CN109917325A - 一种基于多磁信标的定位方法、装置及系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种基于多磁信标的定位方法、装置及系统，所述定位方法包括：采集多个磁信标在目标位置产生的混合磁场信号，其中，每个所述磁信标由不同频率的正弦信号激励；从所述混合磁场信号中提取每个磁信标在目标位置产生的对应的合成磁场信号；根据所述合成磁场信号计算所述磁信标的磁场旋转面的特征矢量；根据所述特征矢量计算所述目标位置与所述磁信标的中心的相对俯仰角；根据计算出的多个所述相对俯仰角，建立多个所述相对俯仰角与目标位置坐标之间的方程组；求解所述方程组，得到所述目标位置坐标。所述定位方法在复杂室内环境下受障碍物的影响较小，定位的精度和稳定性高，不会有累计误差。

Description

一种基于多磁信标的定位方法、装置及系统

技术领域

本发明涉及导航定位技术领域，特别涉及一种基于多磁信标的定位方法、装置及系统。

背景技术

近年来，随着全球卫星定位系统(GNSS)的不断覆盖和完善，定位服务已经渐渐成为了人们工作、生活中不可分割的一部分。在室外环境下，GNSS定位的精度已经基本能够满足日常生活需求，然而，在室内环境中，由于地形复杂、存在诸多障碍物干扰等原因，GNSS定位的精度较低，甚至无法完成定位。传统的室内定位技术可以分为三类，分别是基于无线信号的定位技术、基于数据库的指纹定位技术和基于惯性的航位推算技术。其中，基于无线信号的定位技术由于无线信号的频率较高，当环境中存在障碍物遮挡时，信号会产生较大衰减，进而导致定位精度下降；基于数据库的指纹定位技术很难适应环境变化较大的场景，因此只能作为辅助导航手段；基于惯性的航位推算技术短期的定位精度高，但是误差会随着时间积累。

由此可见，传统的定位方法难以实现复杂室内环境下的高精度、高可靠性定位。

发明内容

有鉴于此，本发明旨在提出一种基于多磁信标的定位方法，以解决传统定位方法难以实现复杂室内环境下的高精度、高可靠性定位的问题。

为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

一种基于多磁信标的定位方法，包括：

步骤b，采集多个所述磁信标在目标位置产生的混合磁场信号，其中，每个所述磁信标由不同频率的正弦信号激励；

步骤c，从所述混合磁场信号中提取每个所述磁信标在目标位置产生的对应的合成磁场信号；

步骤d，根据所述合成磁场信号计算所述磁信标的磁场旋转面的特征矢量；

步骤e，根据所述特征矢量计算所述目标位置与所述磁信标的中心的相对俯仰角；

步骤f，根据计算出的多个所述相对俯仰角，建立多个所述相对俯仰角与目标位置坐标之间的方程组；

步骤g，求解所述方程组，得到所述目标位置坐标。

可选的，所述磁信标产生的所述合成磁场信号包括所述磁信标中两根螺线管在所述目标位置分别产生的磁场信号的叠加。

可选的，所述步骤c中，从所述混合磁场信号中提取每个磁信标在目标位置产生的对应的合成磁场信号包括：将所述混合磁场信号输入不同通带的带通滤波器，提取每个所述磁信标对应的所述合成磁场信号。

