
Ushbu tadqiqot mobil robotlar va shunga o‘xshash joylashuv tizimlarida yaqin atrofdagi metall buyumlar magnetometr o‘lchovlarida hosil qiladigan magnit buzilishlarni kamaytirish uchun ekvivalent magnit dipol modeliga asoslangan kompensatsiya usulini to‘qqiz sensorli magnetometr massiviga kengaytiradi. Metall buyumlarning tajribada o‘lchangan magnit “barmoq izlari”dan foydalanilgan, buyumlar ekvivalent magnit dipollar sifatida modellashtirilgan va dipol parametrlari Genetik Algoritm yordamida optimallashtirilgan. To‘qqiz sensorli tuzilma ko‘rib chiqilgan ssenariylarning aksariyatida magnit maydon xatolarini 6,64 µT dan, yo‘nalishning o‘rtacha mutlaq xatosini esa 0,31 rad dan past darajada ushlab turgan. Past va o‘rta murakkablikdagi sharoitlarda yo‘nalish xatosida kuchli yaxshilanishlar kuzatilgan bo‘lsa-da, uchta metall buyum hosil qilgan ustma-ust tushuvchi buzilishlar mavjud eng murakkab ssenariyda kompensatsiya yo‘nalish MAE qiymatini 0,52 rad dan 0,70 rad gacha oshirgan. Bu natija sensorlar sonini ko‘paytirishning o‘zi ekvivalent dipol modelining fizik ifodalash chegaralarini yo‘q qilmasligini ko‘rsatadi.
Turkiya nuqtayi nazaridan ushbu ish yopiq hudud robotlari, avtonom platformalar va magnetometr yordamidagi joylashuv tizimlarida metall konstruksiyalar keltirib chiqaradigan mahalliy buzilishlarni qanday bartaraf etish mumkinligi bo‘yicha texnik yondashuvni taqdim etadi. Biroq tadqiqotda Turkiyaga xos muhit, geomagnit maydon yoki dala ilovasi sinovdan o‘tkazilmagan. Turkiyadagi amaliyotda mahalliy magnit maydon vektori, robot va sensor geometriyasi, atrofdagi metall konstruksiyalarning taqsimoti hamda faol elektromagnit manbalar qayta tasdiqlanishi kerak; ushbu tadqiqotdagi xato qiymatlari Turkiyadagi tizimga bevosita ko‘chirilmasligi lozim.
Tadqiqotning asosiy savoli nima?
Magnetometrlar Yerning magnit maydonini uch o‘qda o‘lchab, yo‘nalishni baholashda qo‘llanishi mumkin. Muammo shundaki, sensor yaqinidagi ferromagnit buyumlarning hard-iron va soft-iron ta’sirlari o‘lchanayotgan maydonni buzadi. Qo‘zg‘almas sensorda klassik kalibrlash usullari foydali bo‘lishi mumkin, biroq harakatlanuvchi robot atrofidagi buzuvchi buyumlar va ulargacha bo‘lgan masofa doimiy ravishda o‘zgarib turishi sababli statik kalibrlash yondashuvi yetarli bo‘lmasligi mumkin.
Tadqiqotning markaziy savoli ilgari to‘rtta magnetometr bilan baholangan ekvivalent dipolga asoslangan kompensatsiya usuli sensor zichligi to‘qqiz magnetometrgacha oshirilganda yanada ishonchli ishlaydimi yoki yo‘qmi, degan masaladir. Xususan, magnit maydonni baholash xatosi, robot yo‘nalishi xatosi va eng yomon holat xatolariga sensorlar soni qanday ta’sir qilishi o‘rganilgan.
Adabiyotlarda qaysi bo‘shliq nishonga olingan?
Oldingi usullar orasida faqat ma’lum buyumlar uchun o‘qitilgan sun’iy neyron tarmoq yondashuvlari yoki bitta buzuvchi buyumni ko‘rib chiqadigan dipol modellari mavjud. Tadqiqotchilarning avvalgi ishida esa bir nechta buyumlar uchun to‘rt sensorli magnetometr massivi va buyumlarni ekvivalent dipollar sifatida modellashtirishga asoslangan usul ishlab chiqilgan edi. Hozirgi tadqiqotning o‘ziga xos hissasi ushbu yondashuvni to‘qqiz sensorli massivga kengaytirib, sensor zichligining kompensatsiya samaradorligiga ta’sirini tajribaviy buzilish ma’lumotlari bilan baholashdan iborat.
Ish, ayniqsa, passiv ferromagnit buyumlar keltirib chiqaradigan yarim statik magnit buzilishlarga qaratilgan. Dvigatellar, quvvat elektronikasi yoki boshqa faol elektr tizimlari hosil qilishi mumkin bo‘lgan vaqtga bog‘liq magnit maydonlar tadqiqot doirasiga kirmaydi.
