本发明涉及一种用于磁导航无人车的磁传感器，具体地，涉及安装于磁导航无人车上用来检测路面铺设磁钉磁场的传感器硬件。
背景技术：
磁导航不受雨、雪、雾等恶略天气的影响，能够解决室内和室外的定位问题。而定位问题对于无人运输工具（如无人车、agv运输车）来说是必不可少的。所以磁导航很早被用在无人运输工具上。从产生磁场的方式上来分，磁导航可分为磁钉导航、磁带导航、信号电缆导航和混合导航方式。各种导航方式都有其适用的场合。但磁钉导航有着铺设方便、维护简单等优点，这使得磁钉导航得到了较为广泛的应用。如美国path计划中，研究人员在高速公路上铺设磁钉轨迹来实现无人驾驶。上海交通大学的磁导航无人车演示、荷兰parkshuttle在阿姆斯特丹机场和鹿特丹的应用、yamaha在荷兰园艺博览会上的应用、2getthere在迪拜masdar的应用、中国its研究中心在新疆的扫雪车应用等都采用了磁钉导航的方案。磁带和信号电缆导航在工业上小范围的avg小车系统中应用较多，但对于大范围的无人车应用，其造价成本较高，维护也不方便。
在磁钉导航中，磁传感器用于检测发现磁钉和计算磁钉相对于车的位置，是车辆实习定位的重要传感器。
美国path计划项目采用在前后保险杠下分别按照三个高精度三维磁通门传感器，横向定位精度可以达到1cm，纵向定位精度达到5cm，横向检测范围是-50cm—50cm，磁钉漏检率小于等于0.1%。磁通门传感器检测精度很高，但非常昂贵，一般单个价格在2000美元左右。
美国加州ahmct（theadvancedhighwaymaintenanceandconstructiontechnology）研究中心在进行扫雪车辅助和自主驾驶研究过程中，采用的磁传感器是以霍尼韦尔三轴磁传感器芯片为元件的阵列传感器，并在磁传感器设计师，采用专门的磁传感器单元来检测恒定或缓变的环境磁场，其相邻传感器单元间距为8.9cm，安装高度为50cm，横向偏差最大误差为9mm。该方案采用模块化思想，磁传感器系统扩展非常容易。但是这种方案硬件复杂度较高，传感器数据处理也较复杂。
葡萄牙科英布拉大学的无人车研究团队采用多个2轴的霍尔磁阻传感器组成的磁阻阵列方案，传感器安装在车前保险杠上，相邻两个霍尔元件的间距为3cm，安装高度约为6cm，通过磁阻阵列返回的二维磁场数据来计算磁钉的相对于车辆的横向偏差。该方案的优点是传感器总体价格低廉，电路设计灵活，阵列式的结构可以得到很高精度的横向定位精度。但是让每个磁阻元件输出两个方向的磁场分量，那么对于阵列式的磁阻传感器，必须有足够的ad转换通道来转换磁阻元件输出并经过放大的模拟信号，这使得电路硬件设计和磁场数据处理上都较为复杂。
日本建设部土木研究所采用3对in-sb霍尔传感器，每对间隔25cm，横向测量范围为-45—45cm，磁传感器安装高度为15cm，横向偏差测量精度为1cm，这里采用的霍尔传感器同样具有前文所述其他方案的缺点。
国家智能交通系统工程技术研究中心采用了基于电磁感应原理的单排5个线圈电磁感应式传感器来检测磁钉，相邻两个传感器间距为21cm，距离地面高度为30cm，安装于车头保险杠位置，这种电磁感应式传感器的灵敏度不高，可靠性差，容易受到干扰，尤其在车速较低时信噪比很低。
技术实现要素：
针对现有技术中的不足，本发明的目的是提供一种电路设计简单、造价低廉、数据处理简单、横向偏差计算精度高的磁传感器，该磁传感器将被用在磁导航无人车上来检测路面铺设的磁钉。
为实现以上目的，所发明的磁传感器采用以下技术方案。
提出一种用于磁导航无人车上检测路面磁钉的磁传感器，包含磁阻传感芯片阵列，放大电路，磁阻传感芯片复位置位电路，微处理器，数据发送电路和电源电路等，其中：
所述磁阻传感芯片，在空间上呈一维线性分布，用于测量空间一条直线上不同位置的磁场强度，实现将空间位置处的磁场强度转换成与其成一定关系的电信号。
所述放大电路，用于将磁阻传感芯片输出的反映磁场大小的模拟电信号放大至ad转换部件有效的输入电压量级。
所述磁阻传感芯片复位置位电路，将微处理器的置位复位信号变换成磁阻传感芯片有效的置位复位信号，完成对磁阻传感芯片进行置位复位操作。
所述微处理器，用于整个系统的时序控制、磁阻传感芯片的置位复位操作、ad转换、磁场数据滤波、数据打包和数据发送等。
所述数据发送电路，用于将微处理器发出的数据进行电平变换，通信总线冲裁等。
所述电源电路，用于为整个传感器系统各个单元提供供电电源和部分单路单元的基准电压。
