摘 要

自动引导车辆（Automated Guided Vehicle，AGV）是将计算机控制技术应用到车辆上，使车辆可以在没有人干预的情况下自动安全地行驶。其在交通、物流领域的应用能够提高运输效率，提升企业利润。所以关于AGV的研究也就成为目前的重要课题之一。而在另一方面，随着微波技术的快速发展，微波的应用不再仅仅局限于通信领域。其中，微波无损检测技术因为其非接触、实时与不需要耦合剂等特性得以广泛应用。

本文结合自动引导车辆特点与反射式微波无损检测手段提出了一种新颖的车辆自动引导模型与算法。利用微波在不同媒介分界处有不同反射系数的现象来确定金属导带位置从而引导车辆前进。本引导方式能够克服目前已有自动引导方式易受磁场、强光干扰的缺点。

本文首先给出了简单的物理模型，介绍了微波探头的设计与优化过程。随后，在物理模型的基础上我们注重研究了基于微波反射的车辆自动引导方式的原理与算法，编写出了具体的函数代码。

关键词：AGV；微波反射；60 GHz；自动引导算法

Abstract

The Automated Guided Vehicle (AGV) is the kind of vehicle that uses computer control techniques to drive automatically and safely without human’s interventions. Its applications in both transportation and logistics industries can not only improve the efficiencies, but also help enterprises cut off their costing. Thus, the studies related to AGV have become the hot spot of research. On the other hand, along with the rape development of microwave technique, the application of microwave is no longer limited in communication. Among those applications, the microwave nondestructive testing is extensive used because it has features of non-contact, real-time and non-coupling agent.

In this paper, novel model and algorithm of microwave reflection based automatically guided car combining features of both AGV and microwave nondestructive testing has been proposed. By using the phenomenon that reflection coefficient is alterative in interface between two different media, we can detect the metal tracking and therefore, guide the vehicle to move forward. The disadvantages of the existing modes that easily be disturbed by magnetic field or hard light can be overcome by this novel mode. Firstly, the simple physics model is given out and the design and optimizing procedures of the microwave probe are described. Above that, we mainly study the theory and algorithm applying for microwave reflection based automatically guided car. The implementation codes of the functions are also given in the paper.

Key Words：AGV; microwave reflection; 60 GHz; Automated Guided algorithm

目 录

第1章 绪论 1

1.1 本文的研究背景及意义 1

1.2 国内外研究现状 1

1.3 本文的研究思路与内容 3

1.3.1 本文的研究思路 3

1.3.2 本文的主要内容 3

1.4 本文的创新点 3

第2章 车辆自动引导的物理模型 4

2.1微波反射原理 4

2.2物理模型 6

2.3 微波探头的设计 7

2.4 性能参数介绍 7

2.4.1增益 7

2.4.2 方向性系数 7

2.4.3 方向图 8

2.4.4 反射系数、回波损耗与S11系数 8

2.4.5 输入阻抗 9

2.5 微波探头设计流程 9

2.5.1 单支天线的验证 9

2.5.2 微波探头的设计 10

2.5.3 阻抗匹配与结构参数 11

2.6 仿真结果与性能指标 11

2.6.1 三维方向图 11

2.6.2 S11系数 12

2.7 总结 13

第3章 小车自动引导算法 14

3.1 小车驱动模块 14

3.1.1 电机驱动 14

3.1.2 PID速度控制 14

3.1.3 转向控制 15

3.2 小车循迹原理 15

3.2.1 直行 15

3.2.2 转向 15

3.2.3 停车 16

3.3 算法流程图与说明 17

3.4 函数代码 19

3.4.1 初始化头文件 19

3.4.2 主函数 20

3.4.3 小车的速度PID控制函数 21

3.4.4 小车的电机控制函数 22

3.4.5 小车的直行函数 23

3.4.6 小车的转向函数 24

3.4.7 小车的停车函数 24

3.5 总结 25

第4章 总结与展望 26

4.1 总结 26

4.2 展望 27

参考文献 28

致谢 30

第1章 绪论

1.1 本文的研究背景及意义

近年来，随着交通物流行业的蓬勃发展，企业对于提高运输效率的需求日益迫切；另一方面，人力成本的逐年升高也使企业趋于使用机器代替或部分代替人类完成工作。因此，自动引导车辆（Automated Guided Vehicle，AGV）也就成为了目前智能交通运输系统研究的重要课题之一。自动引导车辆技术是将计算机自动控制技术应用到车辆上，依靠不同类型的传感器采集路面信息，然后交由计算机处理分析路面信息并控制车辆自动行驶。其能在没有人类的干预的情况下搭载货物或人员自动快速行驶，完成既定运输任务。解决了企业对高效、低成本的商业需求。