Dipol modeli qanday qurilgan?
Har bir buzuvchi metall buyum ekvivalent magnit dipol bilan ifodalanadi. Dipolning sensor joylashgan nuqtada hosil qiladigan magnit maydoni manbada quyidagicha aniqlangan:
\[ B_d=\frac{B_T}{|R|^3}A\hat{m} \]
Bu yerda \(B_d\) dipol hosil qiladigan magnit maydonni, \(B_T\) dipol kuchini, \(|R|\) dipol bilan sensor orasidagi masofani, \(A\) joylashuvga bog‘liq matritsani va \(\hat{m}\) dipol yo‘nalish vektorini ifodalaydi. Yo‘nalish vektori:
\[ \hat{m}= \left[ (\cos(\alpha)\cos(\beta))\quad (\cos(\alpha)\sin(\beta))\quad \sin(\alpha) \right]^T \]
ko‘rinishidadir. Manbadagi 1-rasmda \(\beta\) xy tekisligidagi azimut burchagini, \(\alpha\) esa xy tekisligiga nisbatan ko‘tarilish burchagini belgilaydi.
Bir nechta buzuvchi buyum bo‘lganda umumiy nazariy buzilish har bir dipol maydonining yig‘indisidir:
\[ B_d^e=\sum_{p=1}^{P}B_{Dp} \]
Bu yerda \(P\) buzuvchi buyumlar sonini, \(B_{Dp}\) esa p-chi ekvivalent dipol hosil qiladigan maydonni bildiradi.
Sensor massivi Yer maydonini buzilishdan qanday ajratadi?
Buzilgan sensor o‘lchovi uchun asosiy munosabat:
\[ E=B_{S_j}^{m}-B_{\mathrm{dis}_j}^{r} \]
ko‘rinishidadir. \(E\) Yerning haqiqiy magnit maydon vektorini, \(B_{S_j}^{m}\) j-chi sensor o‘lchagan maydonni va \(B_{\mathrm{dis}_j}^{r}\) xuddi shu joydagi haqiqiy magnit buzilishni ifodalaydi.
Bir nechta magnetometr ishlatishning asosiy afzalliklaridan biri shundaki, ikki sensor orasidagi farq olinganda umumiy Yer maydoni tarkibiy qismi bekor qilinadi:
\[ d_i^m= \left[ B_{S_j}^{m}-B_{S_k}^{m} \right], \qquad j\neq k \]
Dipol modeli bashorat qilgan mos qiymat esa:
\[ d_i^e= \left[ B_{d_j}^{e}-B_{d_k}^{e} \right] \]
sifatida hisoblanadi. Shunday qilib, optimallashtirish sensor juftlari orasidagi o‘lchangan farqlarni model bashorat qilgan farqlarga yaqinlashtirishga harakat qiladi.
Optimallashtirish funksiyasi qanday ishlaydi?
Tadqiqotda minimallashtiriladigan umumiy moslik funksiyasi:
\[ f=f_1+f_2 \]
ko‘rinishidadir. Birinchi had sensor juftlari orasidagi x, y va z tarkibiy qismlar farqini model qanchalik yaxshi qayta ishlab chiqishini o‘lchaydi:
\[ f_1= \sum_{i=1}^{I} \left( |d_{xi}^{m}-d_{xi}^{e}|+ |d_{yi}^{m}-d_{yi}^{e}|+ |d_{zi}^{m}-d_{zi}^{e}| \right) \]
Bu yerda \(I\) ishlatilgan sensor juftlarining umumiy sonidir.
Ikkinchi had kompensatsiyadan so‘ng baholangan Yer magnit maydoni kattaligining ma’lum kattalikdan og‘ishini jazolaydi:
\[ f_2= \sum_{j=1}^{J} |E^{m}-E_j^{e}| \]
\(J\) sensorlarning umumiy sonidir. Baholangan maydon kattaligi:
\[ E_j^{e}=\left\|\mathbf{E}_j^{e}\right\| \]
va tegishli maydon vektori:
\[ \mathbf{E}_j^{e}=B_{S_j}^{m}-B_{d_j}^{e} \]
munosabati bilan olinadi. Shunday qilib, algoritm nafaqat sensorlar orasidagi fazoviy farqlarni, balki kompensatsiya qilingan maydonning ma’lum geomagnit maydon kattaligi bilan mosligini ham hisobga oladi.
Nega ekvivalent dipol buyum markaziga mahkamlanmagan?
Tadqiqotda avvalgi ishda ta’riflangan ikkinchi usul qo‘llangan. Haqiqiy metall buyumlar ideal nuqtaviy dipol bo‘lmagani sababli ekvivalent dipolni aniqlash tizimi belgilagan buyum markaziga mahkamlash model xatosini oshirishi mumkin. Shu sababli dipolga buyumning fizik hajmi ichida siljishga ruxsat berilgan.
