基于磁偶極子模型的三維定位技術研究.pdf

1、基于磁偶極子模型對目標的定位是一種具有高精度、多維度、無視線問題的定位技術，也稱為電磁定位技術。它不僅能定位出目標點的空間位置信息(x,y,z)，而且還能定位出目標點的姿態(tài)角(α,β,γ)。因此該技術廣泛應用于醫(yī)療手術導航、移動設備導航、機器人、虛擬實現(xiàn)等領域。根據(jù)對國內(nèi)外大量文獻與產(chǎn)品研究，電磁定位技術在國外已經(jīng)有相關成熟的產(chǎn)品，而反觀國內(nèi)現(xiàn)狀，還僅僅出于理論研究與實驗探索階段。
　　本文的工作內(nèi)容主要分為四個方面:
　　

2、（1）首先，本文利用磁偶極子理論建立起電磁定位計算模型，再根據(jù)法拉第電磁感應定律建立起接收傳感器的感應電動勢與定位目標點的位置和姿態(tài)6個未知參數(shù)之間的關系。由于磁偶極子模型在目標點距離發(fā)射源比較遠時，模型才能成立，所以本文就定位目標點到發(fā)射源的距離對定位的誤差做出了分析。
　?。?）其次，為了將電磁定位技術的工程應用問題轉換為數(shù)學問題。本文對求解電磁定位非線性方程組的相關算法進行了研究，包括高斯-牛頓法、L-M算法、遺傳算法。利用

3、數(shù)值分析軟件MATLAB對以上算法進行了仿真分析。
　?。?）再次，設計一個電磁定位系統(tǒng)，同時完成了該系統(tǒng)中有關的硬件電路與軟件程序的設計。該系統(tǒng)大體分為三個部分，分別為發(fā)射系統(tǒng)、接收系統(tǒng)、數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)。發(fā)射系統(tǒng)主要作用是建立起定位系統(tǒng)所需的磁場分布環(huán)境；接收系統(tǒng)的主要功能是把定位目標點的電磁信號轉換為有用的電壓信號；數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)的主要功能是采集接收信號與參考信號，并利用NI公司的LabVIEW軟件平臺對采集的信號進行數(shù)字濾波等處