The position, orientation, velocity and acceleration of remote sensors is
determined using magnetic fields. Multiple, arbitrarily oriented magnetic
field transmitters are placed in one reference frame (source reference
frame), and multiple, arbitrarily oriented magnetic field receivers are
placed in a second reference frame (body reference frame). The spatially
varying magnetic fields of the transmitters in the source reference frame
are sensed by the magnetic field receivers in the body reference frame.
The computer algorithm uses a physics-based extended Kalman filter to
resolve the position; orientation, velocity and acceleration of the body
relative to the source reference frame. The physics-based extended Kalman
filter can accommodate the effects of metal in the source and body
reference frames and thus allow the system to measure position,
orientation, velocity and acceleration under conditions where eddy
currents would normally hinder other magnetic position measuring systems.
The Kalman filter also allows the use of multiple transmitters and
receivers distributed over an arbitrarily large sensing volume, thereby
extending the useful range and accuracy of the system. Further, the Kalman
filter allows the use of high-speed measurements with minimal signal
averaging, thus extending the useful dynamic response of the system.
Moreover, the Kalman filter allows the use of arbitrarily oriented
transmitters and receivers, thus increasing the flexibility of the system
in many applications.
La posizione, l'orientamento, la velocità e l'accelerazione dei sensori a distanza è determinata usando i campi magnetici. Il multiplo, trasmettitori arbitrariamente orientati del campo magnetico è disposto nell'un telaio di riferimento (struttura di riferimento di fonte) ed il multiplo, riceventi arbitrariamente orientate del campo magnetico è disposto nel secondo telaio di riferimento (struttura di riferimento del corpo). I campi magnetici nello spazio di variazione dei trasmettitori nel telaio di riferimento di fonte sono percepiti dalle riceventi del campo magnetico nel telaio di riferimento del corpo. La procedura del calcolatore utilizza un filtro esteso fisica-basato di Kalman per risolvere la posizione; l'orientamento, la velocità e l'accelerazione del corpo riguardante la fonte riferiscono la struttura. Il filtro esteso fisica-basato di Kalman può accomodare gli effetti di metallo nei telai di riferimento del corpo e di fonte e permettere così che il sistema misuri la posizione, l'orientamento, la velocità e l'accelerazione nelle circostanze dove i flussi turbolenti ostacolerebbero normalmente altri sistemi di misurazione di posizione magnetica. Il filtro di Kalman inoltre permette l'uso dei trasmettitori multipli e delle riceventi distribuiti sopra un volume di rilevamento arbitrariamente grande, quindi estendendo la gamma e l'esattezza utili del sistema. Più ulteriormente, il filtro di Kalman permette l'uso delle misure ad alta velocità con il segnale minimo che ha una media, così estendendo la reazione dinamica utile del sistema. Inoltre, il filtro di Kalman permette l'uso dei trasmettitori e delle riceventi arbitrariamente orientati, così aumentando la flessibilità del sistema in molte applicazioni.