Dipol momenti:
\[ m_d=B_T\hat{m} = B_T \left[ (\cos(\alpha)\cos(\beta))\quad (\cos(\alpha)\sin(\beta))\quad \sin(\alpha) \right]^T \]
ko‘rinishida ifodalangan. Aniqlash tizimi bergan buyum holati \(p_{DS}\) ustiga uch tarkibli siljish vektori qo‘shilgan:
\[ \Delta p= \left[ \Delta x\quad \Delta y\quad \Delta z \right]^T \]
va tuzatilgan ekvivalent dipol holati:
\[ p_d=p_{DS}+\Delta p \]
sifatida aniqlangan. Siljish tarkibiy qismlari buyumning fizik hajmi bilan cheklangan. Shunday qilib, aniqlangan har bir buyum uchun uchta dipol momenti tarkibiy qismi va uchta joylashuv siljishi tarkibiy qismi, jami oltita parametr optimallashtiriladi.
Rasmlar tajribaning fizik mantiqini qanday ko‘rsatadi?
2-rasmda to‘qqizta magnetometr 3 × 3 tartibda joylashtirilgan g‘ildirakli robot namunasi ko‘rsatilgan. Robotdagi aniqlash tizimi atrofdagi buyumlarning joylashuvini beradi; qizil buyumlar magnit buzilish hosil qiladigan, sariq buyum esa buzilish hosil qilmaydigan misolni ifodalaydi. Bu sxema usulning mo‘ljallangan mobil robot qo‘llanilishini tushuntiradi; tadqiqotdagi to‘qqiz sensorli baholash esa bevosita shu fizik robotda bir vaqtning o‘zida to‘qqiz sensor yordamida bajarilmagan.
3-rasmda ABB robot qo‘li yordamida bir xil o‘lchov hududi avval metall buyum mavjud bo‘lgan holda, keyin buyumsiz skanerlangan. Ikki o‘lchovning farqi olinib, faqat buyum hosil qilgan magnit “barmoq izi” ajratib olingan. Xuddi shu shaklda berilgan issiqlik xaritasi C shaklidagi metall konstruksiya atrofida maydon joylashuvga qarab musbat va manfiy yo‘nalishda o‘zgarishi mumkinligini ko‘rsatadi.
4-rasm haqiqiy tajriba qurilmasi va o‘lchov maydonini ko‘rsatadi. Maydon 46 × 10 cm o‘lchamda bo‘lib, nuqtalar 1 cm oraliqda namunalanadi. Qurilmada ikkita C-shaklli metall tuzilma va bitta oqim o‘lchagich ishlatilgan. Bu buyumlar faol magnit maydon hosil qilish o‘rniga Yer magnit maydonini mahalliy ravishda buzgan.
5-rasm to‘qqiz sensorli massivning o‘lchov xaritasidagi yo‘lini va hisoblash zanjirini ko‘rsatadi. Massiv 405 ta joylashuvdan iborat, nuqtalar orasida 1 cm bo‘lgan yo‘l bo‘ylab oflayn tarzda qayta yaratilgan. Tayanch sensor s1 yo‘lni kuzatgan, qolgan sakkiz sensor esa qo‘shni o‘lchov nuqtalaridan olingan ma’lumotlar bilan ifodalangan.
Verianla Live: Magnit buzilishning o‘lchovdan kompensatsiyagacha qayta ishlanishi
Bu jarayon tadqiqotdagi 5b-rasmda keltirilgan baholash zanjirining o‘zbekcha ko‘rinishidir. Bosqichlar manba ishdagi tartibga asoslangan; yangi tajriba bosqichi qo‘shilmagan.
| Bosqich | Izoh | Manba |
|---|---|---|
| 1. Buzilishni ajratib olish | Metall buyum mavjud va mavjud bo‘lmagan holatda o‘lchangan maydonlar farqidan tajribaviy magnit buzilish xaritasi olinadi. | 3-rasm; 3.1-bo‘lim |
| 2. Yer maydonini qo‘shish | Ajratilgan buzilish maydoni tayanch Yer magnit maydoni bilan sonli ravishda birlashtiriladi. | 5b-rasm; 3.2-bo‘lim |
| 3. Yo‘lni tanlash | To‘qqiz sensorli virtual massivni baholash uchun o‘lchov panjarasida 405 nuqtali yo‘l tanlanadi. | 5a-rasm; 4-bo‘lim |
| 4. Massiv o‘lchovlarini yaratish | Har bir yo‘l nuqtasida s1–s9 sensorlarining tegishli o‘lchovlari va buyumlarning massiv tayanch tizimidagi joylashuvlari aniqlanadi. | 5b-rasm; 4-bo‘lim |
| 5. Genetik Algoritm optimallashtirishi | Moslik funksiyasidan foydalanib ekvivalent dipol parametrlari va joylashuv tuzatishlari baholanadi. | 7–14-tenglamalar; 4-bo‘lim |
| 6. Dipolga asoslangan buzilish bahosi | Baholangan dipol parametrlaridan sensorlardagi nazariy magnit buzilish hisoblanadi. | 1–3-tenglamalar; 5b-rasm |
| 7. Kompensatsiya va Yer maydonini baholash | Baholangan buzilish o‘lchovdan ayrilib, geomagnit maydon qayta hisoblanadi. | 11-tenglama; 5b-rasm |
Verianla Live: Vizualizatsiya ushbu maqoladagi ko‘rinadigan ilmiy ma’lumotlar jadvalidan brauzerda yaratiladi. Jadval ilmiy source-of-truth sifatida saqlanadi.
