[发明专利]一种基于空间多点磁场强度信息融合的磁定位方法

说明书

一种基于空间多点磁场强度信息融合的磁定位方法，通过按照一定距离间隔布置的多个磁传感器测量多个空间点的磁场强度信息，通过每个空间测量点的磁场强度矢量可以计算得到磁性标记物的位置信息，多个空间测量点的定位结果之间可以得到相互间的置信因子组成置信矩阵，进而实现多个空间测量点的定位结果之间的信息融合，可以提高定位精度和稳定性等性能。

技术领域

本发明涉及一种磁定位方法。

背景技术

在空间目标检测、移动设备导航、军事目标定位、消化道医疗机器人、计算机辅助微创外科手术等领域，需要高精度的跟踪定位。磁钉定位具有体积小、信号稳定、精度高、成本低、不易受外界干扰的优点。具体应用举例来说，磁钉定位可以预埋在规划轨迹中，帮助机器人实现自主导航。

目前实现磁钉定位的方法很多，其中应用较广的是单一磁传感器的磁钉定位方法，如中国专利文献CN107091606A公开了一种基于磁尺的磁钉定位方法，把磁钉打包成一条磁尺的进行检测；如中国专利文献CN108151766A公开了磁钉的定位方法、磁钉定位导航误差修正方法及定位装置，通过检测磁场强度相同的测量点进行拟合，从而找到磁钉的位置。这些方法的不足之处在于，只使用了单一的磁传感器传感器，检测磁钉的定位精度较差。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术的不足，提供一种可实现高精度定位的基于空间多点磁场强度信息融合的磁定位方法。

本发明的目的通过如下技术方案来实现：

一种基于空间多点磁场强度信息融合的磁定位方法，其特征在于：采用多个磁传感器实现磁性标记物的准确定位，包括如下步骤：

步骤S1、设备调试，测试磁传感器读数正常，读取第i个磁传感器所在的磁场强度B_i，i＝1,2,3,...,m，则进入步骤S2；

步骤S2、建立磁偶极子模型，测量第i个磁传感器在全局坐标系{g}下的坐标测量磁性标记物在第i个磁传感器所在的局部坐标系{s}下的坐标从而计算磁性标记物在第i个磁传感器所在的全局坐标系{g}下的坐标则进入步骤S3；

步骤S3、计算置信矩阵，计算第i个磁传感器和第j个磁传感器的置信因子d_ij，j＝1,2,3,...,m,且i≠j,从而构造置信矩阵D_ij，

则进入步骤S4；

步骤S4、计算多个磁传感器的融合定位结果，根据置信因子d_ij、融合权重w_i和磁性标记物在第i个磁传感器所在的全局坐标系{g}下的坐标计算多磁传感器的融合定位结果w_i＝k₁d_i1+k₂d_i2+...+k_md_ij，式中，k为特征向量，k＝1,2,...,m，根据置信矩阵D_ij计算融合权重矩阵W：W＝D_ijK，式中，W＝[w₁ w₂...w_m]^T为融合权重矩阵；K＝[k₁ k₂…k_m]^T为特征向量矩阵；

根据置信准则可以得到最终的磁力计融合定位结果

所述步骤S2中的多个磁传感器矩阵排列，即第i个磁传感器和第j个磁传感器之间的相对距离固定不变。

所述步骤S3中的置信矩阵D_ij为包含i行j列的置信因子d_ij的矩阵。