[發明專利]一種旋轉磁信標智能快速搜索數字定位方法

有效

• 申請號: 201810584493.6
• 申請日: 2018-06-08
• 公開（公告）號: CN108871318B
• 公開（公告）日: 2021-07-30
• 發明（設計）人: 夏紅偉;劉超越;馬廣程;王常虹;王冠;李清華
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工業大學
• 主分類號: G01C21/04
• 分類號: G01C21/04
• 代理公司: 北京天奇智新知識產權代理有限公司 11340
• 代理人: 陳新勝

本發明提供了一種旋轉磁信標智能快速搜索數字定位方法，屬于定位定向方法技術領域技術領域。本發明通過螢火蟲算法求解目標函數的最大值，進而得到目標所在位置。實際應用時兩個通入不同頻率正弦電流的線圈產生磁場，通過目標物所放置的磁通門測量所得到的磁場強度信息，再將該磁場強度與標準磁場強度進行比較，得到物體所在的真實位置。本發明可以在一些特殊環境下，特別是在地下、水下、室內、城市或高山峽谷等地區，仍能保證穩定且高精度的定位定向服務，具有裝置簡單，算法高效合理，定位精度高、穿透性好、不受惡劣天氣條件和晝夜變化的直接影響的特點。

技術領域

本發明涉及一種旋轉磁信標智能快速搜索數字定位方法，屬于定位定向方法技術領域技術領域。

背景技術

在本領域的現有技術中，空間定位方法通常包括GPS定位、WiFi定位、ZigBee定位、藍牙定位等。

GPS定位技術的缺點是需要終端內置衛星信號接收模塊，定位精度受終端所處環境的影響較大。如果終端處于大型建筑物或者室內環境下，接收到的衛星信號太弱，定位精度將降低。WiFi定位技術的缺點是能耗較大，而且受服務范圍限制，沒有方向、速度等數據，不能導航。Zigbee定位技術的缺點是只能專網專用，數據率較低，不適用于傳輸速率高的應用。藍牙定位技術的缺點是在復雜空間環境中，穩定性稍差，受噪聲干擾影響大。

而現有的發明專利一種基于磁信標的定位定向方法(申請公布號CN105928511A)其技術方法方法較為復雜，且精度不高。

發明內容

本發明的目的是為了解決上述現有技術存在的問題，例如在一些特殊環境下GPS信號容易受到干擾，特別是在地下、水下、室內、城市或高山峽谷等地區，GPS難以繼續正常工作，進而提供一種基于模擬退火算法旋轉磁信標數字定位方法，可以針對室內、地下等環境GPS信號不可用時，仍能保證穩定且高精度的定位定向服務。

本發明的目的是通過以下技術方案實現的：

一種旋轉磁信標智能快速搜索數字定位方法，包括：

步驟一、制作兩個磁信標，采用面積A已知的正方形木質框架，繞制以匝數N已知的銅線圈，然后將兩個信標安裝在二維平面的已知位置作為信號源，并將電流大小I已知、頻率不同的兩組正弦信號加在磁信標的線圈上，并將定位目標處安裝磁傳感器，此時磁信標產生的磁力矩M為：

M＝A·N·I

步驟二、設定兩個磁信標在平面直角坐標系中的位置和輸出頻率，信標一放置在坐標原點，輸入正弦電流信號的頻率為f₁；信標二放置在(0,-R)處，輸入正弦電流信號的頻率為f₂；

步驟三、為了區分這兩個具有單獨頻率的磁信標，需要附加使用鎖相放大器，對于兩個磁信標的情況，需要四個鎖相放大器，將其中兩個鎖相放大器的頻率調諧到f₁，其余兩個鎖相放大器的頻率調諧到f₂，通過磁傳感器接收到的磁感應信號，經過鎖相放大器的處理，分別得到兩個磁信標對應的磁感應強度分量，其中B_1x為信標一對應的磁感應強度x軸分量，B_1y為信標一對應的磁感應強度y軸分量，B_2x為信標二對應的磁感應強度x軸分量，B_2y為信標二對應的磁感應強度y軸分量，再將x軸分量結合得到總的x軸分量，同樣的將y軸分量結合得到總的y軸分量；M₁為信標一對應的磁力矩，M₂為信標二對應的磁力矩；

步驟四、通過公式計算出標準的磁場強度，公式如下：

通過上述公式將位置信息與磁場強度信息建立聯系，即通過一個場強即可得到一個位置；