Yo‘nalish qanday baholangan?
Kompensatsiyaning haqiqiy robot joylashuv tizimidagi mumkin bo‘lgan ta’sirini baholash uchun gorizontal magnit maydon tarkibiy qismlaridan yo‘nalish hisoblangan:
\[ \theta= \arctan\left( \frac{B_y}{B_x} \right) \]
\(B_x\) va \(B_y\) yo‘nalish hisoblanadigan magnit maydon tarkibiy qismlaridir. Har bir yo‘l nuqtasida buzilmagan tayanch yo‘nalish \(\theta^t\), kompensatsiyasiz buzilgan yo‘nalish \(\theta^d\) va kompensatsiyadan keyingi baholangan yo‘nalish \(\theta^e\) taqqoslangan.
Kompensatsiyaning nisbiy muvaffaqiyati quyidagi yaxshilanish koeffitsiyenti bilan ham hisoblangan:
\[ I= \frac{E_N-E_Y}{E_N} \times100 \]
Bu yerda \(E_N\) kompensatsiya qo‘llanmagan xato ko‘rsatkichini, \(E_Y\) esa kompensatsiyadan keyingi ayni xato ko‘rsatkichini bildiradi. Manfiy \(I\) qiymati kompensatsiya xatoni kamaytirish o‘rniga oshirganini anglatadi.
Tadqiqot tasdiqlagan natijalar
- To‘qqiz sensorli tuzilma ko‘rib chiqilgan ssenariylarning katta qismida magnit buzilishni kompensatsiya qilish va yo‘nalishni baholashni yaxshilagan.
- Past va o‘rta murakkablikdagi ssenariylarda to‘qqiz sensorli tuzilma to‘rt sensorli tuzilmaga qaraganda yo‘nalish xatosini nisbatan kuchliroq kamaytirish tendensiyasini ko‘rsatgan.
- 3-ssenariyda yo‘nalish MAE yaxshilanishi to‘rt sensorli tuzilma uchun %13,33 bo‘lsa, to‘qqiz sensorli tuzilma uchun %52,83 bo‘lgan.
- 4-ssenariyda to‘qqiz sensorli tuzilma yo‘nalish MAE bo‘yicha %41,51 yaxshilanish bergan, to‘rt sensorli tuzilmada esa bu ko‘rsatkich %10,00 bo‘lgan.
- Murakkab va ustma-ust tushuvchi magnit buzilishlar ekvivalent ideal dipol yondashuvining ifodalash aniqligini pasaytiradi.
Tadqiqot tasdiqlamagan yoki sinamagan natijalar
- To‘qqiz sensorli fizik robotda real vaqtli va sinxron sensor o‘lchovi tasdiqlanmagan; massiv tajribaviy buzilish xaritalaridan oflayn tarzda qayta yaratilgan.
- To‘rt va to‘qqiz sensorli tuzilmalarning mutlaqo bir xil geomagnit sharoitlarda nazoratli bevosita taqqoslashi bajarilmagan.
- Faol elektr tizimlaridan kelib chiqadigan vaqtga bog‘liq magnit shovqinlar baholanmagan.
- Har qanday metall buyum ideal dipol bilan yetarli aniqlikda ifodalanishi ko‘rsatilmagan.
- 5-ssenariyda sensorlar sonini ko‘paytirish yo‘nalish MAE ni yaxshilamagan, aksincha xato oshgan.
- Tadqiqot muayyan tijoriy mobil robot tizimida uzoq muddatli dala muvaffaqiyati yoki sanoat ishonchliligi kafolatini bermaydi.
Tadqiqot usuli va natijalari
Tajribaviy buzilish ma’lumotlari qanday olingan?
Magnit “barmoq izlari” HMC5883L uch o‘qli vektor magnetometri uch qurilma sifatida ulangan ABB IRB140 sanoat robot qo‘li yordamida o‘lchangan. Har bir joylashuv uchun avval metall buyum mavjud bo‘lgandagi buzilgan o‘lchov, so‘ng buyum bo‘lmagandagi buzilmagan o‘lchov olingan. Buzilmagan maydon buzilgan o‘lchovdan ayirilib, o‘rganilayotgan buyumning mahalliy magnit ta’siri ajratilgan.
