[發明專利]一種室內純磁場導航的方法有效
| 申請號: | 201310244459.1 | 申請日: | 2013-06-18 |
| 公開(公告)號: | CN103344235A | 公開(公告)日: | 2013-10-09 |
| 發明(設計)人: | 趙鐘偉;冉立新 | 申請(專利權)人: | 浙江大學 |
| 主分類號: | G01C21/00 | 分類號: | G01C21/00 |
| 代理公司: | 杭州求是專利事務所有限公司 33200 | 代理人: | 林懷禹 |
| 地址: | 310027 浙*** | 國省代碼: | 浙江;33 |
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| 摘要: | |||
| 搜索關鍵詞: | 一種 室內 磁場 導航 方法 | ||
1.一種室內純磁場導航的方法,其特征在于:使用與導航區域一邊等長的通電螺線管平行放置在室內的最長邊,通上電流產生空間磁場;設定室內導航區域中目標的空間坐標點,計算得到空間目標點兩個垂直分量的磁場大小;設定導航物體所在導航區域坐標點為初始坐標點;通過測量經過點的磁場大小信息及基于卡爾曼濾波的純磁場導航方法來預測將要行進的下一點的坐標信息,逐步靠近目標點;當在某一目標點測得的兩個垂直分量磁場大小信息與之前設定的目標點計算得到的兩個垂直分量的磁場大小一致,則導航結束,導航物體到達設定的目標點。
2.根據權利要求1所述的一種室內純磁場導航的方法,其特征在于:所述的基于卡爾曼濾波的純磁場導航方法為:
(1)根據目標點坐標(xe,ye)和通電螺線管長度l、半徑a、每米的匝數n、通電電流大小I,計算出目標點兩個垂直分量的磁場大小信息,記為Bxe和Bye;
(2)設定導航物體所在導航區域坐標點為初始坐標點,記為(x0,y0),用雙軸磁傳感器測得初始位置的磁場大小信息,即位Bx0和By0;記初始誤差均方值P0=0,初始磁場測量值Z0=[Bx0,By0];
(3)從初始坐標點開始,一邊測量經過路徑上的磁場信息一邊靠近目標點,整個過程分為k個步進,通過在第k步經過點(xk,yk)磁場大小及梯度信息來預測行進下一步(第k+1步)即將經過點的空間坐標點位置,記第k步測得的磁場大小信息為Bxk和Byk,記Zm(k)=[Bxk,Byk],記第k步所在點測得的磁場梯度信息為Xdotk和Ydotk,記第k步Xdotk和Ydotk與y軸的夾角分別為θ1和θ2,記下一步行進的測量前預測方向與y軸夾角為根據方程求出;然后求出下一步測量前的坐標預測值其中m為每一步測量的步長距離;求出測量前下一步磁場預測值
(4)行進至測量前的坐標預測點,根據下一步測量前的坐標預測值及該點磁場測量值Zm(k+1),計算得到k+1步位置測量后預測狀態值根據公式
其中:
N=Zm(k)對Mk的導數;
Q為處理噪聲均方值,設為[100,100;100,100]
R為測量噪聲均方值,設為[100;100]*[100,100];
得到下一步(k+1步)測量后坐標預測點后,行進至該點,重復之前的步驟,以此類推,直到行進至點時,測量到的兩個垂直分量的磁場與目標點的兩個垂直分量的磁場相同,即認為到達了目標點,導航方法結束。
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