[发明专利]一种基于位姿映射关系数据库的双层磁源定位方法

摘要

本发明公开了一种基于位姿映射关系数据库的双层磁源定位方法：对待追踪物体进行磁标记；使标记磁源的位置和姿态与待追踪物体的位置和姿态保持一致，位置参数和姿态参数之间满足映射关系；基于映射关系，对标记磁源的空间运动进行离散点采样标定，构建位姿映射关系数据库；通过双层逆问题求解算法计算获得标记磁源的准确位置参数和准确姿态参数；获取待追踪物体的位置参数和姿态参数。其中通过第一层逆问题求解算法得到标记磁源的初步位置参数和初步姿态参数，根据初步位置参数从位姿映射关系数据库中获取对应的映射姿态参数，将初步位置参数和对应的映射姿态参数作为第二层逆问题求解算法的初始值，求解得标记磁源的准确位置参数和准确姿态参数。

主权项

1.一种基于位姿映射关系数据库的双层磁源定位方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一，对待追踪物体进行磁标记；步骤二，使标记磁源的位置和姿态与所述待追踪物体的位置和姿态保持一致，位置参数和姿态参数之间满足映射关系；步骤三，基于所述映射关系，对所述标记磁源的空间运动进行离散点采样标定，构建位姿映射关系数据库；步骤四，通过双层逆问题求解算法计算获得所述标记磁源的准确位置参数和准确姿态参数；步骤五，通过定位标记磁源获取所述待追踪物体的位置参数和姿态参数；其中，所述双层逆问题求解算法包括以下两层算法：在第一层逆问题求解算法中，通过N个磁场测量传感器测得所述标记磁源的激发空间磁场的磁通密度分布B_m，B_m＝{B_m(1),B_m(2),…,B_m(i),…}_i＝1:N        (1)将N个磁场测量传感器中检测信号最强的磁场测量传感器位置参数r_p0和零姿态参数M₀作为公式(2)最小二乘迭代优化算法的初始值，公式(2)中，迭代步数为J；B_m(i)为第i个磁场测量传感器所处位置点上测得标记磁源所激发空间磁场的磁通密度；r_p1为第一层逆问题求解所得标记磁源的位置参数；M₁为第一层逆问题求解所得标记磁源的磁偶极矩；r_pj为迭代过程中，第j步迭代对应的标记磁源的位置参数；M_j为迭代过程中，第j步迭代对应的标记磁源的磁偶极矩；B_c(r_pj,M_j,i)为第i个磁场测量传感器上，第j步迭代，基于磁偶极子模型和迭代磁源定位参数(r_pj,M_j)，计算所得标记磁源的激发空间磁场的磁通密度分布，将求解目标函数f₁(r_p1，M₁)得到的r_p1作为所述标记磁源的初步位置参数，M₁作为所述标记磁源的初步姿态参数，根据初步位置参数r_p1从所述位姿映射关系数据库中搜索获取相应的位置参数r′_p以及对应的映射姿态参数M′，在第二层逆问题求解算法中，将所述初步位置参数r_p1和所述映射姿态参数M′作为公式(3)最小二乘迭代优化算法的初始值，公式(3)中，迭代步数为K；B_m(i)为第i个磁场测量传感器所处位置点上测得标记磁源所激发空间磁场的磁通密度；r_p为第二层逆问题求解所得标记磁源的位置参数；M为第二层逆问题求解所得标记磁源的磁偶极矩；r_pk为迭代过程中，第k步迭代对应的标记磁源的位置参数；M_k为迭代过程中，第k步迭代对应的标记磁源的磁偶极矩；B_c(r_pk,M_k,i)为第i个磁场测量传感器上，第k步迭代，基于磁偶极子模型和迭代磁源定位参数(r_pk,M_k)，计算所得标记磁源的激发空间磁场的磁通密度分布，将求解目标函数f₂(r_p，M)得到的r_p作为所述标记磁源的所述准确位置参数，M作为所述标记磁源的所述准确姿态参数。