一、课题背景
自动导引车简称AGV（Automated Guided Vehicle），根据美国物流协议定义，它是指小车装备有电磁或光学等自动导引装置，使它能够按照规定的预定导引路径行驶，具有小车运行和停车装置、安全保护装置以及具体各种移载功能的运输小车。而在如今人力逐步减退，机器人这项产业迎来大发展的大背景之下，传统的生产方式、物流配送方式正在逐步向智能化和自动化方向发展。由于这种发展要求下，柔性制造系统、物料输搬运系统以及立体化智能仓储系统应运而生，三个系统随着相关概念和技术的不断发展相互协调，在现实中的工业化生产中得到越来越多的应用。自动导引车从应用的行业来看，未来分布可能有汽车行业，飞机制造业，家用电器行业，烟草行业，机械加工，仓库，邮电部门等；从发展领域来看，主要是从较为集中的机械制造业、加工、装配生产线向广泛的各行业自动化生产，物料搬运，物品仓储，商品配送等。在近年来，物流市场发展迅速，网购数目庞大，物件数量以亿计算，人工搬运以满足不了市场所需，而引进自动导引车，实现AGV方位检测，以实现人工智能化已是迫在眉睫。
对于自动导引车来说，如何控制其方位并对其方位进行检测，则是至关重要的一步，其应用则定向导航技术。目前常见的定向导航技术主要有无线电航向仪、陀螺仪，磁罗经和电子罗盘等几种，而对于自动导引车来说，最常用的则是电子罗盘。电子罗盘是一种利用地磁向量从而来测量方位重要的航工具，能够实时检测并提供机动载体的姿态和航行方向，广泛地应用于车辆方位导航和航天航海以及手机定位等各种领域。电子罗盘的测量原理地球的磁感应强度大约为50mu;T～60mu;T,相当于沿着地球中心的一个磁棒,磁棒的两极相对于地理的两极有大约11.5°的夹角。无论何地,地球磁场的水平分量永远指向磁北极。这一原理是所有罗盘的制作基础。所有罗盘都是测量地球磁场的北方向,其他方向即可推算出来。地球磁场的北方向和实际的北方向有差别,而这种差别的大小在地球上的不同地点是不同的,所以必须知道罗盘所在的大致位置,才能计算出如何补偿地磁和真实北方向的差别,以显示出真实的北方向。磁北的方向就是地磁场在水平面上分量的方向，得到相对于磁北极的360°范围内(顺时针方向)的航向角,加上当地的磁偏角就可以算出与真北的航向角。作为一个定位导航装置，电子罗盘融合了当今先进的传感器与微电子技术，它为众多需要导航的应用场合及其设备提供了高可靠性。高性价比的一套解决方案。电子罗盘在军用以及民用方面展现了其重要的使用价值，并且它的市场需求和发展的潜能都是十分可观的，近几年来国内外许多厂家、高校和机构都已经投入到了电子罗盘的发展和研究的行列之中，相关文献不断涌现。
二、国内外发展现状
随着微电子集成技术以及材料技术、加工工艺的不断发展，目前电子罗盘根据感应地磁场的传感器种类的不同，可分为三种：磁通门式、霍尔效应式、磁阻效应式电子罗盘。
（1）磁通门式电子罗盘。根据磁饱和原理制成，即利用被测磁场中铁磁
材料磁芯在交变磁场的饱和励磁下其磁感应强度与磁场强度的非线性关系来测量弱磁场的一种方法，磁饱和磁强计分辨力较高，测量弱磁场的范围较宽，并且可靠、简易、价廉、耐用，能够直接测量磁场的分量和适于在高速运动系统中使用。虽然磁通门还存在处理电路相对较复杂、体积较大和功耗相对较大的问题，但随着微系统、微型磁通门和低功耗磁通门的研究，这些问题可以得到解决[6]。像国外有以KVH工业公司为首的基于磁通门的电子罗盘，产品主要为KVH C100DE，这是专门为军事而设计的。
（2）霍尔效应式电子罗盘。霍尔效应是1 879年霍尔首先在金属中发现的，其工作原理如下：如果沿矩形金属薄片的长方向通电流I，由于载流子受洛伦兹力作用，在垂直于薄片平面的方向施加强磁场B，则在其横向会产生电压差U，其大小与电流I，磁场B和材料的霍尔系数R成正比，与金属薄片的厚度d成反比。1 00多年前发现的霍尔效应，由于一般材料的霍尔系数都很小而难以应用，直到半导体的问世后才真正用于磁场测量。霍尔效应磁传感器的优点是体积小，重量轻，功耗小，价格便宜，接口电路简单，特别适用于强磁场的测量。但是，它又有灵敏度低、噪声大、温度性能差等缺点。虽然有些高灵敏度或采取了聚磁措施的霍尔器件也能用于测量地磁场，但一般都是用于要求不高的场合[9]-[10] 中国科学院半导体研究所在其研制的锑化铟霍尔传感器基础上开发了电子罗盘。PNI公司设计的TCM系列的产品，在汽车罗盘市场拥有着绝对优势，因为它的产品TCM5采用的是先进的硬铁和软铁补偿方法，让他不管在什么方向方向，一旦纬度达到85度，就可以提供高精度的航向信息。
（3）磁阻效应式电子罗盘。利用具有磁阻效应的材料制成，这些磁阻传感器在线性范围内输出电压与被测磁场成正比，其灵敏度和线性度等方面的性能明显优于霍尔器件，同时体积小、功耗低、抗干扰能力强、温度特性好、易于与数字电路匹配。众所周知，迟滞误差和零点温度漂移是影响传感器性能及稳定性的重要因素，同时由于地磁场强度仅为0．5—0．69 gauss，外界磁场干扰成为电子罗盘信噪比较小的重要因素[11]。例如美国Honeywell公司生产的HMCl043三轴磁阻传感器他作为地磁场测量单元。霍尼韦尔HMCl043型传感器是一 种小型3轴传感器，它适用于低磁场测量，有16个引脚。美国Honeywell公司的HMR系列采用的是Honeywell公司自己生产的磁阻传感器作为地磁敏感元件，其方向 精度0．5。，分辨率0．1。，在RS232／485 NMEA模式下输出刷新频率为20Hz。
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