基于電磁跟蹤技術(shù)的室內(nèi)移動機器人定位系統(tǒng).pdf

1、電磁跟蹤技術(shù)精度高，且無遮擋問題，特別適合室內(nèi)環(huán)境使用。電磁跟蹤系統(tǒng)通常由發(fā)射器、接收器與處理器組成。在系統(tǒng)中，通電線圈常被用作電磁定位裝置收發(fā)器。發(fā)射器與接收器間的耦合信號與接收器的位置方向密切相關(guān)。所以，可以提取兩者間的耦合信號進行定位工作。耦合信號易受到噪聲的干擾，需要高質(zhì)量濾波放大。電磁定位一般采用磁偶極子模型，模型中包含了五個位置參數(shù)。它利用非線性算法求解目標位置。系統(tǒng)的激勵線圈磁場分布模型、信號發(fā)生提取電路和定位算法軟件都影

2、響系統(tǒng)定位的精度。
　　為了實現(xiàn)室內(nèi)較大空間范圍的移動機器人定位跟蹤，本文設(shè)計了基于嵌入式系統(tǒng)ARM（STM32）的空間電磁定位系統(tǒng)。系統(tǒng)主要包括信號發(fā)射線圈單元、多軸接收線圈傳感單元和處理器單元三個部分。首先，采用ST公司的ARM微控制器STM32F103來實現(xiàn)核心功能，并設(shè)計了濾波放大等信號處理電路。發(fā)射器產(chǎn)生的正弦信號通過功率放大電路進行放大，進而激勵發(fā)射線圈產(chǎn)生交變磁場。三軸傳感線圈感應(yīng)磁場信號，經(jīng)過放大與濾波得到三路模擬

3、信號；然后，微控制器STM32F103自帶的模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器進行數(shù)據(jù)采樣。數(shù)據(jù)處理后，計算結(jié)果可以在液晶屏上實時顯示。
　　其次，對比了磁偶極子模型與載流積分模型的異同，得出在適當?shù)臈l件下載流積分模型可以轉(zhuǎn)化為磁偶極子模型進行計算。用磁偶極子模型，根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律，推導(dǎo)得出電磁跟蹤的算法原理。采用LM算法對電磁跟蹤的非線性方程組進行求解。針對平面移動目標跟蹤定位的特殊情況，推導(dǎo)出平面中的解析算法，對平面中的移動目標進行位置求解