可选的，所述步骤c中，从所述混合磁场信号中提取每个磁信标在目标位置产生的对应的合成磁场信号包括：通过三角函数拟合提取每个所述磁信标对应的所述合成磁场信号。

可选的，所述步骤d中，根据所述合成磁场信号计算所述磁信标的磁场旋转面的特征矢量包括：

获取处于两个不同时刻的所述合成磁场信号，对处于两个不同时刻的所述合成磁场信号进行矢量叉乘，得到所述特征矢量。

可选的，所述步骤e中，根据所述特征矢量计算所述目标位置与所述磁信标的中心的相对俯仰角包括：

步骤e1，计算所述特征矢量与z轴方向的夹角α；

步骤e2，根据所述夹角α与所述相对俯仰角的关系式

计算所述相对俯仰角。

可选的，所述步骤e2中，根据所述夹角α与所述相对俯仰角的关系式计算所述相对俯仰角包括：通过最小二乘拟合法解算所述关系式。

可选的，所述步骤g中，求解所述方程组，得到所述目标位置坐标包括：通过高斯牛顿法解算所述方程组。

相对于现有技术，本发明所述的基于多磁信标的定位方法具有以下优势：

本发明所述的基于多磁信标的定位方法中，利用多个磁信标在空间中产生不同频率的旋转磁场，通过测量目标位置的磁场特征量，实现目标分别相对各个磁信标的相对俯仰角，并形成几何约束，解算目标的位置。由于旋转磁场的频率较低，因此信号具有较强的穿透障碍物能力，在复杂室内环境下受障碍物的影响较小，定位的精度高、稳定性好；在磁场的旋转过程中，磁场旋转面的特征矢量方向是不变的，能够抑制噪声、提高定位的精度和稳定性，不会有累积误差，有较强的穿透能力，能够适应多种复杂工作环境。

本发明的另一目的在于提供一种基于多磁信标的定位装置，以解决传统定位装置难以实现复杂室内环境下的高精度、高可靠性定位的问题。

为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

一种基于多磁信标的定位装置，包括：

磁通门传感器，其用于采集多个磁信标在目标位置产生的混合磁场信号，其中，每个所述磁信标由不同频率的正弦信号激励；

信号提取单元，其用于从所述混合磁场信号中提取每个磁信标在目标位置产生的对应的合成磁场信号；

第一计算单元，其用于根据所述合成磁场信号计算所述磁信标的磁场旋转面的特征矢量；

第二计算单元，其用于根据所述特征矢量计算所述目标位置与所述磁信标的中心的相对俯仰角；

方程建立单元，其用于根据计算出的多个所述相对俯仰角，建立多个所述相对俯仰角与目标位置坐标之间的方程组；

方程解算单元，其用于求解所述方程组，得到所述目标位置坐标。

所述基于多磁信标的定位装置与定位方法相对于现有技术所具有的优势类似，在此不再赘述。

本发明的另一目的在于提供一种基于多磁信标的定位系统，以解决传统定位系统难以实现复杂室内环境下的高精度、高可靠性定位的问题。

为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

一种基于多磁信标的定位系统，包括：

磁信标，其由两根规格完全一样的螺线管正交排列组成，用于在目标位置产生旋转磁场；

信号发生器，其用于向多个固定到已知位置的所述磁信标输入不同频率的正弦信号；

还包括上述基于多磁信标的定位装置。

所述基于多磁信标的定位系统与定位方法相对于现有技术所具有的优势类似，在此不再赘述。

附图说明

构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1为本发明实施例所述的基于多磁信标的定位方法的流程图；

图2为本发明实施例所述的椭圆螺旋磁场示意图；

图3为本发明实施例所述的螺线管单磁偶极子模型图；

图4为本发明实施例所述的多磁信标定位方法示意图；

图5为本发明实施例所述的步骤e的流程图；

图6为本发明仿真验证无衰减时的定位结果对比表；

图7为本发明仿真验证衰减率为0.9时的定位结果对比表；

图8为本发明仿真验证衰减率为0.95时的定位结果对比表；

图9为本发明实施例所述的基于多磁信标的定位装置的框图；

图10为本发明实施例所述的基于多磁信标的定位系统的示意图；

图11为本发明实施例所述的基于多磁信标的定位系统的框图。

附图标记说明：

100-磁信标，10-信号发生器，20-磁通门传感器，30-信号提取单元，40-第一计算单元，50-第二计算单元，60-方程建立单元，70-方程解算单元。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施例做详细的说明。

