ЗАВИСИМОСТЬ ОШИБКИ ПОЗИЦИОНИРОВАНИЯ ОТ ТОЧНОСТИ РАЗМЕЩЕНИЯ ПРИЕМНИКОВ В СИСТЕМЕ ЭЛЕКТРОМАГНИТНОГО ПОЗИЦИОНИРОВАНИЯ

Аннотация: В статье рассмотрена проблема снижения точности позиционирования в системе электромагнитного позиционирования (ЭМСП), вызванная неточным размещением в пространстве приемных катушек. Получена зависимость погрешности позиционирования от погрешности размещения катушек для СЭМП малой рабочей зоны (сферы диаметром 70 см) с применением искусственной нейронной сети (ИНС).

Ключевые слова: система электромагнитного позиционирования, ошибка позиционирования, искусственная нейронная сеть.

Введение. Сегодня стремительно развиваются системы локального позиционирования, позволяющие определять пространственное положение и/или ориентацию объекта в пространстве. Один из наиболее перспективных типов систем такого рода являются системы электромагнитного позиционирования (ЭМСП), нашедшие свое применение в науке, медицине, производстве, и многих других сферах. Для систем локального позиционирования одной из наиболее важных характеристик является точность позиционирования . Для обеспечения высокой конкурентоспособности среди систем своего класса, ЭМСП должны непрерывно развиваться с точки зрения повышения точности позиционирования и помехоустойчивости.

Современная практика разработки и применения СЭМП еще не ставила в явном виде проблему необходимой точности размещения в пространстве элементов системы, позволяющей сохранить заявленные разработчиком характеристики. Во многих случаях, при подготовке системы к эксплуатации, производится картирование рабочей зоны при уже размещенных в пространстве приемниках/передатчиках . Данный процесс является достаточно трудоемким и требует прецизионного оборудования. Тем не менее, по завершению его автоматически оказывается учтено расположение элементов системы. В случаях же, когда картирование рабочей зоны провести невозможно (например, при слишком большом для этого размере рабочей зоны), погрешность расположения приемников, относительно требуемой их расстановки, может вызвать ошибки позиционирования при работе системы.

Исследование данной проблемы было проведено на основе математической модели ЭМСП, обладающей следующими особенностями (таблица 1):

Исследование проводилось следующим образом. Рабочая зона была разбита на сетку с шагом 2 см по линейным координатам и 2° по угловым. Затем был создан массив ошибок расположения приемников, содержащий случайные смещения по всем координатам в пределах [0…20]%. Т.е. был получен массив ошибок расположения приемников, соответствующий ошибкам в пределах 1%, 2%, 3%,…20%. Для каждого положения излучателя в сетке определялись его координаты с применением сдвига расположения приемников в пределах каждой из рассматриваемых процентностей ошибки [0…20]%. Для каждой процентности рассчитывалась средняя ошибка позиционирования по рабочей зоне посредством функции mean MATLAB. Ошибка позиционирования была также представлена в процентной форме для наглядности сравнения. На рисунке 1 представлен график полученной зависимости ошибки позиционирования от ошибки размещения приемников.

Как видно из рисунка, ошибка позиционирования нелинейно зависит от погрешности размещения. Руководствуясь полученной информацией, можно сделать следующий вывод: ошибка расположения приемников, не превышающая 5%, может быть допустимой, т.е. сохраняющей показатели точности ЭМСП. При дальнейшем снижении точности размещения ошибка позиционирования резко возрастает и становится неприемлемой.