[发明专利]一种无线充电线圈三维多自由度精确角度定位方法

权利要求书

1.一种无线充电线圈三维多自由度精确角度定位方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一、调整发射线圈和接收线圈完全对齐，在发射线圈的下部中心与接收线圈的上部中心同向安装双地磁-加速度传感器阵列；

步骤二、对发射线圈和接收线圈的地磁-加速度传感器阵列分别进行误差参数标定，得到各误差系数；

步骤三、两个DSP控制器分别采集发射线圈与接收线圈各自的地磁-加速度传感器阵列的地磁分量、加速度分量以及各误差系数，并在DSP控制器中完成倾角补偿和误差校正，将三维多自由度线圈的地磁分量补偿和校正至水平面中，最终得到发射线圈与接收线圈在水平面中的地磁分量；

步骤四、发射线圈的水平地磁分量信息通过无线通讯模块发送到接收线圈的DSP控制器中，与接收线圈的水平地磁分量一起，转化为向量，通过向量的点乘与叉乘解算出两线圈之间的偏移角度值，完成三维多自由度的线圈精确角度定位；

步骤五、角度定位结果通过通讯模块发送至上位机实时显示。

2.根据权利要求1所述的一种无线充电线圈三维多自由度精确角度定位方法，其特征在于，所述步骤三中，在误差校正前需要进行误差参数的标定，误差包括制造误差以及磁干扰误差。

3.根据权利要求2所述的一种无线充电线圈三维多自由度精确角度定位方法，其特征在于，所述制造误差包括正交误差：磁传感器的三轴与线圈坐标轴X₀,Y₀,Z₀未能保持平行，X₁,Y₁,Z₁表示实际测量值，在Z₁与Z₀重合，X₁轴与X₀轴有一夹角σ，θ为Y₁在X₀OY₀面的投影与Y₀的夹角，ρ为Y₁与X₀OY₀面的夹角；

灵敏度误差：由地磁传感器各轴的灵敏度及各通道的放大倍数不一致而引起，设X₂,Y₂,Z₂表示受到灵敏度误差影响的地磁传感器输出，k_x,k_y,k_z表示各轴的比例系数；

零位误差：由传感器的零点漂移导致，定义x₀,y₀,z₀为零偏。

4.根据权利要求3所述的一种无线充电线圈三维多自由度精确角度定位方法，其特征在于，所述制造误差为

其中[X₀,Y₀,Z₀]^T为没有制造误差时候传感器的测量值[X,Y,Z]T为存在制造误差时候的测量值；

5.根据权利要求2所述的一种无线充电线圈三维多自由度精确角度定位方法，其特征在于，H₀为存在磁干扰误差时测量的磁场矢量在水平面的投影，通过软磁系数C_soft和硬磁干扰H_hard表示，表达式为

H_o＝(I+C_soft)H_e+H_hard

其中，I为单位矩阵；

磁干扰误差矫正公式为

H_e＝C_xy^-1H_o-H_hardxy

C_xy^-1为软磁干扰补偿系数，H_hardxy为硬磁干扰矢量。

6.根据权利要求1所述的一种无线充电线圈三维多自由度精确角度定位方法，其特征在于，所述步骤三中，在倾角补偿和误差校正后，分别得到发射线圈与接收线圈的水平地磁分量，引入向量运算定理解算得到两线圈之间带方向的角度偏移值。

7.根据权利要求1所述的一种无线充电线圈三维多自由度精确角度定位方法，其特征在于，所述三维多自由度由俯仰角和横滚角组成，俯仰角与横滚角各自在-60°～60°范围内均精确识别线圈角度偏移量。