O‘lchov maydoni 46 × 10 cm bo‘lib, nuqtalar 1 cm oraliqda namunalanadi. Panjara 11 ta trayektoriyadan iborat bo‘lib, har bir trayektoriyada 47 ta o‘lchov nuqtasi mavjud. Shovqinni kamaytirish uchun har bir nuqtadagi o‘lchov 100 ta namuna bo‘yicha o‘rtachalangan.
O‘rganilgan metall buyumlar ikkita C-shaklli konstruksiya va bitta oqim o‘lchagichdir. Bundan tashqari, ayrim ssenariylarda aniqlash tizimining magnit bo‘lmagan buyumlarga nisbatan xatti-harakatini baholash uchun konfiguratsiyaga magnit bo‘lmagan buyum ham qo‘shilgan.
Beshta tajriba ssenariysi
| Ssenariy | Pos 1 | Pos 2 | Pos 3 | Murakkablik |
|---|---|---|---|---|
| 1 | 1 metall buyum | — | — | Bitta buzuvchi buyum |
| 2 | 1 metall buyum | 1 metall bo‘lmagan buyum | — | Buzuvchi + buzmaydigan buyum |
| 3 | 1 metall buyum | 1 metall buyum | — | Ikki magnit buzilishning birikmasi |
| 4 | 1 metall buyum | 1 metall buyum | 1 metall bo‘lmagan buyum | Ikki buzuvchi + bir buzmaydigan buyum |
| 5 | 1 metall buyum | 1 metall buyum | 1 metall buyum | Uchta ustma-ust tushuvchi magnit buzilish |
Buzilish maydonlari baholash vaqtida \([16,\ 16,\ 43]^T\) µT tayanch Yer magnit maydon vektori bilan birlashtirilgan. Ushbu vektor kattaligi 48,6 µT.
To‘qqiz sensorli massiv qanday yaratilgan?
To‘qqizta magnetometr s1–s9 tekis massivda joylashtirilgan. Biroq tadqiqotda fizik jihatdan to‘qqizta alohida HMC5883L sensoridan bir vaqtning o‘zida yozuv olinmagan. Robot qo‘li bilan avval o‘lchangan magnit maydon xaritalaridagi qo‘shni nuqtalar yordamida to‘qqiz sensorning bir vaqtda bajarishi mumkin bo‘lgan o‘lchovlar oflayn tarzda qayta yaratilgan.
Massiv qattiq tuzilma deb qabul qilingan va sensorlarning bir-biriga nisbatan joylashuvi hamda yo‘nalishi yo‘l bo‘ylab o‘zgarmas saqlangan. s1 tayanch sensor sifatida ishlatilgan. Tanlangan yo‘l trajectory 1 ning 45-nuqtasidan boshlanib, trajectory 11 ning 1-nuqtasida tugaydi va jami 405 nuqtadan iborat. Ketma-ket nuqtalar orasidagi masofa 1 cm.
Genetik Algoritm sozlamalari
- Dasturiy ta’minot: MATLAB R2025b va tadqiqotchilar ishlab chiqqan maxsus kod.
- Optimallashtirish: Genetik Algoritm (GA).
- Dipol momenti qidiruv chegaralari: \([±3,5,\ ±3,5,\ ±3,5]^T\) m²A.
- Har bir buyum uchun optimallashtiriladigan parametr: 6.
- GA populyatsiya hajmi: 200.
- Maksimal iteratsiya: 6000.
- Joylashuv siljishi chegarasi: Aniqlangan buyumning fizik hajmi.
- Baholash metrikalari: MAE va Maximum Absolute Error (MaxAE).
- Baholangan natijalar: x, y, z magnit maydon tarkibiy qismlari, maydon kattaligi va yo‘nalish.
To‘qqiz sensorli massivning miqdoriy natijalari
Quyidagi jadval manba ishning 1-jadvalidagi to‘qqiz sensorli massiv natijalarini ko‘rsatadi. N kompensatsiyasiz, Y esa kompensatsiya qo‘llangan holatni bildiradi.
