AB、CD的交點(diǎn)E、F的坐標，并推斷道路(載流導線(xiàn))的形狀。

　　基于雙垂直線(xiàn)圈的位置解算

　　垂直線(xiàn)圈中感應電動(dòng)勢的變化特征使得它適合用來(lái)解算具體的位置參數。B'X是偶函數，一個(gè)線(xiàn)圈的數值無(wú)法確定正負(導線(xiàn)左邊還是右邊)，因此考慮兩邊對稱(chēng)地各放一個(gè)，如圖5中的A、B點(diǎn)各放一個(gè)。

　　首先考慮直線(xiàn)情況。記AE的長(cháng)度為lA，BE的長(cháng)度為lB，由(5)(6)式及電磁學(xué)知識易得，A、B兩處垂直線(xiàn)圈中感應電壓的有效值為： 

　　其中k是一個(gè)比例常數，與電磁環(huán)境和具體的電磁線(xiàn)圈有關(guān)，可以由實(shí)驗確定，q是導線(xiàn)與小車(chē)坐標系Y軸的夾角，如圖5。顯然，用(7)(8)式來(lái)求解lA和lB不是件簡(jiǎn)單的事情，最好能將cosq去掉。圖6顯示了當q=20o，h=10，k=1時(shí)，去掉cosq前后U'Ax的曲線(xiàn)。此時(shí)，偏角q只在lA取值較小時(shí)才有一定的影響，同時(shí)當q更小時(shí)，這種影響會(huì )更加有限，因此，在近似分析中，可以將cosq去掉。為了分析方便，將(7)(8)式簡(jiǎn)化為： 

　　U'Ax、U'Bx在在物理上分別是A、B點(diǎn)的垂直傳感器感應電壓的有效值除以(7)(8)式中的比例常數k，因此是解算算法中的已知數據。從(9)(10)式解算lA、lB就比較簡(jiǎn)單了，以下給出兩個(gè)算法：

　　(1)由于兩個(gè)傳感器之間的距離是固定已知的，可以設

　　上式和(9)(10)聯(lián)立，解得： 

　　注意，lB、lA取負值是有意義的，表示導線(xiàn)在線(xiàn)段AB之外了。