【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及電磁定位，具體而言，涉及一種用于電磁場畸變的標定裝置和標定方法。
技術介紹
1、目前，小范圍內移動物體的定位測量方式主要包括計算機視覺、慣性、射頻識別、超聲波測量和電磁測量等方式，計算機視覺測量方式定位精度高，但設備價格高，且被測對象與相機之間存在物體遮擋時無法定位；采用慣性測量時，其測量誤差隨時間累計；采用射頻識別定位技術時，其定位精度低，無法應用于精度需求高的領域；超聲波測量精度在非均勻介質中會受到影響，且硬件開銷大，組網不方便，而電磁定位技術通過檢測空間中磁感應強度，求解目標的位置參數及姿態參數，因其定位效果不受非金屬物體遮擋影響，因此被廣泛應用于瞄準顯示、醫療手術導航、人機交互、虛擬現實、室內機器人、運動生物力學、三維成像等多種領域。
2、電磁定位系統通常由電磁發射器、電磁接收器和相關處理器件組成，電磁發射器和電磁接收器均由一個線圈架和3個互相正交的線圈組成，當電磁定位系統工作時，由信號發生電路分時給電磁發射器的3個線圈供電，從而在空間建立起一個瞬間磁場，電磁接收器的3個線圈分別感應電磁發射器3個線圈產生的磁場產生電壓信號，電壓信號與電磁接收器線圈的空間位置與姿態相關，可以用空間位置的函數表示，基于電磁接收器線圈產生的電壓信號，利用電磁發射器線圈產生的磁場分布模型，能計算出電磁接收器相對電磁發射器的三自由度位置和三自由度姿態。
3、電磁定位系統對環境比較敏感，當電磁定位系統周圍存在金屬或能夠產生磁場的電子設備時，電磁測量數據可能不準確，這是因為交變磁場會在附近的導電材料中產生渦流，它
4、目前電磁場畸變標定方法主要將電磁發射器固定不動，電磁接收器固定在位移臺上隨位移臺運動，采集并保存電磁測量數據和位移臺測量數據，最后基于數學方法對電磁場畸變進行標定，該方式操作過程復雜，特別是在小范圍應用環境中難以實施。
技術實現思路
1、本專利技術要解決的技術問題是實現校正金屬環境帶來的電磁場畸變影響，并具有設備簡單、操作方便、效率高的優點，為克服以上現有技術（或相關技術）的缺陷，本專利技術提供一種用于電磁場畸變的標定裝置和標定方法。
2、本專利技術提供一種用于電磁場畸變的標定裝置，包括一工裝支架、一電磁發射器、一電磁接收器、一跟蹤處理組件、一計算機、一手持移動設備和一高精度mimu傳感器，所述電磁接收器固定于所述工裝支架或所述手持移動設備上，所述電磁發射器固定于所述工裝支架上并與所述電磁接收器間隔設置，所述高精度mimu傳感器固定于所述手持移動設備上，所述跟蹤處理組件分別與所述電磁發射器、所述電磁接收器、所述計算機和所述高精度mimu傳感器電連接，用于控制所述電磁發射器產生覆蓋所述電磁接收器的磁場，并接收所述電磁接收器傳輸的電磁測量數據和所述高精度mimu傳感器傳輸的mimu測量數據，以及對所述電磁測量數據和所述mimu測量數據進行解算處理并將處理結果傳輸至所述計算機供操作人員進行電磁場畸變標定。
3、本申請一種用于電磁場畸變的標定裝置與現有技術相比，具有以下優點：
4、本專利技術中通過工裝支架實現電磁發射器和電磁接收器的固定安裝功能，通過跟蹤處理組件控制實現電磁發射器產生磁場，并接收電磁接收器傳輸的電磁測量數據和高精度mimu傳感器傳輸的mimu測量數據，通過計算機的處理即可實現電磁場畸變的標定，整個裝置具有設備簡單、操作方便、效率高的優點。
5、進一步的，上述技術方案能夠通過使用高精度mimu傳感器的mimu測量數據輔助對電磁場畸變進行標定，解決了電磁場標定復雜以及電磁場畸變帶來的測量精度低的問題，同時，在電磁場畸變標定后，手持移動設備（包括電磁接收器和高精度mimu傳感器）可應用在另外的同一規格的電磁發射器環境中進行電磁畸變標定或同一規格的其他電磁接收器可直接在該電磁畸變標定的電磁環境中使用。
6、在一種可能的實施方式中，所述電磁發射器和所述電磁接收器與所述工裝支架為可拆卸連接。
7、與現有技術相比，采用上述技術方案能夠方便操作人員拆卸電磁發射器與電磁接收器進行檢修更換。
8、在一種可能的實施方式中，所述手持移動設備和所述電磁接收器為可拆卸連接。
9、在一種可能的實施方式中，所述工裝支架、所述高精度mimu傳感器的外殼和所述手持移動設備的材質均為非金屬材料。
10、本專利技術的另一技術解決方案是提供一種用于電磁場畸變的標定方法，應用于上述的標定裝置，包括以下步驟：
11、步驟s1，標定所述工裝支架上所述電磁接收器處的電磁場畸變；
12、步驟s2，標定測量環境內離散的電磁場相對畸變；
13、步驟s3，建立電磁場相對畸變的姿態校正模型；
14、步驟s4，標定多個標定位置的電磁場畸變并輸出所述姿態校正模型校正后的電磁姿態。
15、在一種可能的實施方式中，所述步驟s1包括：
16、步驟s11，搭建非金屬干擾的所述測試環境，將所述電磁發射器和所述電磁接收器分別固定在所述工裝支架的預留位置處，測量并保存所述電磁接收器相對于所述電磁發射器的第一位姿信息；
