电磁检测技术在两轮自平衡小车赛道导航中的应用

"这篇资料主要探讨的是两轮自平衡小车的动力学分析，特别是电磁检测原理在赛道信息检测中的应用。在智能车比赛中，小车通过检测载流导线产生的电磁场来确定行驶路径。文章详细阐述了相关原理、传感器电路设计、数据采集算法以及比赛中的实际应用。” 两轮自平衡小车动力学分析主要关注如何维持小车在没有外力支持下的稳定行驶。这种小车通常利用陀螺仪和加速度计等传感器来感知姿态变化，并通过微控制器实时调整电机输出，确保小车平衡。 电磁检测原理在此场景下扮演了关键角色。全国大学生“飞思卡尔”智能车比赛的电磁组，采用了20kHz的交变电流载流导线作为赛道标记，代替了传统的黑白线。小车通过检测这些导线周围产生的电磁场，进而识别赛道路径。毕奥-萨法尔定律被用于计算任意点的磁感应强度，该强度由导线上的电流元产生。在直流情况下，可以近似认为磁场分布类似于无限长直导线的磁场分布，这有助于计算传感器与赛道的相对位置。 检测电路设计方面，10mH的工字型电感与6.8nF电容并联，用于感应20KHz的交流磁场。通过DA芯片转换为0-200mV的直流电压信号，然后与谐振电路串联，将交流信号转化为直流正弦信号。接下来，信号通过单电源运算放大器放大，并由单片机的AD进行采样。采样后的数据通过特定算法计算出正弦信号的峰值，从而确定传感器与赛道的偏差。 在算法设计上，主要涉及AD的配置方法和数据采集流程。AD配置函数ATD_Init()设定了AD转换的相关参数，如精度、触发方式、对齐方式和采样时间等。数据采集流程包括对各通道的连续采样，计算每个通道信号的峰值，以及基于电感布局计算出的传感器与赛道偏差。此外，还提到了归一化数据采集，即将各通道传感器信息进行标准化处理，以提高系统的稳定性和准确性。 这个资源涵盖了电磁检测技术在两轮自平衡小车赛道导航中的应用，从理论基础到实际电路设计和算法实现，为理解和构建类似系统提供了详实的参考。