[发明专利]一种基于三轴磁阻传感器的铁磁性目标三维定位方法

权利要求书

1.一种基于三轴磁阻传感器的铁磁性目标三维定位方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤一、对采用的三轴磁阻传感器进行校准或标定；

步骤二、利用任意摆放的三轴磁阻传感器获取传感器所处位置的环境磁场信号的输出，记为

步骤三、判断任意摆放的三轴磁阻传感器三个轴在空间的绝对指向；

步骤四、划分以三轴磁阻传感器为球心、以其探测距离为半径的球形探测区域，具体为：以三轴磁阻传感器为坐标原点，以三轴磁阻传感器的三个轴X、Y、Z的方向为空间直角坐标系的坐标轴X'、Y'、Z'的方向，建立空间直角坐标系O-X′Y′Z′，根据铁磁性目标进入三轴磁阻传感器探测区域时，三轴磁阻传感器三轴输出信号的不同特征，将三轴磁阻传感器的球形探测区域以空间直角坐标系的八个卦限为基准划分为8个区域：I、II、III、IV、V、VI、VII、VIII；

步骤五、当铁磁性目标进入三轴磁阻传感器探测范围时，记三轴磁阻传感器X、Y、Z三轴磁场信号的输出分别为

步骤六、对与的差值B_x，与的差值B_y，与的差值B_z进行滑动平均滤波处理；

步骤七、对经过滑动平均滤波处理的三轴信号B_x、B_y、B_z的波峰、波谷进行判断；

步骤八、判断铁磁性目标的所在区域，判断的方法为：如果B_x、B_y、B_z均出现波峰，则铁磁性目标进入了区域I；如果B_x出现波谷，B_y出现波峰，B_z出现波峰，则铁磁性目标进入了区域II；如果B_x出现波谷，B_y出现波谷，B_z出现波峰，则铁磁性目标进入了区域III；如果B_x出现波峰，B_y出现波谷，B_z出现波峰，则铁磁性目标进入了区域IV；如果B_x出现波峰，B_y出现波峰，B_z出现波谷，则铁磁性目标进入了区域V；如果B_x出现波谷，B_y出现波峰，B_z出现波谷，则铁磁性目标进入了区域VI；如果B_x、B_y、B_z均出现波谷，则铁磁性目标进入了区域VII；如果B_x出现波峰，B_y出现波谷，B_z出现波谷，则铁磁性目标进入了区域VIII。

步骤九、当单传感器节点探测到目标时，取步骤八中所得区域对应的八分之一球面的中心为目标的位置；当有多个传感器探测到目标时，各个传感器分别按照前述步骤判断出目标所在区域，然后取各个区域的重叠部分中心作为目标的位置。

2.如权利要求1所述的基于三轴磁阻传感器的铁磁性目标三维定位方法，其特征在于：所述步骤三中判断任意摆放的三轴磁阻传感器三个轴的指向，以三轴磁阻传感器为坐标原点，南北方向为X轴，东西方向为Y轴，竖直方向为Z轴，建立空间直角坐标系O-XYZ作为基准坐标系，并规定X轴正方向指向南，Y轴正方向指向东，Z轴正方向竖直向上。利用按照基准坐标系O-XYZ摆放的三轴磁阻传感器获取的环境磁场的输出与任意摆放的三轴磁阻传感器获取的环境磁场的输出并借助空间直角坐标系变换理论，判断出三轴磁阻传感器的三个轴所在的坐标系O-X′Y′Z′相对于基准坐标系O-XYZ旋转的角度ξ_x、ξ_y、ξ_z，从而可以得出任意摆放的三轴磁阻传感器的三个轴的指向，其步骤如下：

（1）将校准后或标定后的三轴磁阻传感器放在水平面上，X轴指向南，Y轴指向东，Z轴竖直向上时，获取环境磁场的输出

（2）在三维空间直角坐标系中，具有相同原点的两坐标间的变换一般需要在三个坐标平面上，通过三次转换完成，设旋转次序为：绕OZ旋转ξ_z角，然后绕OY旋转ξ_y角，最后绕OX旋转ξ_x角。旋转的正方向为右手螺旋方向，即从旋转轴的正半轴向原点看是逆时针方向，则利用空间直角坐标系变换公式：

B′x0By0′Bz0′=cosξzcosξycosξxsinξz+sinξxsinξycosξzsinξxsinξz-cosξxsinξycosξz-cosξysinξzcosξxcosξz-sinξxsinξycosξzsinξxcosξz+cosξxsinξysinξzsinξy-sinξxcosξycosξxcosξyBx0By0Bz0]]>

通过求解上式所示的非线性方程组得到ξ_x、ξ_y、ξ_z的值，从而可以得出任意摆放的三轴磁阻传感器的三个轴的指向。