本课题主要研究安保服务机器人的磁钉导航，包括对磁钉材料以及尺寸的选择，磁钉的排布方案，磁信号的滤波以及磁定位算法的研究。针对这几个方面，国内外都曾做过相关研究。

1国外研究历史及现状84920

目前，在磁钉导航这一领域内，美国和日本两国的研究相对而言比较深入，一些欧洲发达国家对于这一技术的探索也较为成熟。对于导航所用磁钉的材料以及尺寸，磁传感器，数据处理方法等，美国和日本等国家所掌握的技术已较为娴熟。

这些国家国内都有专用的实验场地，并且在过去的几十年里，各国均借助于国内公路设施进行过多次试验。1995年，日本国家研究所首次在高速公路上进行公开试验并获得成功；随后两年，美国在自动公路系统技术演示会上也展示了一个实验，研究员在洲际高速公路上埋下磁钉，以其自行研发的磁传感器探测磁场，处理数据并实现导航。而在欧洲，葡萄牙研究人员开发的Robocar以及荷兰人开发的ParkShuttle也陆续进行了实验并成功实现磁导航。在2000年举办的自动公路系统技术演示会上，日本展示了其新的实验方案，该方案是在公路上铺设三排磁钉以实现准确定位导航。并且，2005年举办的爱知世博会中，日本成功实现磁导航导引车辆接送游客，图1-1所示即为所用车辆。磁钉导航车辆

经过对磁钉材料的对比研究，两国使用磁钉材料为钕铁硼，有些磁钉也会使用陶瓷制作。同时为了研究磁钉形状对导航效果的影响，美国PATH研究小组对同一直径，不同高度的圆柱形磁钉进行试验，比对各组实验结果，确定饼状磁钉导航效果最好。而为了确定磁钉的最佳排布方案，日本曾先用不同的磁钉排布间距进行试验，比对结果表明磁钉排布间距为1。5米时导航效果最佳[3]。

2国内研究历史及现状

在国内，对于磁导航技术的相关探索起步较晚，相对于美国和日本以及一些欧洲国家，我国在磁导航领域取得的成就略显不足。为此，我国交通部在2000年组织创建研究小组进行磁导航的相关研究。

对于磁钉导航所用的磁钉材料，研究小组对不同的材料进行分析，同时借鉴国外的优秀研究成果，选择钕铁硼材料制作磁钉。磁钉尺寸则根据我国的实验条件，自行确定尺寸为直径26毫米，高60毫米。目前，我国磁钉导航实验所用的磁传感器即为自主研发的线圈传感器[4]。下图即为我国磁钉导航所使用的磁钉以及传感器。磁钉及传感器

由于是我国自主研发的产品，使用成本相对较低，有利于后期的大面积推广使用。但相对于发达国家的传感器，探测精度方面有些不足，并且在实际应用中，需要另行设计滤波放大电路，使用起来比较麻烦，该技术还要进一步完善。