為了提高電磁定位系統(tǒng)的定位精度、穩(wěn)定性及抗干擾性,本文提出了一種基于相位差的電磁跟蹤方法。在對方法的可行性進行了驗證的基礎(chǔ)上,設計實現(xiàn)了采用了C/S體系架構(gòu)的電磁定位系統(tǒng)并進行了初步的測試。測試結(jié)果表明該系統(tǒng)的平均位置誤差為0.104 7±0.000 6 cm,平均姿態(tài)誤差為0.268 7°±0.028 7°。在1 kHz的激勵信號下,該系統(tǒng)最快定位速度可達到3.5 ms�？梢�,基于相位差的電磁定位系統(tǒng)具有較高的定位速度和定位精度,同時具有較高的穩(wěn)定性,經(jīng)過進一步的優(yōu)化可滿足多種場景,包括介入式微創(chuàng)手術(shù)的定位需求。 

【文章來源】：電子測量技術(shù). 2020,43(08)

【文章頁數(shù)】：6 頁

【部分圖文】：

電磁定位系統(tǒng)

如果以一定頻率一定幅度的正弦信號激勵磁場源1沿Y軸方向的線圈,同時以相同頻率相同幅度的余弦信號激勵磁場源1沿Z軸方向的線圈,如圖2所示。很明顯,磁傳感器檢測到的合成磁感應強度的平方與余弦激勵信號的平方之間存在相位差。我們發(fā)現(xiàn),相位差的大小會隨著磁傳感器與磁場源相對位置的變化而改變。因此,假定兩者之間存在某種關(guān)系。經(jīng)過反復的理論推導以及實驗驗證表明,兩者之間不僅存在關(guān)系,而且是一種線性的關(guān)系——相位差是投影角的兩倍。即,如果以某種方式激勵線圈,則可以通過測量傳感器所處位置的合成磁感應強度的平方以及磁場源激勵信號的平方之間的相位差獲取投影角,進而計算出目標的六自由度位置。1.2 系統(tǒng)實現(xiàn)

根據(jù)上述原理,本文設計了基于相位差的電磁定位系統(tǒng)。系統(tǒng)以微處理器為核心,包括磁場源模塊、磁傳感器模塊、激勵源模塊、通信模塊以及上位機。磁場源在激勵源模塊的驅(qū)動下產(chǎn)生交變磁場,傳感器上接收到的電壓信號經(jīng)過微控制器自帶的ADC采樣后傳輸?shù)絇C機進行處理,從而計算出目標的位置和姿態(tài)信息。系統(tǒng)的硬件框圖如圖3所示,整個系統(tǒng)的實物圖如圖4所示。圖3為單服務端多客戶端模式,圖4為單客戶端單服務器模式。圖4 電磁定位系統(tǒng)實物圖

【參考文獻】：
期刊論文
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本文編號：3128919