[0152]
是根据Λ?2中的码片变化而产生 序列，具体规则定义为，Δ?2(/>到Ac;2(J + 1)为"-1"到"+1"或"-1"到"0"时，Δ?3中的 Δ?3(/+1)为 "-1"，Δ?2(/)到 AgU + l)为 "+1" 到 "-1" 或 "1" 到 "0" 变化时，ACft/ + l)为 "+1"，Δ?2(/)到 Ac乂/ + 1)保持不变或为"〇"到"+1"或"〇"到"-1"变化时，Arf(./ + 1)为"0"；
[0153] ￡].，/「;丨，i?；：.分别为因 C1, Δ?1，ΔΓ,2中的码片变化而使P点在空间坐标系中沿 着V方向受到电磁感应干扰的大小；
[0154] Mv enil为MX 1的矩阵，写成矩阵表达式为 υ?Ν 丄 uuioo 丄 λ J 丄厶/ 丄吁
[0155]
[0156] Aenil为 MX (4N+1)的矩阵，Xv enil为（4N+1) X 1 的矩阵，即
[0157]
[0158] 同样通过最小二乘法，去识别出P点的磁场是哪些圆线圈产生的磁场叠加产生 的，具体计算公式为：
[0159]
(12)
[0160] 通过式（12)计算的结果为
，比较式 (6)与式（12)的结果，若出现|v^t(j)-XV M1(j) 11. OmG，则说明P点附近存在电磁感应干扰， 应利用式（12)得到的乂^^进行之后的解算，否则应利用式（6)得到的Xv est进行之后的解 算；
[0161] (7)在空间直角坐标系中，第i个圆线圈在点P(x，y，z)处沿着三个轴向产生的磁 通量大小分别为
[0162]
[0163]
[0164]
[0165]
[0166] (8)第i个圆线圈在点P(x，y，z)处产生的磁场通过三轴磁力计进行测量，而 三轴磁力计是以传感器坐标系为基准进行测量，测量得到的三个正交的轴向磁场B ls = [Blsx，Blsy，Blszf通过方向余弦矩阵转换到空间坐标系，具体计算公式为
[0167]
(14;
[0168] 式（14)中方向余弦矩阵中的元素满足 CN 105136149 A VL 13/14 贝
[0169]
(1^)
[0170] (9)在空间直角坐标系中第i个圆线圈在P点产生的磁通量大小为
[0171]
(.16:)
[0172] 在球坐标系下可简化为
[0173]
(17)
[0174] 由于
故
[0175] B1I ^ I. SVr13 (18)
[0176] 式（17)构成含有N+3个未知数（X，y，ζ，Θ J的N个方程组，式（18)构成含有N个 未知数巧的 N 个方程组，其中 B lsx= B lx est或 B lsx= B lx eni，Blsy= B ly est或 B lsy= B ly eni，Blsz = Blz^stS Blsz= Blz aill，取决于步骤（6)得到的结果。首先利用牛顿迭代法求解式（18)组 成的方程组，分别求出巧的估计值i，再利用；;作为初值通过牛顿迭代法求解式（17)组成 的方程组，得到N+3个未知数（X，y，ζ，Θ J的估计值在），由此得到P点在空间坐标系 中的估计位置(??)，优选地，利用步骤（5)找到的3-8个圆线圈进行解算；
[0177] (10)利用步骤（9)得到的P点位置& 通过式（13)重新计算P点处的磁通量
>定义矩阵d
，对E进行奇异值分解，得到
[0178] E = USVt (19)
[0179] 由此得矩阵T的估计矩阵r为
[0180]
(2?)
[0181] 由此对T中的方位角α，横滚角β，俯仰角γ进行估算
[0182]
(21)
[0183] (11)判别P点附近是否存在磁性材料的干扰，定义残差
[0184]
(22)
[0185] 若不存在两个及以上I R11彡0. 6mG的情况，则说明P点附近不存在磁性材料干扰 的情况，由此解算结束，得到p点估计位置与估计姿态(???,若存在两个及以上 R11彡0. 6mG的情况，则说明P点附近存在磁性材料的干扰，图6示出了此干扰产生的磁场 矢量化为单一磁偶极子产生的磁场矢量模型，利用式（2)定义为F1，并假SF1^R1
[0186]
[0187]
[0188] 式（23)中，kF是与磁性材料的大小、磁导率以及与P点距离相关的常数，
，记#的单位向量为<，定义磁性材料与三轴磁力计之间的方向向 量为u，其单位向量为Uf3, 0Fi为向量寫与向量u之间的夹角。定义向量Ili，使得
[0189]
(25)
[0190] 选择Ini I中最大的两个向量分别记为]^与η B，其单位向量分别为nAf；与η %，对应 的磁通量分别为和与焉，对应的别记为Θ A θ B，则
[0191]
(26)
[0192] cos Θ Fi与sin Θ Fi通过以下公式计算
[0193]
P?)
