[发明专利]地下空间三维磁感应定位系统

摘要

本发明公开了一种地下空间三维磁感应定位系统，包括多个三维磁发射机和多个三维磁接收机。发射机使用三个正交线圈产生甚低频磁感应场，可穿透岩石来进行精确的三维定位；接收机则使用相应的三维正交线圈来检测微弱的准静态磁场，并确定其位置。本发明对定位范围内的多个发射机的摆放没有特定要求，只需随意放置便可，在应用中，最低只要2个发射机即可确定接收机的定位。同时，本发明的优点在于仅需知道一个锚发射机的精确位置信息，其余发射机的定位都可以从接收机获得的测量数据进行迭代细化得到。且甚低频波可以在地下空间无损耗地传播，因此避免了基于射频的定位技术发生无视距传播、极端路径损耗和多径衰落等现象。

主权项

1.一种地下空间三维磁感应定位系统，其特征在于，包括三维磁发射机与三维磁接收机。所述三维磁发射机指的是一个配备有三个互相垂直的线圈的磁源，每个线圈都单独通了甚低频调制电流来产生准静态磁场。所述三维磁接收机指的是一个可以检测发射机产生的矢量场的三维传感器，使用相应的三维正交线圈来检测微弱的准静态磁场，并确定接收机的位置。所述三维磁接收机包括传感器模块、磁信号处理模块和定位模块。所述传感器模块与磁信号处理模块相连，所述磁信号处理模块与所述定位模块相连。其中：所述传感器模块包括：一个由三个相互正交的线圈构成的磁感应传感器，用以在任意位置测量磁矢量场，和一个惯性测量单元。所述惯性测量单元主要用途为稳定旋转，即在位置测量过程中，保证帧传输过程时，每个接收机线圈中检测到的磁信号不受用户方向的快速变化的影响。所述磁信号处理模块内主要是完成三维磁信道模型的建立，所述三维磁信道模型的建立主要是围绕估计测量三维磁信道矩阵。所述三维磁信道矩阵S为一个3×3的矩阵，矩阵中的元素sj,i的物理意义为，第j个接收机线圈感应到的第i个发射机线圈的感应电压。