如图1所示，其为本实施例中基于多磁信标的定位方法的流程图；其中，磁信标为三个及以上，所述定位方法包括：

步骤b，采集多个磁信标在目标位置产生的混合磁场信号，其中，每个所述磁信标由不同频率的正弦信号激励。

其中，磁信标由两根规格完全一样的螺线管正交排列组成；

具体的，将多个磁信标分别安装在已知位置作为磁源；对于单个磁信标，分别向磁信标的两根螺线管中输入频率相同、幅值大小相同、相位相差90°的正弦电流；对于不同的磁信标，分别向每个磁信标中输入幅值大小相同、频率不同的正弦电流；

其中，向每个磁信标中的两根螺线管中分别通入正弦电流后，每个磁信标均能够在空间中产生如图2所示的椭圆旋转磁场，在磁场的旋转过程中，磁场旋转面的特征矢量方向不变。

步骤c，从所述混合磁场信号中提取每个磁信标在目标位置产生的对应的合成磁场信号；

其中，所述磁信标产生的所述合成磁场信号包括所述磁信标中两根螺线管在所述目标位置分别产生的磁场信号的叠加。

步骤d，根据所述合成磁场信号计算所述磁信标的磁场旋转面的特征矢量；

步骤e，根据所述特征矢量计算所述目标位置与所述磁信标的中心的相对俯仰角；

步骤f，根据计算出的多个所述相对俯仰角，建立多个所述相对俯仰角与目标位置坐标之间的方程组；

步骤g，求解所述方程组，得到所述目标位置坐标。

这样，本实施例中的基于多磁信标的定位方法，利用多个磁信标在空间中产生不同频率的旋转磁场，通过测量目标位置的磁场特征量，获得目标分别相对各个磁信标的相对俯仰角，并形成几何约束，解算目标的位置。由于旋转磁场的频率较低，因此磁场信号具有较强的穿透障碍物能力，在复杂室内环境下受障碍物的影响较小，使得所述定位方法定位的精度高、稳定性好；在磁场的旋转过程中，磁场旋转面的特征矢量方向是不变的，能够抑制噪声、进一步提高定位的精度和稳定性，且不会有累积误差，有较强的穿透能力，能够适应多种复杂工作环境；且定位过程中只需要保证磁信标的规格和通入电流的幅值相同，而不需要事先计算磁信标中螺线管的磁矩，便能实现精确定位，且定位解算时不要求磁场数据的坐标系与磁信标一致，简化了定位流程。

另外，传统的通过单磁信标进行定位的方法中，当环境中存在障碍物遮挡时，磁场信号会产生较大衰减，导致定位精度下降、辐射范围小。本方法与之相比，通过三个及以上的磁信标进行定位，相当于多个磁场信号进行叠加定位，环境中的障碍物遮挡对磁场信号的影响较小，磁场信号衰减的程度小，定位的精度高、稳定性好；且由于多个磁场信号进行叠加定位，产生的磁场辐射范围大，定位范围大。

本实施例中，由于需要定位的目标位置与磁信标中心之间的距离往往会远大于磁信标中螺线管的直径，因此螺线管的磁场分布模型可以用如图3所示的静态磁偶极子模型等效，方向满足右手定则。设每个磁信标中的两根螺线管在距离磁信标中心r处的任意点p(ur,vr,wr)产生的磁场信号分别为H_c和H_s，设理想状态下第i个磁信标在目标位置产生的合成磁场信号为H_i，设M为通电螺线管的磁矩，则在理想状态下，有：

其中，分别为空间坐标系中三个方向轴的方向向量，H_ix、H_iy、H_iz分别为H_i在三个方向轴上的分量，w_i为第i个磁信标产生的正弦磁场信号的角频率。

可选的，所述步骤b中，通过磁通门传感器采集所述混合磁场信号。磁通门传感器的分辨力高，测量弱磁场范围宽、可靠，能够直接测量磁场的分量和适于在速运动系统中使用，可有效的采集混合磁场信号。

