Электромагнитное позиционирование

Актуальность развития методов точного определения координат и углов ориентации того или иного объекта по отношению к некой заданной системе координат сегодня трудно переоценить. Определение пространственных и угловых координат движущихся объектов лежит в основе решения многих важных научных и технических задач.

Наибольшую сложность представляют задачи высокоточного управления объектами: маневрирование вблизи поверхности земли, стыковка подвижных объектов и прочие [1]. Особое место среди систем измерение положения тел занимают низкочастотные электромагнитные системы. Первые упоминания о них относятся к семидесятым годам XX века [2]. Наибольшую известность в России магнитное позиционирование имеет в отношении к термину НСЦИ - нашлемная система целеуказания и индикации, применяемая, в основном, в авиации для управления бортовыми системами направлением взгляда пилота. В настоящее время существует множество систем, которые решают задачу определения местоположения объекта. Однако, в определенных случаях, применение распространенных систем позиционирования объектов невозможно. В таких случаях использование электромагнитных систем позиционирования - единственный способ определить линейное положение и ориентацию подвижного объекта. Кроме того, что он не требует прямой видимости между генератором поля и подвижным приемником, данный метод обладает высокой точностью. Системы низкочастотного магнитного позиционирования работают в различных условиях - при высоком давлении и температуре, а также в загрязненной среде [3]. Поэтому особенно подходят для использования в местах недоступных для человека или там, где применение других, обычных датчиков, невозможно. Например, на больших глубинах (в глубоководной морской добыче), в доменных печах и многих других случаях. Суть метода состоит в возможности вычисления взаимного положения и ориентации генератора и приемника информационного магнитного поля, которое генерируется и измеряется системой позиционирования в зоне перемещения. Компоненты генерируемого поля, измеряемые подвижным приемником, сравниваются с вычисляемыми значениями для предполагаемого положения и ориентации подвижного приемника в системе координат генератора поля. Итерационные процедуры позволяют приблизить предполагаемые координаты приемника к их реальным значениям [4]. Из очевидных соображений число выполняемых измерений должно быть не меньше числа искомых координат. Таким образом, один цикл измерений будет давать полный набор координат, определяющих взаимное положение и ориентацию генератора и приемника генерируемого информационного магнитного поля. Дискретно-периодическое вычисление координат по такому методу возможно в процессе взаимного перемещения генератора и приемника. В общем случае все многообразие применений магнитного позиционирования может быть сведено к двум основным типам задач:

поиску цели, когда основное значение имеет определение ориентации подвижного объекта при малом диапазоне линейных перемещений (дополненная реальность, авиационное целеуказание);

задаче навигации, т. е. определению линейных координат подвижного объекта при его направленном удалении от начального положения (подземная навигация, инвазивная медицина) [5].

Наиболее сложной в реализации является комбинация двух указанных задач, например, в биомеханике и спортивном тренинге, когда свободные движения человека при большом радиусе поворота в широких диапазона влекут за собой изменение все шести координат.

Другие стьтьи в тему

Разработка стенда для исследования схемы синхронного RS-триггера
Одним из ведущих направлений развития современной микроэлектроники элементной базы являются большие интегральные микросхемы памяти, которые служат основой для построения запоминающих устройств в аппаратуре различного назначения. Наиболее широкое применение эти микросхемы нашли в ЭВМ, ...

Расчет и моделирование усилительного каскада на биполярном транзисторе
Цель работы: расчёт и компьютерное моделирование усилителя на примере усилительного каскада на биполярном транзисторе в схеме включения с общим эмиттером, получение навыков в выборе параметров, соответствующих максимальному использованию транзистора, а также приобретение навыков комп ...