[發明專利]一種室內純磁場導航的方法

有效

• 申請號: 201310244459.1
• 申請日: 2013-06-18
• 公開（公告）號: CN103344235A
• 公開（公告）日: 2013-10-09
• 發明（設計）人: 趙鐘偉;冉立新
• 申請（專利權）人: 浙江大學
• 主分類號: G01C21/00
• 分類號: G01C21/00
• 代理公司: 杭州求是專利事務所有限公司 33200
• 代理人: 林懷禹

技術領域

本發明涉及一種磁場導航的方法，尤其是涉及一種室內純磁場導航的方法。

背景技術

當今世界導航技術受到了越來越多的重視，現在市面上主要的導航手段有GPS導航、無線電熱點導航等。但是這些導航存在很大的局限性。首先，這些導航需要強大的數據庫支持，用來進行匹配。其次，GPS導航通常需要與衛星進行通信，如果在沒有網絡信號的地方，導航將遇到困難。

磁場導航作為新興的導航手段有著GPS沒有的特點。首先，磁場導航借助磁場信息，地球本身就是一個巨大的磁場，同時人工制造磁場簡單，不需要復雜的成本。其次，磁場導航不需要與任何其他設備通信，在GPS無法觸及的地區如海底、地底、室內等地方，依然可以產生效用。

發明內容

本發明的目的在于提供一種室內純磁場導航的方法，可以實現導航物體從室內導航區域任意一點到達室內導航區域指定某目標點的過程。

本發明采用的技術方案是：

使用與導航區域最長邊等長的通電螺線管平行放置在室內的一邊，通上電流產生空間磁場；設定室內導航區域中目標的空間坐標點，計算得到空間目標點兩個垂直分量的磁場大小；設定導航物體所在導航區域坐標點為初始坐標點；通過測量經過點的磁場大小信息及基于卡爾曼濾波的純磁場導航方法來預測將要行進的下一點的坐標信息，逐步靠近目標點；當在某一目標點測得的兩個垂直分量磁場大小信息與之前設定的目標點計算得到的兩個垂直分量的磁場大小一致，則導航結束，導航物體到達設定的目標點。

基于卡爾曼濾波的純磁場導航方法詳細描述為：

（1）根據目標點坐標（x_e,y_e）和通電螺線管長度l、半徑a、每米的匝數n、通電電流大小I，計算出目標點兩個垂直分量的磁場大小信息，記為Bx_e和By_e；

（2）設定導航物體所在導航區域坐標點為初始坐標點，記為（x₀，y₀），用雙軸磁傳感器測得初始位置的磁場大小信息，即位Bx₀和By₀；記初始誤差均方值P₀=0，初始磁場測量值Z₀=[Bx₀,By₀];

（3）從初始坐標點開始，一邊測量經過路徑上的磁場信息一邊靠近目標點，整個過程分為k個步進，通過在第k步經過點（x_k，y_k）磁場大小及梯度信息來預測行進下一步（第k+1步）即將經過點的空間坐標點位置，記第k步測得的磁場大小信息為Bx_k和By_k，記Zm(k)=[Bx_k,By_k]，記第k步所在點測得的磁場梯度信息為X_dotk和Y_dotk，記第k步X_dotk和Y_dotk與y軸的夾角分別為θ₁和θ₂，記下一步行進的測量前預測方向與y軸夾角為根據方程求出；然后求出下一步測量前的坐標預測值其中m為每一步測量的步長距離;求出測量前下一步磁場預測值