可选的，所述步骤c中，从所述混合磁场信号中提取每个磁信标在目标位置产生的对应的合成磁场信号包括：将所述混合磁场信号输入不同通带的带通滤波器，提取每个所述磁信标对应的所述合成磁场信号。这样，可将每个磁信标对应的合成磁场信号提取出来。

可选的，所述步骤c中，从所述混合磁场信号中提取每个磁信标在目标位置产生的对应的合成磁场信号包括：通过三角函数拟合提取每个所述磁信标对应的所述合成磁场信号。

由于环境中除了磁信标产生的正弦磁场，还包括了地磁场、涡流磁场等干扰磁场，因此需要进行信号辨识。对于含有大量噪声干扰的信号，一种可行的辨识方法是三角函数拟合法，其具体步骤如下：

设定测量信号：其中，X(t)为测量信号，S(t)为待提取的单个磁信标的合成磁场信号，N(t)为噪声信号，A和分别为所述合成磁场信号的幅值和相位，w为所述合成磁场信号的角频率。

设定与所述合成磁场信号同频率的两个参考信号：y(t)＝sin(wt)、y′(t)＝cos(wt)；其中，y(t)、y′(t)为两个参考信号。

分别计算测量信号与两个参考信号的互相关函数，计算过程为

其中，R_sy、R_sy′分别为测量信号与两个参考信号的互相关函数，T为信号周期。

根据相关原理，对于一个信号周期T内，噪声信号与参考信号的互相关函数为0，则有

进而

实际测量中，对于一个信号周期T内的N个采样点有：

因此，可求得所述合成磁场信号的参数为：进而能够重构出合成磁场信号。

由于各个磁信标的输入信号频率已知，分别对不同频率的磁信标使用三角拟合法，便能对每个磁信标的合成磁场信号进行辨识并重构。设实际测量中第i个磁信标在目标位置产生的合成磁场信号为H_i′，则有

其中，H′_ix、H′_iy、H′_iz分别为H′_i在三个方向轴上的分量，A_ix、A_ix、A_ix分别为H′_ix、H′_iy、H′_iz的幅值，分别为H′_ix、H′_iy、H′_iz的相位。

对H′_i进行展开，经实际验证，实际测量中的H′_i与理想状态下的H_i等效。

这样，本实施例可通过三角函数拟合提取每个磁信标对应的合成磁场信号，可有效屏蔽干扰磁场的影响，进而提高定位的精度与可靠性。

可选的，所述步骤d中，根据所述合成磁场信号计算所述磁信标的磁场旋转面的特征矢量包括：

获取处于两个不同时刻的所述合成磁场信号，对处于两个不同时刻的所述合成磁场信号进行矢量叉乘，得到所述特征矢量。

理想状态下，将磁信标中两根螺线管在目标位置分别产生的磁场H_c和H_s叉乘，可以得到磁信标的磁场旋转面的特征矢量，计算过程如下：

其中，H_cs为磁信标的磁场旋转面的特征矢量。

将H_cs由空间直角坐标系(x,y,z)转换至极坐标系有:

其中，H_csx、H_csy、H_csz分别为H_cs在三个方向轴上的分量，为相对俯仰角，θ₀为方位角。

由于任意时刻，磁信标在目标位置的合成磁场信号的旋转面法向量方向保持不变，可获取处于两个不同时刻的合成磁场信号，对处于两个不同时刻的合成磁场信号进行矢量叉乘，经实际验证，其结果等价于H_cs，因而可通过H_cs的计算公式计算特征矢量。

