[发明专利]一种基于磁梯度仪阵列的定位及其设计方法

权利要求书

1.一种基于磁梯度仪阵列的定位及其设计方法，其特征在于，利用定位盲区与物理量之间的映射关系，通过设计确定磁梯度仪阵列的拓扑结构，选择磁梯度仪阵列中最优的磁梯度仪来改变夹角以避开定位盲区；

磁梯度仪阵列中最优磁梯度仪的选择包括以下步骤：

S100、根据式(1)计算所有磁梯度仪位置处的磁梯度张量G，其中，N为磁梯度仪的数量：

B是磁感应强度，B_ab表示B的a分量在b方向上的梯度；

S200、利用式(2)计算所有磁梯度仪位置处的

S300、根据定位盲区与夹角的映射关系得到可使定位误差最小的夹角

S400、利用编号j磁梯度仪的磁梯度张量计算位置向量磁矩向量

磁传感器阵列拓扑结构的设计具体包括以下步骤：

S010、对定位工况中的平均定位距离磁矩大小M、环境噪声标准差δ、磁传感器的分辨率S、磁传感器的噪声水平l进行评估；

S020、将定位工况中各种因素的评估结果代入全姿态磁定位模型中，并将全姿态磁定位模型的定位结果的平均值——全姿态误差期望ε_p作为定位精度的评价指标，ε_p越小，则定位精度越高；

S030、利用单个磁梯度仪进行磁定位得到的全姿态误差期望记为ε_p0，利用拓展正N边心形阵列结构进行磁定位的全姿态误差期望记为ε_p1，计算定位精度提升百分比ρ，

S040、以定位精度提升百分比ρ为优化指标设计拓展正N边心形阵列结构边数N、拓展层数m、阵列半径L₀、半径比k_i；

S050、得到定位精度提升百分比ρ和磁梯度仪数量的对应关系，根据成本选择拓展正N边心形阵列结构的参数设计方案。