[发明专利]一种单线圈接收端的电磁空间定位模型与定位算法

权利要求书

1.一种单线圈接收端的电磁空间定位模型，其特征在于，包括若干正交线圈组构建的电磁空间定位模型发射端，以及单线圈的定位模型接收端，每组正交线圈组包括三个线圈，三个线圈平面的法向分别为三个坐标轴正向；电磁传感器安装在单线圈接收端，用于感应对应空间点的磁场强度。

2.根据权利要求1所述的一种单线圈接收端的电磁空间定位模型，其特征在于，线圈为环形多扎线圈，并将环形多扎线圈等效为单扎线圈，各轴向线圈单独通电，相互无交点。

3.根据权利要求1所述的一种单线圈接收端的电磁空间定位模型，其特征在于，正交线圈组为4组，依次将几何中心位于坐标(0,0,0)，(Ncm,0,0)，(0,Ncm,0)，((Ncm,(Ncm,0)处的正交线圈组命名为1号、2号、3号、4号线圈组，并建立符合右手规则的局部空间直角坐标系；其中，1号线圈组的几何中心为坐标系原点，1号线圈组指向2号线圈组的方向为x轴正方向，1号线圈组指向3号线圈组的方向为y轴正方向，其中N为正整数，cm为厘米。

4.一种权利要求3所述的单线圈接收端的电磁空间定位模型的定位算法，其特征在于，包括：

步骤1、求解目标点到单正交线圈组几何中心距离，具体是：对于发射端的第i号线圈组，对其三个正交线圈x_i，y_i，z_i按照时序接通直流电；此时正交线圈组会在空间产生磁场，记为Bi[1]，Bi[2]，Bi[3]；对该磁场空间中的任意目标点，单线圈接收端可以获得该点的磁场信息，利用磁场信息可以求得该目标点到第i号正交线圈组几何中心的距离；

步骤2、利用正交线圈组阵列求解目标点位置，具体是：对于发射端的正交线圈组阵列，利用四个正交线圈组的磁场信息B1、B2、B3、B4得到目标点分别到各正交线圈组几何中心的距离；然后基于其中3组距离信息，通过球交点的坐标算法求得目标点在空间中的坐标；

步骤3、借助其它正交线圈组进行两轮定位精度，具体是：

第一轮精度提升筛选掉到目标点距离最大的正交线圈组，用剩下的三个正交线圈组进行定位；

第二轮精度提升对目标点到各正交线圈组的距离进行拟合调整，用修正后的距离值计算目标点的空间坐标。

5.根据权利要求4所述的一种单线圈接收端的电磁空间定位模型的定位算法，其特征在于，第一轮精度提升步骤具体包括：

步骤5.1、输入目标点到N个正交线圈组中心的距离，

步骤5.2、设:其中(x，y，z)表示待求解的目标点坐标，M表示目标点到N个正交线圈组中心距离的最大值，

步骤5.3、如果目标点到N个正交线圈组中心的距离均存在，则M赋值为N个距离的最大值；

步骤5.4、遍历N个线圈组；

步骤5.5、如果第i个线圈组有距离最大值；

步骤5.6、则从N个线圈组中去掉该线圈组；

步骤5.7、剩余N-1个线圈组的距离值基于坐标计算公式，得到目标点坐标(x，y，z)；

步骤5.8、输出目标点坐标(x，y，z)。

6.根据权利要求4所述的一种单线圈接收端的电磁空间定位模型的定位算法，，其特征在于，第二轮精度提升步骤具体包括：

对于1号正交线圈组，按照到其几何中心的距离，由近及远选取N个目标点，坐标分别为(1cm,1cm,1cm)、(2cm,2cm,2cm)、(3cm,3cm,3cm)…(Ncm,Ncm,Ncm)，并按照上述顺序用1号到N号对目标点进行编号；根据目标点到单正交线圈组几何中心距离的求解步骤得到N个点到坐标原点的距离，并将计算结果与实际距离对比，得到差值，通过数据拟合得到拟合曲线。