Ich habe im Internet nach der Technologie der „elektromagnetischen Positionsverfolgung 1 “ gesucht und festgestellt, dass das Internet überraschend wirkungslos ist!
Ich habe mir gerade einige vorläufige und grundlegende Konzepte ausgedacht, die folgen. Es gibt eine "Quelle", die mithilfe einiger Spulen ein elektromagnetisches Feld aussendet . Es gibt Sensoren 2 , die einige Eigenschaften des elektromagnetischen Feldes erfassen. Die beiden Teile sind irgendwie mit einer zentralen Verwaltungseinheit (der Systemelektronikeinheit, der SEU) verbunden. Die von den Sensoren erfassten Informationen werden verwendet, um die Position eines Sensors im 3D-Raum abzuleiten.
Die Schwierigkeiten, mit denen ich konfrontiert bin, beziehen sich auf die Physik und die logischen Teile hinter dem System und nicht auf die Software.
Wie funktioniert die „Quelle“?
Welche Eigenschaften des elektromagnetischen Feldes erkennen die Sensoren und vor allem wie machen sie das?
Was ist die grundlegende Methodik (z. B. Flugzeit ), die die SEU für die Positionserkennung implementiert, und wie funktioniert sie?
Nehmen wir zusammenfassend an, dass ich zutiefst ein tödlich einfaches elektromagnetisches Positionsverfolgungssystem nachbauen möchte . Wie kann ich aus dem Wesentlichen ein Handwerk der Technik zusammenstellen? Wie geht das?
Ich bin sehr wissbegierig, also bitte helft mir :)
Es gibt mehrere Kategorien von Technologien, die so etwas leisten können (und beachten Sie, dass beträchtliches geistiges Eigentum beteiligt ist):
Nahfelddetektion: Die Sendeeinheit ist ein einfacher Sender. Ein Empfänger misst die Phase des Magnetfelds zum elektrischen Feld. Je näher sie in Phase sind, desto weiter sind die Funkgeräte voneinander entfernt. Daraus können wir Hohlkugeln um ein Radio zeichnen, die mögliche Positionen des anderen Radios anzeigen. Der Schnittpunkt mehrerer Kugeln gibt uns die Position des betreffenden Radios an.
Absolute Flugzeit (Ankunftszeit oder TOA): Angesichts der absoluten Sende- und Empfangszeit zwischen mehreren Funkgeräten können wir Hohlkugeln um bestimmte Funkgeräte zeichnen, die die Entfernung des fraglichen Funkgeräts von diesem Funkgerät anzeigen. Der Schnittpunkt mehrerer Kugeln gibt uns die Position des betreffenden Radios an.
Relative Flugzeit (Ankunftszeitdifferenz oder TDOA): Wenn wir die genaue Sendezeit nicht kennen, aber die Empfänger eine genaue Empfangszeit kennen (oder umgekehrt), dann wenn mehrere Empfänger dieselbe Übertragung gehört haben, für jeden Empfängerpaar können wir ein hyperboloides Blatt zeichnen, das die möglichen Positionen des fraglichen Funkgeräts anzeigt. Der Schnittpunkt mehrerer hyperboloider Blätter ist die Position des Radios.
Die Technologie wurde von Polhemus in den 1970er Jahren entwickelt und von Ascension Technology (gegründet von zwei ehemaligen Polhemus-Mitarbeitern in den 1990er Jahren) weiterentwickelt. In der einfachsten Form ist die "Quelle" im Wesentlichen ein Elektromagnet mit 3 Achsen (XYZ), von denen jeder ein Dipolfeld erzeugt. Der Empfänger ist ein 3-Achsen (XYZ) Magnetsensor.
Im ursprünglichen Polhemus-System ist der Sensor ein weiterer (kleinerer) orthogonaler 3-Achsen-Spulensatz, und jede Quellenachse wird mit einer anderen Frequenz erregt - typischerweise im Bereich von 5 bis 50 kHz.
Das System von Ascension verwendete eine sogenannte „Switched-DC“-Anordnung, bei der die X-, Y- und Z-Quellachsen zeitsequentiell erregt wurden (Zyklus durch X, Y, Z 40-50 Mal/Sekunde) und verwendete „DC- empfindliche" Magnetfeldsensoren, die auf Fluxgates statt auf Spulen basieren.
In jedem Fall bestimmt das Empfängersystem die Größe und Polarität des Signals von jeder der XYZ-Quellenachsen in jeder der (nennen wir sie) UVW-Empfangsachsen. Wenn Sie die physikalischen Gleichungen für die Größe und Richtung eines Dipol-Magnetfelds kennen, können Sie im Prinzip etwas rechnen, um die 6DoF-Position und -Ausrichtung zu bestimmen. Für 2D ist die Mathematik nicht allzu schlecht, aber für 3D wird es ziemlich kompliziert! Allein die Bestimmung des absoluten Abstands (radialer Abstand) zwischen Quelle und Sensor erweist sich als unglaublich einfach, wenn man Pythagoras auf alle empfangenen Komponenten anwendet.
Die Signalstärke des empfangenen Magnetfelds ist proportional zu 1/Kubikentfernung, es handelt sich also inhärent um eine Nahbereichstechnik.
Es gibt keine elektrische Felderfassung. Denken Sie nur an "Elektromagnet".
Die Technologie wurde zur Bewegungsverfolgung für militärische Pilotenkopfverfolgung, immersive Spiele, Handsteuerungen ( Sixense/Razer Hydra ) und medizinische Nadel-/Katheterverfolgung während Operationen verwendet. Es wird jetzt auch in High-End-Autos verwendet, um den Standort eines drahtlosen Schlüsselanhänger-Dongles innerhalb oder unmittelbar außerhalb des Autos, schlüssellosen Zugang/Start usw. zu verfolgen.
Es ist eine brillante Anwendung einiger grundlegender Physik!
guter Benutzer