室內(nèi)電磁精確定位系統(tǒng)校準技術(shù)的研究.pdf

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

2、進行校正，校正后的結(jié)果都達到了實際應(yīng)用需求。多項式擬合方法的前期樣本數(shù)據(jù)采集過程較快，校正過程計算量相對較小，但精度相對不高；鄰點插值方法的前期樣本數(shù)據(jù)采集過程較慢，校正過程計算量較大，但取得了更高的精度。本論文具體工作歸納如下：
　　首先，通過對現(xiàn)有室內(nèi)定位系統(tǒng)及其優(yōu)缺點分析，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)建了實際測試實驗環(huán)境，設(shè)計了定位系統(tǒng)性能測試實驗，分析了電磁定位系統(tǒng)磁場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)計了建立多項式擬合關(guān)系所需樣本數(shù)據(jù)及測試數(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)變換矩陣對樣本數(shù)據(jù)進行預(yù)處理。通過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，建立了電磁坐標數(shù)據(jù)庫。采用多項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)與真實空間定位數(shù)據(jù)之間的映射關(guān)系。對測試數(shù)據(jù)進行處理，驗證了該校正

4、算法的精度和有效性。
　　最后，提出了一種基于鄰點插值的誤差校正方法。設(shè)計了鄰點插值所需樣本數(shù)據(jù)采集方案，提出了采用 Delaunay三角剖分法對電磁定位采樣數(shù)據(jù)進行四面體結(jié)構(gòu)劃分，將待校正電磁空間劃分成若干個四面體集合，隨后對位于不同四面體內(nèi)的待校正點進行局部校正。為了快速定位待插值點所在四面體，提出了利用八叉樹的方法對四面體集合建立八叉樹索引結(jié)構(gòu)。為了提高校正精度，提出采用重心坐標加權(quán)插值法對待插值點進行誤差計算。對測試數(shù)據(jù)進