；
[0054] 图4为本发明实施例提供的4个三轴磁传感器的安装示意图；
[0055] 图5为本发明实施例提供的待定位信号源所在闭合曲面及其坐标变换示意图；
[0056] 图6为本发明实施例提供的根据四个闭合曲面确定交点的示意图；
[0057] 图7为本发明实施例二提供的基于三轴磁传感器的三维磁场定位系统的结构示 意图；
[0058] 图8为图7中102的详细结构示意图。
【具体实施方式】
[0059] 为使本发明要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具 体实施例进行详细描述。
[0060] 本发明针对现有的三维空间定位技术无法应用于地表下长距离定位的问题，提供 一种基于三轴磁传感器的三维磁场定位方法及系统。
[0061] 实施例一
[0062] 参看图1所示，本发明实施例提供的基于三轴磁传感器的三维磁场定位方法，包 括：
[0063] SlOl :通过发射电路与谐振线圈产生交变磁场信号，所述谐振线圈为圆形线圈13 和谐振电容14串联构成的串联谐振电路；
[0064] S102 :对地表上的4个不同检测点分别测量所述交变磁场信号的磁感应强度的矢 量坐标；
[0065] S103 :根据测量的4个不同检测点的所述磁感应强度的矢量坐标，确定待定位信 号源3的三维坐标值。
[0066] 本发明实施例所述的基于三轴磁传感器的三维磁场定位方法，通过发射电路与谐 振线圈产生交变磁场信号，所述谐振线圈为圆形线圈13和谐振电容14串联构成的串联谐 振电路；对地表上的4个不同检测点分别测量所述交变磁场信号的磁感应强度的矢量坐 标；根据测量的4个不同检测点的所述磁感应强度的矢量坐标，确定待定位信号源3的三维 坐标值。这样，通过圆形线圈13和谐振电容14串联构成的串联谐振电路能够增强待定位 信号源3的磁场强度，从而能够对处于地下几十米乃至几百米的待定位信号源3进行定位。
[0067] 参看图2所示，本发明实施例中，例如，在地表下可以安装待定位装置1 (所述待定 位装置不仅仅可以安装在地表下，也可以安装于地表上），所述待定位装置由谐振线圈和发 射电路构成，通过所述发射电路产生与所述谐振线圈谐振频率一致的信标信号，使得在待 定位信号源3近场范围产生交变磁场信号，其中，所述发射电路可以由信号发生电路11和 功率放大电路12构成；所述谐振线圈为圆形线圈13和谐振电容14串联构成的串联谐振电 路。
[0068] 在前述基于三轴磁传感器的三维磁场定位方法的【具体实施方式】中，可选地，所述 测量所述交变磁场信号的磁感应强度的矢量坐标包括：
[0069] 通过三个轴相互垂直的三轴磁传感器21将所述交变磁场信号的三个相互垂直方 向上信号分量感应成三路电动势信号；
[0070] 通过带通滤波电路23滤除所述三路电动势信号频谱之外的噪声信号；
[0071] 根据A/D转换器25采样值的大小，将所述带通滤波电路23输出的所述三路电动 势信号放大到合适的三路模拟电压信号并转化为三路数字电压信号；
[0072] 根据所述三路数字电压信号，确定所述交变磁场信号的磁感应强度的矢量坐标。
[0073] 参看图3所示，本发明实施例中，例如，可以在地表上通过检测装置2去检测所述 交变磁场信号，所述检测装置包括：三轴磁传感器21、带通滤波电路23、程控放大电路24、 A\D转换器25、FPGA26及上位机27。具体的，参看图4所示，待定位信号源3位于地表下， 首先，在地表上选取4个不同位置作为检测点，并在每个检测点上分别设置一个三轴磁传 感器21 (P1、P2、P3及P4)用来通过感应所述交变磁场信号来产生电动势信号，所述电动势 信号经过带通滤波电路23,程控放大电路24, A\D转换器25的处理后，通过FPGA26确定所 述交变磁场信号的磁感应强度的矢量坐标，并将所述磁感应强度的矢量坐标发送给上位机 27,通过所述上位机27对4个检测点的磁感应强度的矢量坐标进行处理，确定待定位信号 源3的三维坐标值。放置所述三轴磁传感器21时，四个三轴磁传感器21的三个轴应分别 保持平行，例如，以Pl中心为原点建立直角坐标系x-y-z，调整P2、P3、P4的位置，使得三轴 磁传感器21的三个轴分别于X轴、y轴、z轴平行，4个三轴磁传感器21的相对摆放位置没 有特殊要求。
