[发明专利]平面磁方向角检测方法、系统、介质及器件

说明书

本发明提供一种平面磁方向角检测方法、系统、介质及器件，所述方法包括以下步骤：在磁场空间中，获取放置在检测平面上的磁蛋白修饰环形微电极阵列的输出阻抗；基于所述输出阻抗获取平面磁方向角。本发明的平面磁方向角检测方法、系统、介质及器件能够基于磁蛋白修饰环形阵列传感器实现平面磁方向角的检测，准确度高，实用性强。

技术领域

本发明涉及仿生信息感知测量的技术领域，特别是涉及平面磁方向角检测方法、系统、介质及器件。

背景技术

智能仿生无人系统的微型化、轻量化、智能化趋势牵引着新型传感器件的发展需求。尤其是在极区、深山、地下和水下等GPS信号覆盖不全区域的拒止环境下进行定位导航，使得开发新型辅助定位导航器件成为研究热点。研究表明，地磁场在时间和空间上相对具有稳定性，磁场空间内每一点强度、倾角、偏角都是唯一确定的，从而为地磁定位导航提供基础。

自然界生物系统利用地磁定位导航具有普遍性。早在1882年科学家即猜想信鸽导航能力与地磁场有关。此后，1971年美国学者Kenton研究表明信鸽具备地磁感知能力且可以利用地磁信息定位导航。1977年Leask提出鸟类磁受体可能是视网膜上一种视紫红质光敏蛋白。2000年Ritz发现普遍存在于动物视网膜的Cry蛋白在光激发下产生自由基对，提出Cry蛋白可能是磁受体的论断。2008年美国学者Gegear实验研究果蝇磁定向能力，进一步支撑感磁蛋白作为磁受体的理论。此后，2015年北京大学谢灿发现MagR磁受体蛋白，提出MagR/Cry4磁受体复合物生物指南针模型，实验证实该复合物可感应外界磁场且自身具有磁性。基于生物感磁机理研究，2020年东南大学顾宁团队在ITO衬底表面设计了基于MagR/Cry4复合蛋白的石墨烯电化学阻抗生物传感器，实现了单电极10mT磁场强度检测。因此，现有研究表明基于地磁导航具有可行性。在地磁导航中，平面磁方向角的准确度关系着导航的可靠性。

发明内容

本发明的实施例提供一种平面磁方向角检测方法、系统、介质及器件，能够基于磁蛋白修饰环形阵列传感器实现平面磁方向角的检测，准确度高，实用性强。

在第一方面，本发明提供一种平面磁方向角检测方法，所述方法包括以下步骤：在磁场空间中，获取放置在检测平面上的磁蛋白修饰环形微电极阵列的输出阻抗；基于所述输出阻抗获取平面磁方向角。

在第一方面的一种实现方式中，在磁场空间中，获取放置在平面上的磁蛋白修饰环形微电极阵列的输出阻抗包括以下步骤：

在磁场屏蔽环境下，获取放置在检测平面上的磁蛋白修饰环形微电极阵列的第一输出阻抗；

在磁场空间中，获取放置在检测平面上的磁蛋白修饰环形微电极阵列的第二输出阻抗；

将所述第二输出阻抗减去所述第一输出阻抗，获取所述输出阻抗。

在第一方面的一种实现方式中，基于所述输出阻抗获取平面磁方向角包括以下步骤：

获取所述输出阻抗对应的磁场强度；

获取所述磁场强度的最大值或所述磁场强度的梯度最大值；

将所述磁场强度的最大值或所述磁场强度的梯度最大值对应的输出阻抗所在方向为所述平面磁方向角。

在第一方面的一种实现方式中，基于所述输出阻抗获取平面磁方向角包括以下步骤：

将所述输出阻抗归一化；

将归一化后的输出阻抗映射为灰度图像；

计算所述灰度图像在半径方向上的阻抗最大值和阻抗梯度最大值；

获取所述阻抗最大值对应的输出阻抗所在的第一方向角和所述阻抗梯度最大值对应的输出阻抗所在的第二方向角；

基于预设权重计算所述第一方向角和所述第二方向角的加权平均值，将所述加权平均值作为所述平面磁方向角。