[發明專利]一種基于三角函數擬合的旋轉磁場定位方法

有效

• 申請號: 201910155827.2
• 申請日: 2019-03-01
• 公開（公告）號: CN109883415B
• 公開（公告）日: 2021-04-02
• 發明（設計）人: 李清華;王煜;解偉男;奚伯齊;鄭元勛;胡捷凱
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工業大學
• 主分類號: G01C21/08
• 分類號: G01C21/08
• 代理公司: 北京隆源天恒知識產權代理事務所(普通合伙) 11473
• 代理人: 閆冬;鞠永帥

本發明提供了一種基于三角函數擬合的旋轉磁場定位方法，涉及導航定位技術領域。本發明所述的基于三角函數擬合的旋轉磁場定位方法，包括：設置磁信標，使所述磁信標產生滿足預設分布函數的旋轉磁場；獲取待測目標位置的總磁場強度H₀’(t)；采用三角函數擬合法得到正弦磁場的強度H’(t)；根據所述正弦磁場的強度H’(t)確定所述旋轉磁場的旋轉面的特征矢量H_cs；根據所述預設分布函數和所述正弦磁場的強度H’(t)確定所述目標位置到所述磁信標中心的距離r，根據所述特征矢量H_cs確定所述目標位置的方位角θ₀和俯仰角φ₀。本發明所述的基于三角函數擬合的旋轉磁場定位方法，抗干擾能力強，定位誤差不隨時間累積，能夠提供精確的定位服務。

技術領域

本發明涉及導航定位技術領域，特別涉及一種基于三角函數擬合的旋轉磁場定位方法。

背景技術

導航定位技術是一門多學科交叉的工程應用技術，在軍用以及民用領域都有著相關廣泛的應用前景，近年來，導航定位服務已經成為了人們日常生活、工作中不可或缺的部分，為社會經濟的發展做出了巨大的貢獻。

現有技術中，室外環境下的定位精度已經基本能夠滿足日常生活需求，然而，在諸如地下、室內、工廠等環境中，由于地形多變、存在多種干擾等原因，衛星導航定位的精度較低，甚至無法完成定位。室內導航定位方法主要分為三類，分別是基于無線信號的交匯技術、基于數據庫的匹配技術和慣性導航技術。基于無線信號的交匯技術，當環境中存在障礙物時，信號會產生較大衰減，進而導致定位精度下降；基于數據庫的匹配技術，由于場測量數據極易被環境噪聲干擾，因此成本較高，并且只能作為輔助導航手段；慣性導航技術利用遞推計算來進行導航定位，誤差會隨著時間積累，因此對于需要長時間提供導航定位服務的場合，慣性導航不能夠滿足要求。

隨著磁場測量技術的不斷進步，磁導航定位技術正迅速發展。目前，磁信標導航定位的算法按照目標位置解算方法來分類，主要可以分為三種：磁場強度法、梯度張量法和特征矢量法。磁場強度法的缺點是，對傳感器測得的磁感應強度數據太過依賴，導致算法的抗干擾能力弱，因此不適合在電磁較為復雜的區域。梯度張量法的缺點在于為了測量磁梯度張量，至少需要將八個三軸磁通門傳感器組成測量陣列，因此對測量裝置的要求較高。

目前還尚未有關于特征矢量法的定位方法介紹。

發明內容

有鑒于此，本發明旨在提出一種基于三角函數擬合的旋轉磁場定位方法，以有效降低復雜環境下障礙物對定位的影響，同時抑制噪聲，提供精確定位服務。

為達到上述目的，本發明的技術方案是這樣實現的：

一種基于三角函數擬合的旋轉磁場定位方法，包括：設置磁信標，使所述磁信標產生滿足預設分布函數的旋轉磁場；獲取待測目標位置的總磁場強度H₀’(t)；采用三角函數擬合法對所述目標位置的總磁場強度H₀’(t)進行去噪處理，得到所述目標位置處由所述磁信標引發的正弦磁場的強度H’(t)；根據所述正弦磁場的強度H’(t)確定所述旋轉磁場的旋轉面的特征矢量H_cs；根據所述旋轉磁場的預設分布函數和所述正弦磁場的強度H’(t)確定所述目標位置到所述磁信標中心的距離r，根據所述特征矢量H_cs確定所述目標位置相對于所述磁信標中心的方位角θ₀和俯仰角

進一步的，所述磁信標包括兩個相互正交且線圈匝數和直徑相同的螺線管；所述設置磁信標，使所述磁信標產生滿足預設分布函數的旋轉磁場包括：向兩個所述螺線管中分別通入的電流為相位差為π/2的正弦電流。