| Ssenariy | MAE x (µT) | MAE y (µT) | MAE z (µT) | MAE kattalik (µT) | Yo‘nalish MAE (rad) | MaxAE x (µT) | MaxAE y (µT) | MaxAE z (µT) | MaxAE kattalik (µT) | Yo‘nalish MaxAE (rad) |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 1N | 11,25 | 6,07 | 4,38 | 3,58 | 0,56 | 64,52 | 28,48 | 11,30 | 25,18 | 3,10 |
| 1Y | 1,61 | 1,13 | 0,58 | 0,15 | 0,08 | 28,94 | 8,09 | 4,06 | 1,89 | 1,44 |
| 2N | 11,25 | 6,07 | 4,38 | 3,58 | 0,56 | 64,52 | 28,48 | 11,30 | 25,18 | 3,10 |
| 2Y | 2,38 | 2,63 | 0,98 | 0,14 | 0,14 | 14,58 | 11,89 | 4,54 | 1,28 | 0,71 |
| 3N | 11,87 | 7,89 | 7,53 | 9,60 | 0,53 | 57,63 | 24,18 | 14,46 | 28,75 | 3,11 |
| 3Y | 5,29 | 4,62 | 2,22 | 0,26 | 0,25 | 20,55 | 15,62 | 8,35 | 2,71 | 1,47 |
| 4N | 11,87 | 7,89 | 7,53 | 9,60 | 0,53 | 57,63 | 24,18 | 14,46 | 28,75 | 3,11 |
| 4Y | 6,64 | 5,97 | 2,57 | 0,21 | 0,31 | 32,22 | 29,19 | 18,23 | 3,04 | 3,11 |
| 5N | 11,27 | 7,87 | 7,55 | 9,57 | 0,52 | 57,65 | 24,33 | 14,37 | 28,46 | 3,11 |
| 5Y | 10,02 | 6,99 | 2,88 | 0,27 | 0,70 | 40,37 | 30,44 | 11,61 | 2,00 | 2,95 |
Eng qulay 1-ssenariyda yo‘nalish MAE 0,56 rad dan 0,08 rad gacha kamaygan. Magnit maydon kattaligi MAE ham shu ssenariyda 3,58 µT dan 0,15 µT gacha tushgan. 2 va 3-ssenariylarda ham magnit maydon va yo‘nalish xatolarida sezilarli pasayish kuzatilgan.
4-ssenariyda kompensatsiya yo‘nalish MAE ni 0,53 rad dan 0,31 rad gacha kamaytirgan; biroq yo‘nalish MaxAE qiymati 3,11 rad sifatida o‘zgarmagan. Eng murakkab 5-ssenariyda esa magnit maydon kattaligi MAE 9,57 µT dan 0,27 µT gacha kamayganiga qaramay, yo‘nalish MAE 0,52 rad dan 0,70 rad gacha oshgan. Bu farq faqat magnit maydon kattaligi xatosiga qarab yo‘nalish samaradorligi haqida qat’iy xulosa chiqarib bo‘lmasligini ko‘rsatadi.
6-rasm va 7-rasm nimani ko‘rsatadi?
6-rasm 1-ssenariy bo‘ylab s1 sensorining buzilgan o‘lchovini, haqiqiy Yer magnit maydonini va kompensatsiyadan keyin baholangan maydonni x, y, z hamda kattalik tarkibiy qismlari uchun taqqoslaydi. Trayektoriyaning dastlabki qismida sensor massivi metall buyumga yaqinroq bo‘lgani uchun buzilgan signalda katta og‘ishlar kuzatiladi. Baholangan maydon umuman olganda tayanch maydonga yaqinlashadi, biroq boshlang‘ich kesimdagi qoldiq xatolar kattaroq.
7-rasm shu ssenariyning yo‘nalish natijasini ko‘rsatadi. Buzilgan o‘lchovdan hisoblangan yo‘nalish, ayniqsa metall buyumga yaqin dastlabki qismlarda katta sakrashlar ko‘rsatgan, kompensatsiya qilingan yo‘nalish esa tayanch tendensiyaga ancha yaqin qolgan. Tadqiqotchilar joylashuvga bog‘liq ushbu xato ortishini haqiqiy buyumning magnit imzosi ideal dipol xatti-harakatidan chetga chiqishi bilan bog‘laydi.
To‘qqiz sensor va to‘rt sensor o‘rtasidagi farq
Oldingi to‘rt sensorli tajriba bilan hozirgi to‘qqiz sensorli tajriba mutlaqo bir xil sharoitlarda bajarilmagan. Avvalgi baholashda ishlatilgan tayanch Yer maydoni \([6,5,\ 6,5,\ 25]^T\) µT bo‘lsa, hozirgi tadqiqotda \([16,\ 16,\ 43]^T\) µT ishlatilgan. Bundan tashqari, avvalgi yo‘l 450 nuqta, hozirgi yo‘l esa 405 nuqtadan iborat. Tadqiqotchilar to‘rt sensorli ma’lumotlarni hozirgi 405 nuqtali yo‘l bilan qayta hisoblagan bo‘lsalar-da, geomagnit maydon farqini retrospektiv tarzda bartaraf etib bo‘lmagan.
Shu sababli quyidagi foizlar ikki tizim o‘rtasidagi to‘liq nazoratlangan mutlaq ustunlik testi sifatida emas, balki har bir tuzilma ichidagi kompensatsiya xatti-harakatining nisbiy taqqoslashi sifatida baholanishi kerak.