[0194] 通过
[0195]
(28)
[0196] 求解
[0197]
(29)
[0198] 由此将kF与cos Θ Fi及sin Θ Fi带入式（23)即可得至Ij F i，从Bi中减去F ;后便得至Ij P点减少磁性材料干扰后的磁场爲ure，即
[0199]
(630)
[0200] 将乾*?带入步骤（9)至步骤（10)重新对位置和姿态进行解算，且解算频率为1Hz， 由此解算结束，重新得到P点去干扰后的估计位置与估计姿态(α,/λ,/U
【主权项】
1. 一种圆线圈磁场定位装置，其特征在于：数据处理及控制单元、D/A转换电路、驱动 电路、保护电路、圆线圈、电流检测电路、滤波放大电路、A/D转换电路顺序连接，其中数据处 理及控制单元与上位机连接，三轴磁力计也与上位机连接； (1) 数据处理及控制单元，主要由DSP处理器以及SDRAM存储器，FLASH存储器，电源 等部分组成，一方面与上位机相连接，由上位机对其进行逻辑功能和数据处理功能的初始 设定，另一方面与D/A转换电路和A/D转换电路连接，前者是控制D/A转换电路产生驱动信 号，后者是通过A/D转换电路接收通过圆线圈的反馈电流信号； (2) D/A转换电路，将数据处理及控制单元输出的数字信号转换为模拟信号，并作为驱 动信号给驱动电路； (3) 驱动电路，主要由幅度放大、功率放大电路组成，将驱动信号进行放大处理，在保护 电路的作用下驱动圆线圈产生低频变化的磁场； (4) 保护电路，由过压保护电路和过流保护电路构成，起静电保护和防止芯片以及圆线 圈损坏的作用； (5) 圆线圈，是能够形成圆度、间距比较统一的磁场线圈，并按照一定拓扑结构固定在 室内，根据驱动信号产生低频变化的磁场； (6) 电流检测电路，主要由分流电阻器和电流检测放大器组成，目的是将通过圆线圈的 电流大小反馈给数据处理及控制单元； (7) 滤波放大电路，主要由仪表放大器和自动增益控制电路组成，将电流检测电路得到 的信号进行滤波及幅度放大； (8)A/D转换电路，负责将滤波放大后的模拟信号转换为供数据处理及控制单元处理的 数字信号； (9) 三轴磁力计，用于测量传感器坐标系中三个正交的轴向磁场大小，可以是独立的测 量设备，也可集成在移动终端设备中； (10) 上位机，主要是PC机或移动终端设备，通过串口或者USB与数据处理及控制单元 和三轴磁力计分别相连，上位机利用三轴磁力计的输出数据进行位置和姿态的求解并将求 解结果显示在上位机的交互式图形界面上。2. 根据权利要求1所述的一种圆线圈磁场定位装置，其特征在于：所述的数据处理和 控制单元工作时，首先由上位机通过串口或者USB将初始的驱动数字信号和电流反馈控制 程序下载到FLASH中，供DSP读取，然后通过D/A转换电路将数字信号转换为模拟信号给驱 动电路，在保护电路的作用下驱动圆线圈产生低频变化的磁场，且通过圆线圈的电流信号 经过电流检测电路经滤波放大和A/D转换电路后，将测量得到的模拟信号转换为数字信号 给数据处理和控制单元，构成电流控制的反馈回路，而空间中的三轴磁力计则将测量得到 的信号传给上位机进行位置和姿态的解算并显示。3. 根据权利要求1所述的一种圆线圈磁场定位装置，其特征在于：所述的驱动信号是 利用码分多址（CDM)的方式，按照金码序列周期性产生的信号。4. 一种用于圆线圈磁场定位的方法，其特征在于包括下列步骤： (1) 在空间设定三维坐标系的原点（〇,〇,〇)，建立空间直角坐标系，测量每个圆线圈相 对原点的空间三维坐标，并将原点与每个圆线圈的三维坐标输入上位机； (2)