平面电磁定位跟踪系统.pdf

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1、第27卷第4期传感技术学报Vo1．27No．4CHINESEJOURNALOFSENSORSANDACTUATORSApr．20142014年4月PlanarElectromagneticPositioningSystemBAOJianmeng，HUChao，LINWeixing，WANGWenhu，WANGTao(1．NingboUniversity，Ningbo315211，China；2．NingboInstituteofTechnology，ZhejiangUniversity，NingboZhqiang315100，China)Abstract：Thec

2、oilcarryingoncurrentisoftenusedaselectromagneticpositioninginstrument．Itcanbeusedtotrackmovingrobotorotherobjectsinreal—time．Inthesystem，themagneticfieldmodelaroundtheemittingcoil，thesignalgeneratingandacquisitioncircuits，andthelocalizationalgorithmdirectlyaffectsthepositioningaccurac

3、yofthesystem．Themagneticdipolemodelisadoptedforpositioningcalculations．Inthecaseforitsmovingintheplane，apositioningsystemwasdesignedbasedonembeddedsystemARM(STM32)．Togettheexactposition，itsolvestheequationwithananalyticalgorithmforthesystemwithasingletransmittingcoilandthreereceivingc

4、oils．Themovingobjectscanbelocatedpreciselywithintherangeofseveralmetersbetweenthetransmitterandthereceivers．Fromthesimulationandexperimentalresults，wecanobservethattheaverageerrorislowerthan10cm．Thisaccuracyissatisfactoryformostapplication．Keywords：electromagneticpositioning；planartra

5、cking；magneticdipole；analyticalgorithm；embeddedsystemEEACC：3120Jdoi：10．3969／j．issn．1004—1699．2014．04．018平面电磁定位跟踪系统术包建孟。，胡超，林卫星，王文虎，王涛(1．宁波大学，宁波315211；2．浙江大学宁波理工学院，浙江宁波315100)摘要：通电线圈常被用作电磁定位装置收发器，应用在移动目标或机器人的实时位置跟踪任务中。系统的激励线圈磁场分布模型、信号发生提取电路和定位算法软件都影响系统定位的精度。本文采用磁偶极子模型，针对平面移动目标跟踪定位的特殊情况

6、，设计基于嵌入式系统ARM(STM32)的大范围平面运动的定位系统。系统采用单发射线圈三接收线圈方案，及一种解析法求解目标位置的算法，可以定位离信号源数米范围内的移动目标。从仿真与实验中验证其可以很好的求解平面一类移动目标位置，平均误差在10ClTI内。系统的定位精度满足大部分定位需要。关键词：电磁定位；平面跟踪；磁偶极子；线性求解；嵌入式系统中图分类号：TP212．9文献标识码：A文章编号：1004—1699(2014)04—0518—06磁定位技术主要包括静磁跟踪技术_1和电磁压信号与接收线圈的空间位置与姿态相关，可以用跟踪技术。两者都是通过计算磁场强度的方法

7、空间位置的函数表示。如果能够得到接收线圈的电来得到位置与姿态信息。要得到磁场强度的大小首压信号，利用源线圈产生的磁场分布模型，我们就可先要确定磁场的分布状况。磁场分布模型用精确的以计算出接收线圈的空间位置参数。因此，磁场分数学表达式表示是比较复杂的，通常采用简化了的布模型与电压信号的提取对接收线圈空间信息磁偶极子模型来表示磁场的分布，也有采用方形线的取得至关重要。圈模型j。电磁定位系统中常使用缠绕成圆形的接收线圈可以做成正交的三轴线圈j，将接收线圈。在这种系统中，作为发射器的源线圈被放置线圈固定于移动目标(刚体)上，解得接收线圈的空在特定的位置上，这些位置的空间坐

8、标已知。通