[发明专利]一种室内纯磁场导航的方法有效
申请号: | 201310244459.1 | 申请日: | 2013-06-18 |
公开(公告)号: | CN103344235A | 公开(公告)日: | 2013-10-09 |
发明(设计)人: | 赵钟伟;冉立新 | 申请(专利权)人: | 浙江大学 |
主分类号: | G01C21/00 | 分类号: | G01C21/00 |
代理公司: | 杭州求是专利事务所有限公司 33200 | 代理人: | 林怀禹 |
地址: | 310027 浙*** | 国省代码: | 浙江;33 |
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摘要: | |||
搜索关键词: | 一种 室内 磁场 导航 方法 | ||
技术领域
本发明涉及一种磁场导航的方法,尤其是涉及一种室内纯磁场导航的方法。
背景技术
当今世界导航技术受到了越来越多的重视,现在市面上主要的导航手段有GPS导航、无线电热点导航等。但是这些导航存在很大的局限性。首先,这些导航需要强大的数据库支持,用来进行匹配。其次,GPS导航通常需要与卫星进行通信,如果在没有网络信号的地方,导航将遇到困难。
磁场导航作为新兴的导航手段有着GPS没有的特点。首先,磁场导航借助磁场信息,地球本身就是一个巨大的磁场,同时人工制造磁场简单,不需要复杂的成本。其次,磁场导航不需要与任何其他设备通信,在GPS无法触及的地区如海底、地底、室内等地方,依然可以产生效用。
发明内容
本发明的目的在于提供一种室内纯磁场导航的方法,可以实现导航物体从室内导航区域任意一点到达室内导航区域指定某目标点的过程。
本发明采用的技术方案是:
使用与导航区域最长边等长的通电螺线管平行放置在室内的一边,通上电流产生空间磁场;设定室内导航区域中目标的空间坐标点,计算得到空间目标点两个垂直分量的磁场大小;设定导航物体所在导航区域坐标点为初始坐标点;通过测量经过点的磁场大小信息及基于卡尔曼滤波的纯磁场导航方法来预测将要行进的下一点的坐标信息,逐步靠近目标点;当在某一目标点测得的两个垂直分量磁场大小信息与之前设定的目标点计算得到的两个垂直分量的磁场大小一致,则导航结束,导航物体到达设定的目标点。
基于卡尔曼滤波的纯磁场导航方法详细描述为:
(1)根据目标点坐标(xe,ye)和通电螺线管长度l、半径a、每米的匝数n、通电电流大小I,计算出目标点两个垂直分量的磁场大小信息,记为Bxe和Bye;
(2)设定导航物体所在导航区域坐标点为初始坐标点,记为(x0,y0),用双轴磁传感器测得初始位置的磁场大小信息,即位Bx0和By0;记初始误差均方值P0=0,初始磁场测量值Z0=[Bx0,By0];
(3)从初始坐标点开始,一边测量经过路径上的磁场信息一边靠近目标点,整个过程分为k个步进,通过在第k步经过点(xk,yk)磁场大小及梯度信息来预测行进下一步(第k+1步)即将经过点的空间坐标点位置,记第k步测得的磁场大小信息为Bxk和Byk,记Zm(k)=[Bxk,Byk],记第k步所在点测得的磁场梯度信息为Xdotk和Ydotk,记第k步Xdotk和Ydotk与y轴的夹角分别为θ1和θ2,记下一步行进的测量前预测方向与y轴夹角为根据方程求出;然后求出下一步测量前的坐标预测值其中m为每一步测量的步长距离;求出测量前下一步磁场预测值
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