可选的，如图5所示，所述步骤e中，根据所述特征矢量计算所述目标位置与所述磁信标的中心的相对俯仰角包括：

步骤e1，计算所述特征矢量与z轴方向的夹角α；

步骤e2，根据所述夹角α与所述相对俯仰角的关系式

计算所述相对俯仰角。

其中，所述关系式的计算过程如下：

可选的，所述步骤e2中，根据所述夹角α与所述相对俯仰角的关系式计算所述相对俯仰角包括：通过最小二乘拟合法解算所述关系式。计算过程如下：

根据特征矢量的不变性，利用最小二乘算法拟合特征矢量，假定空间直线方程为令则空间直线方程可以转化为写成矩阵形式为

假设有特征矢量的一组实测数据为H_csi(x_i,y_i,z_j)，利用该组数据拟合特征矢量方向，建立方程其中

利用伪逆法可以求解特征矢量的参数根据上述空间直线方程可得特征矢量方向向量(A,D,C)，令代入所述夹角与所述相对俯仰角的关系式中，求得相对俯仰角为：

这样，本实施例通过最小二乘拟合法解算所述夹角与所述相对俯仰角的关系式，可进一步抑制噪声信号的影响，提高特征方向角的精度，从而进一步提高定位的精度；且与传统的通过多项式拟合解算关系式的计算方法相比，本实施例中通过最小二乘拟合法解算关系式的精度更高。

可选的，设磁信标数量为3，对3个不同信号频率的磁信标，经过上述计算可得到3个相对倾斜角定位方法如图4所示，可得到3个相对俯仰角与目标位置坐标P(x,y,z)之间的方程组：

可选的，所述步骤g中，求解所述方程组，得到所述目标位置坐标包括：通过高斯牛顿法解算所述方程组。计算过程如下：

设目标位置的迭代初始位置为P₀(x₀,y₀,z₀)，将3个相对俯仰角与目标位置坐标之间的方程组在初始位置处一阶泰勒展开，如

能够求解迭代增量ΔP＝[Δx,Δy,Δz]^T。

利用迭代增量ΔP，修正迭代初始位置P₀＝P₀+ΔP，并将修正后的目标位置重新代入上述一阶泰勒展开式，直到迭代增量的模值||ΔP||小于某一经验阈值ε时，迭代结束，输出位置解算结果。

这样，本实施例利用多个磁信标的定向结果组成几何约束，通过高斯牛顿法进行定位解算，并对定位结果进行迭代优化，能够进一步降低误差，提高定位精度；且与传统的通过几何算法解算方程组相比，高斯牛顿法计算简单、收敛速度快，可以提高定位的实时性。

可选的，所述步骤g中，还可通过遗传算法、模拟退火算法等解算所述方程组。

可选的，对于磁信标的数目多于三个的情形，可从多个磁信标中择优选择三个磁信标建立三个相对俯仰角的方程组，提高定位精度；也可通过多个磁信标求得多个相对俯仰角，建立多个相对俯仰角的超定方程，充分利用冗余信息，提高定位精度。

对基于多磁信标的定位方法进行仿真验证，设定在磁信标与目标之间分别存在衰减系数分别为0.85、0.9和0.95的障碍物，且环境中存在均值为40000nT的常值干扰磁场与均值为0的白噪声。将本方法与根据磁场强度确定位置的方法进行比较。向三个磁信标分别通入频率为2Hz、10Hz、20Hz，幅值为4A的正弦电流，磁信标在整个坐标系中的初始位置目标所在位置分别为(4,4,4)、(5,5,5)和(6,6,6)。从待定位目标所安装的磁力计上以1000Hz的采样频率采样，按照上述多磁信标的定位方法进行计算，则可得到定位结果如图6、图7、图8所示。仿真证明，相对利用磁感应强度定位的方法，本方法受环境中的障碍物影响较小，能够在有障碍物遮挡的环境中保持较高的定位精度。