优选地，所述磁阻传感芯片阵列占据一定的横向宽度，当磁传感器经过路面磁钉时，各个磁阻传感芯片能够测得磁钉磁场在这些芯片所在空间点的磁感应强度。根据这些磁感应强度的数据，可以获得磁钉相对于车辆的横向距离。
优选地，所述的一种用于磁导航无人车上检测路面磁钉的磁传感器，采用的磁阻传感芯片阵列的设计使得磁阻传感芯片只需要测量垂直方向上的磁场。
优选地，所述的一种用于磁导航无人车上检测路面铺设磁钉的磁传感器，所述放大电路采用加偏置电压的单极运放，将正向磁场映射到vref~5v范围的电压，而将负向磁场映射到0~vref，其中，vref为运放偏置电压。
更优选地，所述的一种用于磁导航无人车上检测路面铺设磁钉的磁传感器，所述微处理器采用多处理器架构，亦即一个处理器只处理一部分磁传感芯片的数据，多个处理器之间数据具有同步机制。
本发明提出的磁传感器采用单轴磁阻传感器，采用阵列式布置。和现有的其他方案相比，本发明所提磁传感器由于每个磁阻元件仅输出一路磁场信号，所以放大电路路数和ad转换通道数都大大减小。而如果采用曲线拟合方法，在检测精度上，横向偏差计算可以达到1cm的精度。另外，整个硬件成本上，也较现有方案低廉。
附图说明
通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显。
图1为本发明一个较佳实施例的结构示意图；
图中：1为传感器电源模块，2为微处理器，3为磁传感单元，4为处理器间通信接口，5为can收发模块，6为can总线。
图2为本发明实施例中一个磁传感单元的电路图；
图中，1为置位复位电路单元，2为磁传感芯片，3为放大电路单元。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行详细说明，以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明，应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。
如图1所示，为本发明一块磁传感器电路板的一个优选实施方式示意图。一般在磁导航无人车上，单块这样的电路板由于横向检测范围较小，所以由若干块磁传感电路板组合而成一个磁尺来使用。如图1所示，单块磁传感器电路板包括电源模块1，微处理器2，磁传感单元3，处理器间通信接口4，can收发模块5，can总线6。电源模块1将外部供电变换输出供电电压vcc和放大器参考电压vref。微处理器2通过其数字量输出端口向各个磁传感单元输出置位复位命令，通过其ad端口采集放大后的电压信号，并通过can端口发送处理后的数据。此外，微处理器3还设计有处理器间通信端口4，实现不同处理器间采集节拍的同步与数据一致性处理。磁传感单元3主要包括磁阻芯片、置位复位电路和放大电路。磁阻芯片将所在空间的磁场强度信号转换为与之近似成正比的模拟电压信号，模拟电压信号经过放大电路后，达到微处理器ad转换端口的有效输入范围，从而由微处理器ad单元转换为数字信号。置位复位电路是磁阻类传感器所必须的，当磁阻处于磁场中时，磁阻内的磁偶极子随着时间推移会被磁场磁化，方向呈现紊乱，这时磁阻元件的电阻不再随磁场大小线性变化，所以在每次检测之前，需要对磁阻元件进行置位复位操作，以保证测量数据的精确性。can收发模块5为处理器与can总线6间的缓存变换电路，主要负责电平变换，总线仲裁等。
图2所示为磁尺中单个磁传感单元的电路图，图中给出了置位复位电路1、放大电路3、磁传感芯片2及一些外围电路的实施细节，其中：clk信号是微处理器输出的置位复位信号，此信号经过微分电路对其微分后得到正向置位脉冲和反向复位脉冲，这两种脉冲分别完成磁传感芯片置位复位操作。只有磁传感芯片可靠的置位或复位状态下，才能准确检测磁尺信号。磁传感芯片的1、4端口输出反应磁场强度大小的电信号，此电信号经过差分放大器后，从vout端输出。将vout输出信号通过微处理器的adc采样转换成数字信号。
本实施例中，相邻两个磁传感单元隔开一定间距，若干个磁传感单元组成一个具有一定长度的磁尺。这些磁传感单元同时测得其所在处单轴的磁场分量并经过微处理器2的ad转换端口转换成数字信号。实际中，本实施例采用两块这样的电路板并排组成的磁尺。两块板间通过图1中微处理器间通信端口4连接，所有磁传感单元的采集都由其中一个微处理器同步，数据也统一收集到一个微处理器上打包后再通过can口发送至总线。
以上对本发明的具体实施例进行了描述，需要说明的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变形或修改，这并不影响本发明的实质内容。