基于全連接神經網絡的車輛短預瞄電磁導引方案
2022年電子技術應用第3期
楊豫龍1，趙 娟1，2，黃 原1
1.中國地質大學(武漢) 自動化學院，湖北 武漢430074； 2.復雜系統先進控制與智能自動化湖北省重點實驗室，湖北 武漢430074
摘要： 電磁導引是一種車輛自動導引方案，廣泛應用于工業、物流等領域。為解決現有電磁導引方案對車輛機械結構要求較高、易受傳感器預瞄距離短的限制、難以應用于小型自動導引車輛的問題，提出了一種基于全連接神經網絡的導引方案。通過數據分析尋找有限預瞄距離內的最優傳感器排布方案，設計和訓練全連接神經網絡模型，對車身姿態及車后道路的信息進行全面預測，以彌補傳感器短預瞄所造成的前向道路探測能力的不足。經模擬和實際測試，該方案能極大改善較小體積車輛的短預瞄電磁導引系統的控制效果，實現車輛的穩定快速運行。
中圖分類號： TN609；TP242.6；TP249
文獻標識碼： A
DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.211665
中文引用格式： 楊豫龍，趙娟，黃原. 基于全連接神經網絡的車輛短預瞄電磁導引方案[J].電子技術應用，2022，48(3)：22-26.
英文引用格式： Yang Yulong，Zhao Juan，Huang Yuan. Electromagnetic guidance scheme for limited-preview vehicles based on fully connected neural network[J]. Application of Electronic Technique，2022，48(3)：22-26.
文獻標識碼： A
DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.211665
中文引用格式： 楊豫龍，趙娟，黃原. 基于全連接神經網絡的車輛短預瞄電磁導引方案[J].電子技術應用，2022，48(3)：22-26.
英文引用格式： Yang Yulong，Zhao Juan，Huang Yuan. Electromagnetic guidance scheme for limited-preview vehicles based on fully connected neural network[J]. Application of Electronic Technique，2022，48(3)：22-26.
Electromagnetic guidance scheme for limited-preview vehicles based on fully connected neural network
Yang Yulong1，Zhao Juan1，2，Huang Yuan1
1.School of Automation，China University of Geosciences，Wuhan 430074，China； 2.Hubei Key Laboratory of Advanced Control and Intelligent Automation for Complex Systems，Wuhan 430074，China
Abstract： As one of the autopilot schemes of automatic guided vehicle(AGV), electromagnetic guidance is widely used in industry, logistics and other fields. Traditional electromagnetic guidance schemes have high requirements on mechanical structure and are easily limited by the small preview range of sensors. Thus, it is difficult to apply them to small AGV. In order to remedy the defect of limited detection ability, which is caused by limited preview, a fully connected neural network model is designed and trained to detect both vehicle′s posture and rear road information. Both simulation and actual tests show that the presented scheme greatly improves the control effect of electromagnetic guidance system with small size and limited-preview sensors. In the whole process, the vehicle runs rapidly and steadily.
Key words : neural network；supervised learning；limited preview；electromagnetic guiding；AGV
0 引言
通有交變電流的導線附近會產生磁場。電磁導引利用這一特性，通過預先鋪設在路面的電磁線，實現對車輛的導引[1]。相較于視覺、雷達、衛星定位等引導方式[2]，電磁導引方案對環境的抗干擾能力較強，不易受外界光照、天氣等條件的影響[3]，廣泛應用于工業、物流等路徑相對固定的場景中[4]。
為實現車輛電磁導引，文獻[5]通過一行緊密排布的傳感器，檢測車身相對路面電磁線的位置。文獻[6]利用最小二乘法，對當前位置處的電磁感應強度與車身側向偏移量的函數關系進行曲線擬合，從而確定車身相對路面的位置。文獻[7]提出一種“差比和”算法，用兩傳感器值之差除以兩傳感器值之和來描述車身的側向偏移量，然后使用PID控制器實現跟隨。
但上述方案仍未解決阻礙電磁導引發展的根本問題，即：電磁傳感器的探測距離十分有限，導引速度難以提高，若使用延長桿等機械結構增大電磁傳感器探測距離，會導致車輛體積龐大、機械性能變差。
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作者信息：
楊豫龍1，趙 娟1，2，黃 原1
(1.中國地質大學(武漢) 自動化學院，湖北 武漢430074；
2.復雜系統先進控制與智能自動化湖北省重點實驗室，湖北 武漢430074)
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