[发明专利]地下空间三维磁感应定位系统

权利要求书

1.一种地下空间三维磁感应定位系统，其特征在于，包括三维磁发射机与三维磁接收机；

所述三维磁发射机指的是一个配备有三个互相垂直的线圈的磁源，每个线圈都单独通了甚低频调制电流来产生准静态磁场；

所述三维磁接收机指的是一个可以检测发射机产生的矢量场的三维传感器，使用相应的三维正交线圈来检测微弱的准静态磁场，并确定接收机的位置；所述三维磁接收机包括传感器模块、磁信号处理模块和定位模块；所述传感器模块与磁信号处理模块相连，所述磁信号处理模块与所述定位模块相连；其中：

所述传感器模块包括：一个由三个相互正交的线圈构成的磁感应传感器和一个惯性测量单元，磁感应传感器用以在任意位置测量磁矢量场；所述惯性测量单元用途为稳定旋转，即在位置测量过程中，保证帧传输过程时，每个接收机线圈中检测到的磁信号不受用户方向的快速变化的影响；

所述磁信号处理模块是完成三维磁信道模型的建立，所述三维磁信道模型的建立是围绕估计测量三维磁信道矩阵；所述三维磁信道矩阵S为一个3× 3的矩阵，矩阵中的元素s_j,i的物理意义为第j个接收机线圈感应到的第i个发射机线圈的感应电压；

所述定位模块，包括两种工作模式：网络部署和发现模式与用户模式；

所述网络部署和发现模式的目的是定位好已部署的所有发射机的位置和旋转角度，并确定整个覆盖范围的空间拓扑结构；

而所述用户模式的目标为决定接收机的最终精确位置；

所述网络部署和发现模式分为三个步骤，分别为确定接收机的一个相对位置，确定接收机的多个测试位置，精确计算接收机的估计位置；

所述系统需要一个已知位置信息的磁发射机，其余磁发射机随意放置，将已知位置信息的磁发射机称为锚发射机，而其余未知位置信息的发射机称为次级发射机；

所述系统估计的位置是三维位置，包括三维矢量坐标和旋转角度；所述旋转角度是一个正交矩阵，由于本定位系统在定位时是通过相对位置来拓展部署定位网络的，故若要求得所述次级发射机的绝对位置信息，则除了需要知道相对位置还需知道其方向。