Verianla Live: Yo‘nalish MAE dagi nisbiy yaxshilanish
Qiymatlar manba ishning 3-jadvalidagi yo‘nalish MAE yaxshilanish foizlaridir. Musbat qiymat xatoning kamayishini, manfiy qiymat esa kompensatsiyadan keyin xatoning oshishini bildiradi.
| Ssenariy | 9 sensor MAE yaxshilanishi (%) | 4 sensor MAE yaxshilanishi (%) | Manba |
|---|---|---|---|
| 1-ssenariy | 85,71 | 77,97 | 3-jadval |
| 2-ssenariy | 75,00 | 58,47 | 3-jadval |
| 3-ssenariy | 52,83 | 13,33 | 3-jadval |
| 4-ssenariy | 41,51 | 10,00 | 3-jadval |
| 5-ssenariy | -34,62 | -18,18 | 3-jadval |
Verianla Live: Vizualizatsiya ushbu maqoladagi ko‘rinadigan ilmiy ma’lumotlar jadvalidan brauzerda yaratiladi. Jadval ilmiy source-of-truth sifatida saqlanadi.
1-ssenariyda to‘qqiz sensorli massiv yo‘nalish MAE ni %85,71, to‘rt sensorli massiv esa %77,97 kamaytirgan. 3-ssenariyda farq yanada yaqqol: to‘qqiz sensor uchun %52,83, to‘rt sensor uchun %13,33 yaxshilanish hisoblangan. 4-ssenariyda to‘qqiz sensor %41,51 yaxshilanish ko‘rsatgan, to‘rt sensorli tuzilma esa %10,00 darajasida qolgan.
5-ssenariy usul chegarasini aniq ko‘rsatadi. Uchta metall buyumning ustma-ust tushuvchi buzilishlari ostida to‘qqiz sensorli massivda yaxshilanish koeffitsiyenti −%34,62, to‘rt sensorli tuzilmada esa −%18,18. Boshqacha aytganda, bu ssenariyda ikkala tizimda ham kompensatsiya yo‘nalishning o‘rtacha xatosini oshirgan va yomonlashuv to‘qqiz sensorli tuzilmada kuchliroq bo‘lgan. Tadqiqotchilar buni sensorlar sonidan ko‘ra ideal ekvivalent dipol modelining murakkab haqiqiy magnit maydonni ifodalash chegarasi bilan bog‘laydi.
Eng yomon holat xatolarida ham to‘qqiz sensorli tuzilma dastlabki uch ssenariyda kuchliroq nisbiy yaxshilanish ko‘rsatadi. 3-jadvalda to‘qqiz sensor uchun yo‘nalish MaxAE yaxshilanishlari mos ravishda %53,55, %77,10 va %52,73 bo‘lsa, to‘rt sensorli tuzilma uchun %36,86, %3,53 va %3,53. 4-ssenariyda to‘qqiz sensorli tuzilma uchun yo‘nalish MaxAE yaxshilanishi %0,00, 5-ssenariyda esa %5,14.
Ilmiy xulosa qanday chegaralanishi kerak?
Tadqiqot ma’lumotlari sensor zichligini oshirish ko‘plab ssenariylarda kompensatsiyani kuchaytirishi mumkinligini ko‘rsatadi; biroq muvaffaqiyat faqat sensorlar soniga bog‘liq emas. Ayniqsa kuchli va bir-birining ustiga tushuvchi magnit buzilishlarda haqiqiy buyumlarni bitta ideal dipol bilan ifodalash yetarli bo‘lmasligi mumkin. Tadqiqotchilar kelajakda yanada ixcham massiv geometriyalari, kichikroq fazoviy tarqalish va ko‘p qatlamli sensor konfiguratsiyalarini o‘rganishni tavsiya qiladi.
Bundan tashqari, hozirgi tadqiqotda to‘qqiz sensorli massiv tajribaviy maydon xaritalaridan oflayn tarzda yaratilganini unutmaslik kerak. Shuning uchun ish fizik to‘qqiz sensorli robotdagi real vaqt hisoblash yukini, haqiqiy sensorlar orasidagi ishlab chiqarish farqlarini yoki harakatlanuvchi muhitda sinxron sezish muvaffaqiyatini bevosita sinamaydi.
Manba va usul izohi
Asl tadqiqotning to‘liq nomi: Enhanced Dipole Model-Based Magnetic Disturbance Compensation Using Magnetometer Arrays
Mualliflar va tartibi: Massimo Stefanoni; Imre Kovács; Ákos Odry; Peter Sarcevic.
Teng hissa/teng birinchi muallif: Manbada teng birinchi mualliflik yoki teng hissa bayonoti ko‘rsatilmagan.
Mas’ul muallif: Massimo Stefanoni.
