[发明专利]基于磁信标的单锚定位方法

说明书

本发明提供了一种基于磁信标的单锚定位方法，属于测量和导航领域。本发明一种基于磁信标的单锚定位方法具体步骤为：步骤一：建立系统电压模型；步骤二：对步骤一的系统电压模型通过镜像原理进行建模；步骤三：近似处理电压模型的定位方法：通过公式F_r＝F_m1+F_m2、及F_m1和F_m2得到角度信息φ_m1和距离信息ρ；步骤四：精确电压模型的定位方法：F_n1和F_n2为每个感应线圈分别受两个发射线圈产生的电压的平方和，假设发射线圈和接收线圈都在同一二维平面，此时ρ＝r，根据F_r＝{F_n1+F_n2}的测量值和的形式解算出距离信息ρ，根据公式解算出方位角φ_n1。本发明提出的基于磁信标的单锚定位方法可以在不添加惯性器件的前提下，通过磁场的测量实现传感器姿态的测量，进而实现空间定位。

技术领域

本发明涉及一种基于磁信标的单锚定位方法，属于测量和导航领域。

背景技术

GPS定位技术是一种可以授时和测距的空间交会定点的导航系统，可向全球用户提供连续、实时、高精度的三维位置、速度与时间信息。用户需要手持接收器或者是在汽车上、轮船上、飞机上等安装接收器接受卫星信号，从卫星接收信号后从而来计算出位置。GPS定位如果想计算出位置，必须要在空旷范围且没有什么阻挡的地方，满足至少从3颗卫星中获取信号。但是其缺点在于GPS定位技术中需要终端内置卫星信号接收模块，定位精度受终端所处环境的影响较大；如果终端处于大型建筑物或者室内环境下，接收到的卫星信号太弱，定位精度将降低。

WiFi定位技术，主要应用于室内，公共场所等，通过无线保真技术对人或物体进行精细准确的定位。但是WiFi定位技术的缺点在于能耗较大，而且受服务范围限制，没有方向、速度等数据，不能导航。

ZigBee定位技术，主要用于距离短、功耗低且传输速率不高的各种电子设备之间，是一种近距离、低复杂度、低功耗、低速率、低成本的双向无线通讯技术。但Zigbee定位技术的缺点在于只能专网专用。数据率较低，不适用于传输速率高的应用。

蓝牙定位技术，基于RSSI原理，采用该原理和技术是可以满足室内短距离定位需求，精度比较高。但蓝牙定位技术的缺点在于复杂空间环境中，稳定性稍差，受噪声干扰大。

现有技术中，发明专利：一种基于双磁信标的定位定向方法(申请公布号为CN105928511 A)，介绍了以两个相互垂直且线圈直径、匝数与通电电流已知的两组螺线管制作两个磁信标，然后将两个磁信标安装在已知位置作为信号源，定位目标安装磁强计，通过磁强计的实时测量数据；设定两个磁信标的输出频率，两个磁信标在整个坐标系中的初始位置；从待定位目标所安装的磁力计上以大于磁信标最大频率的二倍以上的采样频率提取数据；对采集到的数据进行傅立叶分解，分别得到两个磁信标对应频率的两组信号，根据磁感应强度确定目标，确定目标所在位置的方向向量，根据两方向向量，确定目标所在位置，其缺点在于根据两方向向量可确定两条直线，但是双信标安装条件苛刻，占地大，对传感器姿态和所在平面有要求，并且只能二维定位。发明专利：一种基于双磁信标的定位定向方法(申请公布号为CN 105928511 A)给出的解析定位法可以实现磁信标的定位，但是会存在象限的限制。

发明专利：一种旋转磁信标智能快速搜索数字定位方法(申请号201810584493.6)提出的定位算法虽然可以在一定程度上突破象限的限制，在同等条件下扩大磁信标定位的范围，但是前两者都会受限于磁场传感器的姿态。一旦传感器的姿态发生变化，我们就无法准确获得磁场强度，从而使得算法失效。

本发明提出的基于磁信标的单锚定位方法可以在不添加惯性器件的前提下，通过磁场的测量实现传感器姿态的测量，进而实现空间定位。

发明内容

本发明的目的是为了解决上述现有技术存在的问题，进而提供一种基于磁信标的单锚定位方法。