[发明专利]一种基于特征矢量的磁信标快速定向方法与系统

权利要求书

1.一种基于特征矢量的磁信标快速定向方法，其特征在于，包括以下步骤：

设定信号源产生两路激励信号的频率、幅值和相位，将所述两路激励信号输入至磁信标产生空间磁场；

辨识所述空间磁场的磁场信号；

连续采集所述磁场信号，并用带通滤波器进行滤波，分别得到所述两路激励信号的第一磁场矢量数据和第二磁场矢量数据；

分别将所述第一磁场矢量数据和所述第二磁场矢量数据进行降噪处理，得到所述两路激励信号的第三磁场矢量数据和第四磁场矢量数据；

将所述第三磁场矢量数据和所述第四磁场矢量数据进行叉乘得到特征矢量；

对所述特征矢量进行空间直线拟合，得到最优特征矢量，包括：对所述特征矢量采用最小二乘方法进行空间直线拟合，建立空间直线矩阵方程；将空间坐标点的z轴坐标的算术平均值带入所述空间直线矩阵方程，确定对应的x轴坐标、y轴坐标；根据所述z轴坐标的算术平均值、所述x轴坐标以及所述y轴坐标，确定所述最优特征矢量；

根据所述最优特征矢量计算得到相对所述磁信标的相对方位角和相对俯仰角。

2.根据权利要求1所述的基于特征矢量的磁信标快速定向方法，其特征在于，所述两路激励信号为正弦激励信号。

3.根据权利要求1所述的基于特征矢量的磁信标快速定向方法，其特征在于，所述两路激励信号的频率不同。

4.根据权利要求1所述的基于特征矢量的磁信标快速定向方法，其特征在于，所述辨识所述空间磁场的磁场信号包括：采集第一时间间隔的所述磁场信号，采用最小二乘法辨识所述磁场信号。

5.根据权利要求1所述的基于特征矢量的磁信标快速定向方法，其特征在于，根据激励信号的所述频率设定所述带通滤波器的带宽。

6.根据权利要求5所述的基于特征矢量的磁信标快速定向方法，其特征在于，所述带通滤波器的通带频率为[f-0.05，f+0.05]，阻带频率为[f-0.5，f+0.5]，f表示所述激励信号的所述频率。

7.根据权利要求1所述的基于特征矢量的磁信标快速定向方法，其特征在于，所述降噪处理包括分别将所述第一磁场矢量数据和所述第二磁场矢量数据的绝对值与第一数值进行比较，去除小于所述第一数值的磁场矢量数据。

8.根据权利要求7所述的基于特征矢量的磁信标快速定向方法，其特征在于，所述第一数值根据所述激励信号的所述幅值进行设定。

9.根据权利要求1所述的基于特征矢量的磁信标快速定向方法，其特征在于，所述根据所述最优特征矢量计算得到相对所述磁信标的相对方位角和相对俯仰角包括：按照以下公式计算所述相对方位角θ和所述相对俯仰角φ：

其中，α为最优特征矢量与z轴的夹角，分别为所述最优特征矢量在x、y方向的分量。

10.一种基于特征矢量的磁信标快速定向系统，其特征在于，包括：

系统初始化模块，用于设定信号源产生两路激励信号的频率、幅值和相位，并在所述两路激励信号输入至磁信标产生空间磁场后，辨识所述空间磁场的磁场信号；

信号获取模块，用于连续采集所述磁场信号，并用带通滤波器进行滤波，分别得到所述两路激励信号的第一磁场矢量数据和第二磁场矢量数据；还用于分别将所述第一磁场矢量数据和所述第二磁场矢量数据进行降噪处理，得到所述两路激励信号的第三磁场矢量数据和第四磁场矢量数据；

定向计算模块，用于将所述第三磁场矢量数据和所述第四磁场矢量数据进行叉乘得到特征矢量，对所述特征矢量进行空间直线拟合，得到最优特征矢量，包括：对所述特征矢量采用最小二乘方法进行空间直线拟合，建立空间直线矩阵方程；将空间坐标点的z轴坐标的算术平均值带入所述空间直线矩阵方程，确定对应的x轴坐标、y轴坐标；根据所述z轴坐标的算术平均值、所述x轴坐标以及所述y轴坐标，确定所述最优特征矢量；并根据所述最优特征矢量计算得到相对所述磁信标的相对方位角和相对俯仰角。

11.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器读取并运行时，实现如权利要求1-9中任一项所述的基于特征矢量的磁信标快速定向方法。