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].

Перейти на страницу: 1 2 3 

Другие стьтьи в тему

Расчёт эффективности коротковолновой радиолинии на группе частот
К коротким волнам (КВ) относятся радиоволны с частотами 3…30 МГц (длинами волн 10…100 м соответственно). В отличие от более коротких волн, которые распространяются земной волной, декаметровые волны распространяются, в основном, путем отражения от ионосферы. Радиус действия земной вол ...

Расчет дискретной системы связи, предназначенной для передачи непрерывных сообщений
преобразователь демодулятор кодер информация Рассчитать основные характеристики системы передачи информации, структурная схема которой дана на рисунке 1. Рисунок 1 - Структурная схема системы передачи, где: ИС - источник непрерывного сообщения ; АЦП - аналого - цифровой пр ...

Разделы

Радиоэлектроника и телекоммуникации © 2018 : www.techelements.ru