Calculation errors of the ultrasonic local positioningsystem

Authors

DOI:

https://doi.org/10.15587/1729-4061.2014.20032

Keywords:

local positioning system, base station, ultrasonic transducer, ultrasonic marks, errors

Abstract

The article describes a high-precision positioning system for determining the position which uses ultrasonic waves instead of electromagnetic waves. This allows you to dramatically increase the accuracy of navigation, as the sound waves have a length of several orders of magnitude smaller than the electromagnetic waves with the same frequencies. The system consists of ultrasonic emitters, base station and ultrasonic marks. Base station organizes synchronization of ultrasonic transmitters and ultrasonic marks using radio channel.

This article gives an account of the mathematical model of the receiving part of ultrasonic mark that allows to identify the most significant sources of errors in the system. The greatest influence on positioning accuracy has errors caused by vibrations of the sound velocity. These fluctuations are caused by the movement of air masses (wind) or changes of temperature. Another source of error is noise present in the audio channel and insertion system itself. Finally, the error data are summed and the value after processing them increases.

Author Biography

Виталий Александрович Ливнов, Kharkiv National University of Radio Electronics Lenina av. 16 , Kharkov , Ukraine, 61166

Graduate student

Department of Radio Engineering Fundamentals

References

  1. Multi-Channel GPS/GLONASS Common-View between NIST and USNO [Текст] / V. S. Zhang, T. E. Parker, M. A. Weiss, F. M. Vannicola // EEE International Frequency Control Symposium, June 2000, pp. 598-606.
  2. Пат. 71860 Україна, МПК (2012.01) G01S 11/00. Спосіб ультразвукового локального позиціонування рухомих об’єктів [Текст]/ Лівнов В.О., Коваль Ю.О. (Україна), заявник та власник Харківський нац. університет радіоелектр. – № u2012 01318, подано 08.02.2012, опубл. 25.05.2012 бюл. №14.
  3. Ливнов, В. А. Система ультразвукового позиционирования “Ultrasonic Marks” [Текст] /Современные проблемы радиотехники и телекоммуникаций «РТ-2011»: Материалы 7-й междунар. молодежной науч.-техн. конф., 11-15 апреля 2011 г. – Севастополь: Изд-во СевНТУ, 2011. – 479 с.
  4. Ливнов, В. А. Система ультразвукового локального позиционирования движущихся объектов. [Текст] / В. А. Ливнов // 16-й Международный молодежный форум «Радиоэлектроника и молодежь в ХХІ веке». Сб. материалов форума. Т. 3. – Харьков: ХНУРЭ, 2012. – 220 с.
  5. Ливнов, В. А. Анализ погрешностей и неопределенностей системы позиционирования с ультразвуковым измерительным и электромагнитным информационным каналами [Текст] / В. А. Ливнов, Ю. А. Коваль // Радиотехника: Всеукр. межвед. науч.-техн. сб. 2013. Вып. XXX.
  6. Парусников, Н. А. Определение инструментальных погрешностей инерциальной навигационной системы на неподвижном основании [Текст] / Н. А. Парусников, В. В. Тихомиров, С. А. Трубников // Фундаментальная и прикладная математика, 2005, том 11, № 7, с. 159–166.
  7. Хамидуллин, В. К. Ультразвуковые контрольно-измерительные устройства и системы. [Текст] / В. К. Хамидуллин. - Л.: Издательство Ленинградского университета. 1989. – 248 с.
  8. Emmanuel, P. Papadakis (ed) Ultrasonic Instruments & Devices [Текст] / P. Emmanuel– Academic Press, 1999.
  9. Petley, B. W. Time and frequency in fundamental metrology [Текст] / B. W. Petley // PIEEE. – 1991. – Vol. 79, No. 1. – Р 1070–1076.
  10. Product & Service Advantage – Mathcad [Электронный ресурс] / PTC Inc – Режим доступа: www/ URL: http://blogs.ptc.com/product/mathcad/ – 11.12.13 г. – Загл. с экрана.
  11. Zhang, V. S., Parker, T. E., Weiss, M. A., Vannicola, F. M. (2000). Multi-Channel GPS/GLONASS Common-View between NIST and USNO. EEE International Frequency Control Symposium, 598-606.
  12. Livnov, V., Koval, U. (25.05.2012). Method of ultrasonic local positioning moving objects. Patent71860, Ukraine.
  13. Livnov, V. (2011). Ultrasonic positioning system “Ultrasonic Marks” (2011). Modern Problems of Radio Engineering and telecommunications “RT-2011”: Proceedings of the 7th Intern. youth scientific and engineering. conf., 11-15 April 2011 – Sevastopol, SevNTU, 479.
  14. Livnov, V. (2012). Ultrasonic local positioning system of moving objects 16th International Youth Forum “Radio electronics and youth in the twenty-first century. “The collection of materials. Kharkov, Vol. 3, 220.
  15. Livnov, V., Koval, U. (2013). Analysis of errors and uncertainties positioning system with ultrasonic measuring and electromagnetic information channels. Radiotekhnika: All-Ukr. Interagency, scientific and engineering collection.
  16. Parusnikov, N., Tyhomirov, V. (2005). Determination of instrument errors inertial navigation system on stationary base. Fundamentaland Applied Mathematics, Vol. 11, № 7, 159-166.
  17. Khamidullin, V. (1989). Ultrasonic control devices and systems. Leningrad: Leningrad University Publishing, 248.
  18. Emmanuel, P. (1999). Papadakis (ed) Ultrasonic Instruments & Devices Academic Press.
  19. Petley, B. W. (1991). Time and frequency in fundamental metrology. PIEEE, 1, 1070–1076.
  20. Product & Service Advantage – Mathcad Available at: http://blogs.ptc.com/product/mathcad/ – Copyright © 2013 PTC Inc.

Published

2014-02-05

How to Cite

Ливнов, В. А. (2014). Calculation errors of the ultrasonic local positioningsystem. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 1(9(67), 34–38. https://doi.org/10.15587/1729-4061.2014.20032

Issue

Section

Information and controlling system