[发明专利]一种基于磁感应强度与特征矢量的位姿识别方法和装置

说明书

本发明涉及传感器定位技术领域，具体涉及一种基于磁感应强度与特征矢量位姿识别方法和装置。本发明所述基于磁感应强度与特征矢量位姿识别方法包括：采用传感器连续获取空间磁场在目标点处的感应磁场矢量；根据感应磁场矢量和目标点处的位置信息确定目标点处的磁感应强度和对应的实际特征矢量；根据磁感应强度、实际特征矢量和位置信息确定传感器的位置解算函数；根据位置解算函数确定传感器的最优位置；根据最优位置确定目标点处的理论特征矢量；根据理论特征矢量和实际特征矢量确定传感器的位姿。在保证位姿精度的同时降低了位姿解算系统的复杂度，实现了磁信标位姿解算系统在火灾场景、地下矿井以及城市管廊等复杂场景应用。

技术领域

本发明涉及传感器定位技术领域，具体而言，涉及一种基于磁感应强度与特征矢量位姿识别方法和装置。

背景技术

随着人类活动场景复杂度的增加，以及对未知空间探索的需求，复杂场景下高精度定位已经成为当前亟待解决的科学问题之一。复杂场景主要指楼宇、火灾现场、地下管廊、矿井等特征缺失、光线条件不确定、无线电信号不能远距离传播的未知应用场景。在复杂场景中全球卫星定位系统(GNSS)、光学定位系统、声学定位系统由于自身的局限性无法正常工作、惯性导航系统存在累积误差等问题，不能为载体提供准确的定位服务。

低频磁信标具有强穿透力，利用低频磁信标进行定位，定位结果不存在累计误差，不易受干扰，在复杂场景导航定位领域具有很高的研究价值。目前实现低频磁信标定位技术的方法主要围绕总磁感应强度、感应磁场矢量两方面展开，但是一般需要多个传感器或多个信标构建几何结构实现定位，系统成本比较高，复杂度远高于感应磁场矢量定位，但是利用感应磁场矢量进行定位的方式容易受到传感器姿态的影响。

发明内容

本发明解决的问题是利用感应磁场矢量进行定位的方式容易受到传感器姿态的影响。

为解决上述问题，本发明提供一种基于磁感应强度与特征矢量位姿识别方法，包括：

采用传感器连续获取空间磁场在目标点处的感应磁场矢量；

根据所述感应磁场矢量和所述目标点处的位置信息确定所述目标点处的磁感应强度和对应的实际特征矢量；

根据所述磁感应强度、所述实际特征矢量和所述位置信息确定所述传感器的位置解算函数；

根据所述位置解算函数确定所述传感器的最优位置；

根据所述最优位置确定所述目标点处的理论特征矢量；

根据所述理论特征矢量和所述实际特征矢量确定所述传感器的位姿。

可选地，在所述采用传感器连续获取空间磁场在目标点处的感应磁场矢量之前包括：

将三路激励信号分别通入所述三轴磁信标的三个螺线管中，激励所述三轴磁信标产生所述空间磁场。

可选地，在根据所述感应磁场矢量和所述目标点处的位置信息确定所述目标点处的磁感应强度和对应的实际特征矢量之前包括：

根据所述三轴磁信标的位置确定设定坐标系，确定所述目标点相对于所述磁信标的位置信息；

所述根据所述感应磁场矢量和所述目标点处的位置信息确定所述目标点处的磁感应强度和对应的实际特征矢量包括：

根据所述感应磁场矢量和所述位置信息确定所述感应磁场矢量在所述设定坐标系的不同坐标轴下的感应磁场分量；

根据所述感应磁场分量确定所述感应磁场分量在目标点处沿不同所述坐标轴的磁感应强度；

将任意两个所述感应磁场分量叉乘，获得所述实际特征矢量。

可选地，各所述激励信号为初始相位不同且频率不同的正弦信号。