如图9所示，本实施例还提供一种基于多磁信标的定位装置，包括：

磁通门传感器20，其用于采集多个磁信标在目标位置产生的混合磁场信号，其中，每个所述磁信标由不同频率的正弦信号激励；

信号提取单元30，其用于从所述混合磁场信号中提取每个磁信标在目标位置产生的对应的合成磁场信号；

第一计算单元40，其用于根据所述合成磁场信号计算所述磁信标的磁场旋转面的特征矢量；

第二计算单元50，其用于根据所述特征矢量计算所述目标位置与所述磁信标的中心的相对俯仰角；

方程建立单元60，其用于根据计算出的多个所述相对俯仰角，建立多个所述相对俯仰角与目标位置坐标之间的方程组；

方程解算单元70，其用于求解所述方程组，得到所述目标位置坐标。

其中，所述磁信标产生的所述合成磁场信号包括所述磁信标中两根螺线管在所述目标位置分别产生的磁场信号的叠加。

这样，本实施例中的基于多磁信标的定位装置，利用多个磁信标在空间中产生不同频率的旋转磁场，通过测量目标位置的磁场特征量，获得目标分别相对各个磁信标的相对俯仰角，并形成几何约束，解算目标的位置。由于旋转磁场的频率较低，因此磁场信号具有较强的穿透障碍物能力，在复杂室内环境下受障碍物的影响较小，使得所述定位方法定位的精度高、稳定性好；在磁场的旋转过程中，磁场旋转面的特征矢量方向是不变的，能够抑制噪声、进一步提高定位的精度和稳定性，且不会有累积误差，有较强的穿透能力，能够适应多种复杂工作环境；且定位过程中只需要保证磁信标的规格和通入电流的幅值相同，而不需要事先计算磁信标中螺线管的磁矩，便能实现精确定位，且定位解算时不要求磁场数据的坐标系与磁信标一致，简化了定位流程。

其中，通过磁通门传感器20采集所述混合磁场信号，磁通门传感器20的分辨力高，测量弱磁场范围宽、可靠，能够直接测量磁场的分量和适于在速运动系统中使用，可有效的采集混合磁场信号。

可选的，所述信号提取单元30包括带通滤波器，将所述混合磁场信号输入不同通带的带通滤波器，提取每个所述磁信标对应的所述合成磁场信号。这样，可将每个磁信标对应的合成磁场信号提取出来。

可选的，所述信号提取单元30中，通过三角函数拟合提取每个所述磁信标对应的所述合成磁场信号。这样，可有效屏蔽干扰磁场的影响，进而提高定位的精度与可靠性。

可选的，所述第一计算单元40中，获取处于两个不同时刻的所述合成磁场信号，对处于两个不同时刻的所述合成磁场信号进行矢量叉乘，得到所述特征矢量。

可选的，所述方程解算单元70中，通过高斯牛顿法解算所述方程组。这样，能够进一步降低误差，提高定位精度；且与传统的通过几何算法解算方程组相比，高斯牛顿法计算简单、收敛速度快，可以提高定位的实时性。

可选的，所述方程解算单元70中，还可通过遗传算法、模拟退火算法等解算所述方程组。

如图10和图11所示，本实施例还提供一种基于多磁信标的定位系统，包括：

磁信标100，其由两根规格完全一样的螺线管正交排列组成，用于在目标位置产生旋转磁场；

信号发生器10，其用于向多个固定到已知位置的所述磁信标100输入不同频率的正弦信号；

还包括上述基于多磁信标的定位装置。

这样，本实施例中的基于多磁信标的定位系统，利用多个磁信标在空间中产生不同频率的旋转磁场，通过测量目标位置的磁场特征量，获得目标分别相对各个磁信标的相对俯仰角，并形成几何约束，解算目标的位置。由于旋转磁场的频率较低，因此磁场信号具有较强的穿透障碍物能力，在复杂室内环境下受障碍物的影响较小，使得所述定位方法定位的精度高、稳定性好；在磁场的旋转过程中，磁场旋转面的特征矢量方向是不变的，能够抑制噪声、进一步提高定位的精度和稳定性，且不会有累积误差，有较强的穿透能力，能够适应多种复杂工作环境；且定位过程中只需要保证磁信标的规格和通入电流的幅值相同，而不需要事先计算磁信标中螺线管的磁矩，便能实现精确定位，且定位解算时不要求磁场数据的坐标系与磁信标一致，简化了定位流程。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种基于多磁信标的定位方法，其特征在于，包括：