[0074] 本发明实施例中，例如，以其中一个检测点为例，详细说明该检测点测量所述交变 磁场信号的磁感应强度的矢量坐标的步骤，所述三轴磁传感器21由三个感应线圈构成，三 个感应线圈的三轴即为三轴磁传感器21的三个轴，所述三个感应线圈相互垂直放置，用于 将所述交变磁场信号的三个相互垂直方向上信号分量感应成三路电动势信号。
[0075] 本发明实施例中，例如，所述带通滤波电路23可以是三通道的八阶带通滤波电 路，分别用来滤除三路输入信号（所述三路电动势信号）频谱之外的噪声信号，从而减小所 述三路电动势信号中的噪声信号，能够提高待定位信号源3的定位精度。
[0076] 本发明实施例中，例如，根据A/D转换器采样值的大小，可以通过所述程控放大电 路24用来将带通滤波电路23输出的微弱的所述三路电动势信号放大到合适的三路模拟电 压值，并将所述三路模拟电压值提供给所述A/D转换器，由所述A/D转换器将所述三路模拟 电压值转化为三路数字电压信号，其中，所述程控放大电路24的输入端与所述带通滤波电 路23的输出端相连，所述程控放大电路24的输出端与所述A/D转换器的输入端相连，所述 程控放大电路24的控制端与所述FPGA26相连，所述FPGA26能够根据所述A/D转换器采样 值的大小来动态控制所述程控放大器的放大倍数。
[0077] 本发明实施例中，例如，可以通过所述FPGA26将所述A/D转换器输出的三路数字 电压信号确定为所述交变磁场信号的磁感应强度的矢量坐标，并将该检测到的矢量坐标 发送给所述上位机27。以同样的方法测量其他三个检测点的所述交变磁场信号的磁感应强 度的矢量坐标。
[0078] 在前述基于三轴磁传感器的三维磁场定位方法的【具体实施方式】中，可选地，所述 通过三个轴相互垂直的三轴磁传感器21将所述交变磁场信号转化为三路电动势信号之后 包括：
[0079] 通过阻抗匹配电路22使所述三轴磁传感器21的输出阻抗与所述带通滤波电路23 的输入阻抗达到匹配。
[0080] 参看图2所示，本发明实施例中，所述检测装置还包括阻抗匹配电路22,通过所述 阻抗匹配电路22使所述三轴磁传感器21中的三个感应线圈的输出阻抗与所述带通滤波电 路23的输入阻抗达到匹配，从而使得三个感应线圈感应到的所述交变磁场的能量能以最 大效率传输到所述带通滤波电路23中。
[0081] 在前述基于三轴磁传感器的三维磁场定位方法的【具体实施方式】中，可选地，所述 根据所述三路数字电压信号，确定所述交变磁场信号的磁感应强度的矢量坐标包括：
[0082] 确定所述三路数字电压信号的幅值分别对应的磁感应强度的幅值；
[0083] 对所述三路数字电压信号的相位进行分析，将所述相位归为0和π两类，〇相位和 π相位分别对应磁感应强度幅值的正和负；
[0084] 根据分析结果，确定所述三路数字电压信号分别对应的磁感应强度的幅值的正 负；
[0085] 根据磁感应强度的幅值及幅值的正负，确定所述交变磁场信号的磁感应强度的矢 量坐标。
[0086] 本发明实施例中，例如，以其中一个检测点为例，详细说明根据所述三路数字电压 信号，确定所述交变磁场信号的磁感应强度的矢量坐标的步骤，首先，根据所述三路数字电 压信号确定所述三路数字电压信号的幅值，其次根据预设的电路参数及法拉第电磁感应定 律，确定所述三路数字电压信号的幅值分别对应的磁感应强度的幅值；其次，对所述三路数 字电压信号的相位进行分析，将所述相位归为〇和π两类，〇相位和π相位分别对应磁感 应强度幅值的正和负，从而确定所述三路数字电压信号分别对应的磁感应强度的幅值的正 负，并将所述三路数字电压信号分别对应的磁感应强度的幅值作为X、y、Z轴的坐标数值， 根据磁感应强度的幅值及幅值的正负，确定所述交变磁场信号的磁感应强度的矢量坐标， 并将所述磁感应强度的矢量坐标发送给上位机27。
[0087] 在前述基