室內(nèi)電磁精確定位系統(tǒng)校準(zhǔn)技術(shù)的研究.pdf

1、虛擬現(xiàn)實(shí)是一項(xiàng)人機(jī)交互式界面技術(shù)，可以較為真實(shí)的模擬人處于自然環(huán)境中的行為?？臻g位置跟蹤技術(shù)是虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)中重要的組成部分，其性能表現(xiàn)直接影響虛擬現(xiàn)實(shí)交互過(guò)程中的真實(shí)感。由于電磁定位系統(tǒng)具有精度良好、實(shí)時(shí)性高、工作范圍適中等優(yōu)點(diǎn)，使之成為了虛擬現(xiàn)實(shí)的首選。但電磁定位系統(tǒng)的磁場(chǎng)分布易受外界環(huán)境干擾而發(fā)生形變，致使定位結(jié)果存在較大的誤差，使用前需要對(duì)電磁定位系統(tǒng)進(jìn)行校正。
　　本文采用多項(xiàng)式擬合和鄰點(diǎn)插值方法，對(duì)室內(nèi)電磁定位系統(tǒng)的誤差

2、進(jìn)行校正，校正后的結(jié)果都達(dá)到了實(shí)際應(yīng)用需求。多項(xiàng)式擬合方法的前期樣本數(shù)據(jù)采集過(guò)程較快，校正過(guò)程計(jì)算量相對(duì)較小，但精度相對(duì)不高；鄰點(diǎn)插值方法的前期樣本數(shù)據(jù)采集過(guò)程較慢，校正過(guò)程計(jì)算量較大，但取得了更高的精度。本論文具體工作歸納如下：
　　首先，通過(guò)對(duì)現(xiàn)有室內(nèi)定位系統(tǒng)及其優(yōu)缺點(diǎn)分析，論證了選用電磁定位技術(shù)是解決室內(nèi)三維位置跟蹤技術(shù)的有效手段。構(gòu)建了實(shí)際測(cè)試實(shí)驗(yàn)環(huán)境，設(shè)計(jì)了定位系統(tǒng)性能測(cè)試實(shí)驗(yàn)，分析了電磁定位系統(tǒng)磁場(chǎng)空間存在的非線性形變

3、及其引起的誤差。
　　其次，提出了一種基于多項(xiàng)式擬合的室內(nèi)電磁定位系統(tǒng)全局誤差校正方法。設(shè)計(jì)了建立多項(xiàng)式擬合關(guān)系所需樣本數(shù)據(jù)及測(cè)試數(shù)據(jù)采集方案，為了消除樣本數(shù)據(jù)存在的扭轉(zhuǎn)形變，提出了采用旋轉(zhuǎn)變換矩陣對(duì)樣本數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理。通過(guò)最小二乘合法擬合樣本數(shù)據(jù)的圓曲線，并提取擬合后的圓心及半徑坐標(biāo)，建立了電磁坐標(biāo)數(shù)據(jù)庫(kù)。采用多項(xiàng)式擬合法分別在水平方向和垂直方向上建立電磁定位數(shù)據(jù)與真實(shí)空間定位數(shù)據(jù)之間的映射關(guān)系。對(duì)測(cè)試數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，驗(yàn)證了該校正

4、算法的精度和有效性。
　　最后，提出了一種基于鄰點(diǎn)插值的誤差校正方法。設(shè)計(jì)了鄰點(diǎn)插值所需樣本數(shù)據(jù)采集方案，提出了采用 Delaunay三角剖分法對(duì)電磁定位采樣數(shù)據(jù)進(jìn)行四面體結(jié)構(gòu)劃分，將待校正電磁空間劃分成若干個(gè)四面體集合，隨后對(duì)位于不同四面體內(nèi)的待校正點(diǎn)進(jìn)行局部校正。為了快速定位待插值點(diǎn)所在四面體，提出了利用八叉樹(shù)的方法對(duì)四面體集合建立八叉樹(shù)索引結(jié)構(gòu)。為了提高校正精度，提出采用重心坐標(biāo)加權(quán)插值法對(duì)待插值點(diǎn)進(jìn)行誤差計(jì)算。對(duì)測(cè)試數(shù)據(jù)進(jìn)