17、步驟s12，在應用環境中，將所述電磁發射器和所述電磁接收器分別固定在所述工裝支架的預留位置處，測量并保存所述電磁接收器相對于所述電磁發射器的第二位姿信息；
18、步驟s13，根據所述第一位姿信息和所述第二位姿信息得到所述應用環境中所述電磁接收器處的電磁場畸變。
19、在一種可能的實施方式中，所述步驟s2包括：
20、步驟s21，在所述應用環境中，保持所述電磁發射器固定不動，拆除所述工裝支架，將高精度mimu傳感器和所述電磁接收器固聯在所述手持移動設備上，并將所述高精度mimu傳感器與所述電磁接收器的安裝姿態標定出來；
21、步驟s22，將所述手持移動設備于所述測試環境中進行多個標定位置之間的無規則移動；
22、步驟s23，采集并記錄所述手持移動設備于移動過程中的所述電磁測量數據和mimu測量數據，所述電磁測量數據為所述電磁接收器感應的電磁場信號傳輸到所述跟蹤處理組件后解算處理的所述處理結果，所述處理結果為所述電磁接收器相對于所述電磁發射器的電磁位姿，所述mimu測量數據為慣性姿態；
23、步驟s24，基于測量的所述電磁位姿、所述慣性姿態以及所述高精度mimu傳感器與所述電磁接收器的安裝姿態標定各所述標定位置處的電磁場相對畸變矩陣，所述電磁場相對畸變矩陣表征為各所述標定位置相對于第一點位置的離散矩陣。
24、在一種可能的實施方式中，所述步驟s3包括：
25、步驟s31，獲取各所述標定位置處的所述電磁場相對畸變矩陣和所述電磁測量位置數據；
26、步驟s32，選擇多項式擬合法擬合離散的所述電磁場相對畸變矩陣和所述電本文檔來自技高網...
【技術保護點】
1.一種用于電磁場畸變的標定裝置，其特征在于，包括一工裝支架（1）、一電磁發射器（2）、一電磁接收器（3）、一跟蹤處理組件（4）、一計算機（5）、一手持移動設備（6）和一高精度MIMU傳感器（7），所述電磁接收器（3）固定于所述工裝支架（1）或所述手持移動設備（6）上，所述電磁發射器（2）固定于所述工裝支架（1）上并與所述電磁接收器（3）間隔設置，所述高精度MIMU傳感器（7）固定于所述手持移動設備（6）上，所述跟蹤處理組件（4）分別與所述電磁發射器（2）、所述電磁接收器（3）、所述計算機（5）和所述高精度MIMU傳感器（7）電連接，用于控制所述電磁發射器（2）產生覆蓋所述電磁接收器（3）的磁場，并接收所述電磁接收器（3）傳輸的電磁測量數據和所述高精度MIMU傳感器（7）傳輸的MIMU測量數據，以及對所述電磁測量數據和所述MIMU測量數據進行解算處理并將處理結果傳輸至所述計算機（5）供操作人員進行電磁場畸變標定。
2.根據權利要求1所述的標定裝置，其特征在于，所述電磁發射器（2）和所述電磁接收器（3）與所述工裝支架（1）為可拆卸連接。
3.根據權利要求1所
4.根據權利要求1所述的標定裝置，其特征在于，所述工裝支架（1）、所述高精度MIMU傳感器（7）的外殼和所述手持移動設備（6）的材質均為非金屬材料。
5.一種用于電磁場畸變的標定方法，其特征在于，應用于如權利要求1-4中任意一項所述的標定裝置，包括以下步驟：
6.根據權利要求5所述的標定方法，其特征在于，所述步驟S1包括：
7.根據權利要求5所述的標定方法，其特征在于，所述步驟S2包括：
8.根據權利要求5所述的標定方法，其特征在于，所述步驟S3包括：
9.根據權利要求5所述的標定方法，其特征在于，所述步驟S4包括：
...【技術特征摘要】
1.一種用于電磁場畸變的標定裝置，其特征在于，包括一工裝支架（1）、一電磁發射器（2）、一電磁接收器（3）、一跟蹤處理組件（4）、一計算機（5）、一手持移動設備（6）和一高精度mimu傳感器（7），所述電磁接收器（3）固定于所述工裝支架（1）或所述手持移動設備（6）上，所述電磁發射器（2）固定于所述工裝支架（1）上并與所述電磁接收器（3）間隔設置，所述高精度mimu傳感器（7）固定于所述手持移動設備（6）上，所述跟蹤處理組件（4）分別與所述電磁發射器（2）、所述電磁接收器（3）、所述計算機（5）和所述高精度mimu傳感器（7）電連接，用于控制所述電磁發射器（2）產生覆蓋所述電磁接收器（3）的磁場，并接收所述電磁接收器（3）傳輸的電磁測量數據和所述高精度mimu傳感器（7）傳輸的mimu測量數據，以及對所述電磁測量數據和所述mimu測量數據進行解算處理并將處理結果傳輸至所述計算機（5）供操作人員進行電磁場畸變標定。
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【專利技術屬性】
技術研發人員：沈晶晶，李士寧，胡寶遠，宋宣曉，
申請(專利權)人：西北工業大學，
類型：發明
國別省市：
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