Способы магнитного позиционирования

Рисунок 2 - Структура электромагнитной системы для хирургической навигации

Еще одно применение электромагнитной навигации - технологии RFID (Radio Frequency IDentification, радиочастотная идентификация). Система контроля доступа обычно состоит из специализированного оборудования - контроллеров, промежуточных панелей, считывателей, карт доступа и исполнительных устройств, а также программного обеспечения, установленного на сервере. RFID системы могут быть пассивные и активные. При работе с пассивными RFID считыватель генерирует электромагнитное излучение определенной частоты, и при внесении карты в зону действия считывателя это излучение через встроенную в карте антенну питает чип карты. Получив необходимую энергию для работы, карта пересылает на считыватель свой идентификационный номер. Активные RFID работают от встроенного автономного источника питания - аккумулятора. Радиус действия считывателей RFID различен, в зависимости от типов от сантиметров до сотен метров. Любая RFID-система состоит из считывающего устройства (считыватель, ридер или интеррогатор) и транспондера (он же RFID-метка). Считывающее устройство содержит высокочастотный модуль (приемопередающее устройство), контроллер и элемент связи с транспондером. Кроме того, многие считывающие устройства также имеют дополнительный интерфейс, который служит для передачи данных другим компонентам системы. Транспондер является носителем данных и состоит из элемента связи и специализированной микросхемы [10].

Радиочастотные RFID устройства используют в качестве чувствительного элемента LC-контур, который настроен на резонансную частоту fр. Считывающее устройство (детектор) излучает переменное магнитное поле. Когда колебательный LC-контур оказывается под воздействием электромагнитного поля, в катушке индуктивности, согласно закону взаимной индукции, возникает ток с частотой, равной частоте магнитного поля. Если частота колебаний внешнего переменного магнитного поля равна резонансной частоте колебательного контура, то в LC-контуре возникают резонансные колебания. Возникающий в колебательном контуре ток пытается противодействовать вызвавшей его причине, то есть пытается уменьшить внешнее переменное магнитное поле. Это приводит к небольшому падению напряжения на антенне передатчика и, соответственно, к снижению измеренной интенсивности магнитного поля. Данный эффект можно заметить по падению индуцированного напряжения в специальной измерительной катушке, таким образом можно отследить появление резонансного контура в магнитном поле детектора [10].системы электромагнитного типа используют сильное магнитное поле в диапазоне низких частот - от 10 Гц, до 20 кГц. Транспондер содержит металлические полоски из магнитомягкого аморфного металла, у которого кривая гистерезиса имеет достаточно крутой наклон. В сильном переменном магнитном поле эти металлические полоски намагничиваются и переходят в состояние магнитного насыщения [10]. Благодаря сильной нелинейной зависимости плотности магнитной индукции B от напряженности внешнего магнитного поля H вблизи точки насыщения, а также скачкообразному изменению B вблизи перехода напряженности внешнего магнитного поля через 0 возникают гармоники основной частоты переменного внешнего магнитного поля, которые принимаются детектором и свидетельствуют о присутствии транспондера. Дальнейшая оптимизация электромагнитного способа заключается в том, что к основному сигналу добавляются гармоники с более высокой частотой. Благодаря высокой нелинейности кривой гистерезиса для металлических полосок возникают дополнительные гармоники с частотой, равной сумме и разности частот входящих сигналов. При этом детектор реагирует не только на гармоники основной частоты, но также и на сигналы, полученные в результате сложения и вычитания частот дополнительных сигналов [10].

Активное применение систем электромагнитного позиционирования также может открыть новую сферу, так называемую систему дополненной реальности (AR - augmented reality). Систему, объединяющую визуализацию синтезируемых изображений и позиционирование свободно перемещающихся пользователей [8].система особенно привлекательна для города, ведь она позволяет дополнительно обогащать реальную жизнь путем проецирования на «среду» пользователя информационных изображений. Перспектива развития этой области - увеличение масштабов зоны перемещения пользователя до сотен метров. А это организация полного позиционирования пользователя, включая линейное положение и ориентацию.

Типичная AR-система содержит несколько модулей. Видеокамера на голове пользователя предназначена для наблюдения за реальным миром. Проектор и полупрозрачный отражатель служат для формирования изображения непосредственно перед глазами пользователя [11]. Штора обеспечивает переход проектора из режима «immersive» (погружение) в режим «see-through» (смотрю насквозь). Система позиционирования также расположена на голове пользователя и жестко связана с видеокамерой и проектором. Вычислительное устройство может быть как стационарным, так и переносным в зависимости от решаемой задачи. При закрытии шторы на полупрозрачный отражатель попадает только изображение от видеокамеры. Когда штора открыта, наблюдать реальный мир можно непосредственно через отражатель [12]. Устройство позиционирования, определяет шесть координат (три линейных и три угла Эйлера) подвижной видеокамеры или головы пользователя в системе координат внешнего мира. В режиме свободного движения может использоваться подвижная система координат пользователя [11].

Другие стьтьи в тему

Резистивные преобразователи
Резистивные преобразователи представляют собой разновидность параметрических преобразователей, которые под воздействием измеряемой величины изменяют собственное электрическое сопротивление или сопротивление участка цепи. Измеряют угловое и линейное перемещение, входят в состав д ...

Расчёт трассы прокладки волоконно-оптического кабеля между населёнными пунктами
В современном мире быстрыми темпами наращиваются объёмы информации, соответственно повышаются требования к передающей аппаратуре, поскольку каждые пять-шесть лет объём передаваемой информации увеличивается вдвое. Задача передачи такого количества информации с высокой степенью дост ...