Muassasalar:
1. Doctoral School of Applied Informatics and Applied Mathematics, Obuda University, 1034 Budapest, Hungary.
2. Department of Mechatronics and Automation, Faculty of Engineering, University of Szeged, 6725 Szeged, Hungary.
Manba turi: Taqrizdan o‘tgan ilmiy tadqiqot maqolasi.
Jurnal: Machines.
Nashriyot: MDPI.
Jild / maqola raqami: 14 / 613.
DOI: 10.3390/machines14060613
Qabul qilingan sana: 27 Aprel 2026.
Qayta ko‘rib chiqilgan sana: 21 May 2026.
Qabul qilingan sana: 26 May 2026.
Nashr sanasi: 28 May 2026.
Rasmiy nashr havolasi: https://www.mdpi.com/2075-1702/14/6/613
DOI havolasi: https://doi.org/10.3390/machines14060613
Litsenziya: Creative Commons Attribution (CC BY). Manba ish ochiq kirish asosida nashr etilgan.
Moliyalashtirish: Tadqiqot Vengriya National Research, Development, and Innovation Fund tomonidan FK_22 moliyalashtirish sxemasi doirasidagi 142790-raqamli loyiha orqali qo‘llab-quvvatlangan.
Ma’lumotlardan foydalanish imkoniyati: Tadqiqotchilar ishning asl hissalari maqola ichida mavjudligini, qo‘shimcha savollar mas’ul muallifga yo‘naltirilishi mumkinligini bildirgan.
Manfaatlar to‘qnashuvi: Mualliflar manfaatlar to‘qnashuvi yo‘qligini ma’lum qilgan. Moliyalashtiruvchilarning tadqiqot dizayni, ma’lumot yig‘ish va tahlil qilish, talqin, maqola yozish yoki nashr qilish qarorida roli bo‘lmagani qayd etilgan.
Muallif hissalari: Konseptualizatsiya Massimo Stefanoni va Peter Sarcevic; usul Massimo Stefanoni va Peter Sarcevic; dasturiy ta’minot Massimo Stefanoni; tasdiqlash Massimo Stefanoni, Imre Kovács va Ákos Odry; formal tahlil Massimo Stefanoni, Peter Sarcevic va Ákos Odry; tadqiqot Massimo Stefanoni va Imre Kovács; resurslar Ákos Odry va Peter Sarcevic; ma’lumotlarni tartibga solish Massimo Stefanoni va Imre Kovács; dastlabki loyiha Massimo Stefanoni; ko‘rib chiqish va tahrirlash barcha mualliflar; vizualizatsiya Massimo Stefanoni; rahbarlik va loyiha boshqaruvi Ákos Odry va Peter Sarcevic; moliyalashtirishni ta’minlash Ákos Odry va Peter Sarcevic tomonidan amalga oshirilgan.
Ilmiy mazmun chegarasi: Ushbu Verianla maqolasidagi tajribaviy natijalar, raqamlar, usullar, formulalar va talqin chegaralari faqat ko‘rib chiqilgan tadqiqotga asoslangan. Tashqi manbalardan foydalanish faqat bibliografik identifikatsiya va nashr holatini tasdiqlash bilan cheklangan; tashqi manbalardan yangi ilmiy topilma qo‘shilmagan.
Asosiy metodologik cheklovlar: To‘qqiz sensorli massiv fizik jihatdan bir vaqtda to‘qqiz sensor yozuvi o‘rniga robot qo‘li yordamida olingan magnit maydon xaritalaridan oflayn yaratilgan. To‘rt va to‘qqiz sensorli tajribalarning tayanch Yer magnit maydonlari bir xil emas, shu sababli taqqoslashni to‘liq nazoratlangan bevosita tajriba sifatida talqin qilib bo‘lmaydi. Usul passiv ferromagnit buyumlarning yarim statik buzilishlariga mo‘ljallangan; faol elektr tizimlarining vaqtga bog‘liq magnit buzuvchilari baholanmagan. Uchta metall buyumning ustma-ust maydonlaridan iborat eng murakkab ssenariy ideal ekvivalent dipol yondashuvining ifodalash chegarasini ko‘rsatgan.
Vizual va Verianla Live izohi: Tadqiqot CC BY litsenziyasida bo‘lsa-da, ushbu maqolada asl rasmlar aynan ko‘chirilmagan; 5-rasmdagi usul oqimi va 3-jadvaldagi miqdoriy taqqoslash manbaga sodiqlik saqlangan holda ko‘rinadigan HTML ma’lumotlar jadvallariga o‘tkazilgan. Verianla Live qatlami ushbu jadvallarni runtime vaqtida vizuallashtiradi; jadvallar ilmiy source-of-truth bo‘lib qoladi.

Izoh qoldiring
E-pochta manzilingiz chop etilmaydi. Majburiy maydonlar * bilan belgilangan