Навигация беспилотного транспорта на основе электромагнитной индукции

Рассматриваются вопросы определения положения беспилотного транспорта (БТ) в тоннелях в условиях отсутствия сигналов глобальных навигационных спутниковых систем (ГНСС) и неблагоприятных условий эксплуатации, таких как недостаточная освещенность, высокая влажность, радиоактивность и другие. Авторами предложен метод навигации БТ, основанный на явлении электромагнитной индукции. На борту БТ находятся генератор высоких частот, радиопередающий блок, радиоприемный блок, информационно-управляющая система, а под несущей или опорной поверхностью движителя БТ расположена согласованная с окружающей средой посредством активной нагрузки однопроводная линия радиопередачи. Генератор высоких частот передает ток высокой частоты на радиопередающий блок, возбуждающий однопроводную линию радиопередачи, которая излучает высокочастотный радиосигнал, поступающий на радиоприемный блок для дальнейшего преобразования информационно-управляющей системой в электрические сигналы управления БТ. В качестве излучающих антенн из состава радиопередающего блока могут быть использованы магнитные рамки или электрические вибраторы, а в качестве приемных антенн — магнитные рамки или ферритовые датчики, возбуждаемые высокочастотным магнитным полем линии радиопередачи. В статье обсуждается влияние окружающего пространства на процессы излучения и приема радиосигналов. Проведена компьютерная апробация разработанного метода в системе трехмерного электромагнитного моделирования. Для передачи и приема радиосигнала использовались электрически малые рамочные антенны, расположенные ортогонально. Показано, что анализ фазы коэффициента передачи в обоих случаях может дать достаточную информацию о направлении и значении отклонения от трассы, задаваемой с помощью линии радиопередачи. Результаты исследования могут быть полезны для разработки навигационных систем БТ в условиях ограниченной доступности сигналов ГНСС.

1. Козырев Ю. Г. Промышленные роботы: справочник. М.: Машиностроение, 1988. 392 с.

2. Тимофеев А. В. Адаптивные робототехнические системы. Л.: Машиностроение, 1988. 332 с.

3. Калюжный А. Т. Автовождение беспилотных тракторов // Машины, агрегаты и процессы. Проектирование, создание и модернизация. 2021. № 4. С. 74—82. DOI: 10.26160/2587-7577-2021-4-74-82

4. Патент RU 2596244 C1. Кочаров О. М., Кочаров К. О., Кочаров А. О., Кочаров А. А. / Кочаров А. О. Арктическая подводная навигационная система для вождения и навигационного обеспечения надводных и подводных объектов навигации в стесненных условиях плавания. Заявка 2015133286/28, приоритет от 2015.08.10. Публ. 2016.09.10.

5. Патент RU 2652167 C1. Кочаров А. О. / Кочаров А. О. Арктическая система вождения и навигационного обеспечения наземного транспорта. Заявка 2017106045, приоритет от 2017.02.27. Публ. 2018.04.25.

6. Vale A., Ventura R., Lopes P., Ribeiro I. Assessment of navigation technologies for automated guided vehicle in nuclear fusion facilities // Robotics and Autonomous Systems. 2017. Vol. 97. P. 153—170.

7. Moshayedi A. J., Jinsong L., Liao L. AGV (automated guided vehicle) robot: Mission and obstacles in design and performance // Journal of Simulation and Analysis of Novel Technologies in Mechanical Engineering. 2019. Vol. 12, Iss. 4. P. 5—18.

8. Udvardy P., Széll K. Advanced Navigation of Automated Vehicles in Smart Manufacturing // Acta Technica Napocensis. Electronica-Telecomunicatii. 2019. Vol. 60, Iss. 1. P. 11—14.

9. Varshney A., Aryan A., Singh A., Dubey N., Singh A. K. Modular on-Road Self-Guided Automatic Vehicle and Concept of Self-Power Transmission // International Journal of Engineering and Advanced Technology (IJEAT). 2020. Vol. 9, Iss. 4. P. 1978—1981. DOI: 10.35940/ijeat.D9022.049420

10. Rubanov V., Bushuev D., Karikov E., Bazhanov A., Alekseevsky S. Development a low-cost navigation technology based on metal line sensors and passive RFID tags for industrial automated guided vehicle // Journal of Engineering and Applied Sciences. 2020. Vol. 15. P. 2291—2297.

11. Алексеевский С. В., Рубанов В. Г., Бушуев Д. А., Маслиев Е. А. О выборе конфигурации сенсорной подсистемы при разработке автоматической транспортной тележки // Известия Тульского государственного университета. Технические науки. 2021. № 2. С. 459—465.

12. Aizat M., Azmin A., Rahiman W. A Survey on Navigation Approaches for Automated Guided Vehicle Robots in Dynamic Surrounding // IEEE Access, 2023. Vol. 11. P. 33934—33955. DOI: 10.1109/ACCESS.2023.3263734.

13. Способ навигации транспортной и технологической машины по однопроводной линии радиопередачи. Заявка на изобретение № 2023107633. Приоритет от 29.03.2023 / АО "НИИМА "Прогресс" / А. В. Николаев, Е. И. Старовойтов, З. К. Кондрашов, Е. С. Скиба, А. А. Амбарян, Д. М. Бодунов, Д. А. Прохоркин, А. В. Колесников, Н. Б. Федосова.

14. Hansen R. C. Electrically Small, Superdirective, and Superconducting Antennas. Newark, NJ, Wiley, 2006, 182 p.

15. Давыдов А. Г., Пименов Ю. В. Возможности программы ЭДЭМ для разработки устройств антенной техники // Антенны. 2006. № 12 (115). С. 54—67.

16. ЭДЭМ. Программа для расчета электромагнитных полей и исследования электродинамических свойств структур из проводящих элементов. Возможности программы для расчета электромагнитных полей. URL: http://edem3d.ru/index.php?action=content&id=2