步骤b，采集多个磁信标在目标位置产生的混合磁场信号，其中，每个所述磁信标由不同频率的正弦信号激励；

步骤c，从所述混合磁场信号中提取每个所述磁信标在目标位置产生的对应的合成磁场信号；

步骤d，根据所述合成磁场信号计算所述磁信标的磁场旋转面的特征矢量；

步骤e，根据所述特征矢量计算所述目标位置与所述磁信标的中心的相对俯仰角；

步骤f，根据计算出的多个所述相对俯仰角，建立多个所述相对俯仰角与目标位置坐标之间的方程组；

步骤g，求解所述方程组，得到所述目标位置坐标。

2.根据权利要求1所述的基于多磁信标的定位方法，其特征在于，所述磁信标产生的所述合成磁场信号包括所述磁信标中两根螺线管在所述目标位置分别产生的磁场信号的叠加。

3.根据权利要求2所述的基于多磁信标的定位方法，其特征在于，所述步骤c中，从所述混合磁场信号中提取每个磁信标在目标位置产生的对应的合成磁场信号包括：将所述混合磁场信号输入不同通带的带通滤波器，提取每个所述磁信标对应的所述合成磁场信号。

4.根据权利要求2所述的基于多磁信标的定位方法，其特征在于，所述步骤c中，从所述混合磁场信号中提取每个磁信标在目标位置产生的对应的合成磁场信号包括：通过三角函数拟合提取每个所述磁信标对应的所述合成磁场信号。

5.根据权利要求3或4所述的基于多磁信标的定位方法，其特征在于，所述步骤d中，根据所述合成磁场信号计算所述磁信标的磁场旋转面的特征矢量包括：

获取处于两个不同时刻的所述合成磁场信号，对处于两个不同时刻的所述合成磁场信号进行矢量叉乘，得到所述特征矢量。

6.根据权利要求5所述的基于多磁信标的定位方法，其特征在于，所述步骤e中，根据所述特征矢量计算所述目标位置与所述磁信标的中心的相对俯仰角包括：

步骤e1，计算所述特征矢量与z轴方向的夹角α；

步骤e2，根据所述夹角α与所述相对俯仰角的关系式

计算所述相对俯仰角。

7.根据权利要求6所述的基于多磁信标的定位方法，其特征在于，所述步骤e2中，根据所述夹角α与所述相对俯仰角的关系式计算所述相对俯仰角包括：通过最小二乘拟合法解算所述关系式。

8.根据权利要求1-4任一所述的基于多磁信标的定位方法，其特征在于，所述步骤g中，求解所述方程组，得到所述目标位置坐标包括：通过高斯牛顿法解算所述方程组。

9.一种基于多磁信标的定位装置，其特征在于，包括：

磁通门传感器(20)，其用于采集多个磁信标在目标位置产生的混合磁场信号，其中，每个所述磁信标由不同频率的正弦信号激励；

信号提取单元(30)，其用于从所述混合磁场信号中提取每个磁信标在目标位置产生的对应的合成磁场信号；

第一计算单元(40)，其用于根据所述合成磁场信号计算所述磁信标的磁场旋转面的特征矢量；

第二计算单元(50)，其用于根据所述特征矢量计算所述目标位置与所述磁信标的中心的相对俯仰角；

方程建立单元(60)，其用于根据计算出的多个所述相对俯仰角，建立多个所述相对俯仰角与目标位置坐标之间的方程组；

方程解算单元(70)，其用于求解所述方程组，得到所述目标位置坐标。

10.一种基于多磁信标的定位系统，其特征在于，包括：

磁信标(100)，其由两根规格完全一样的螺线管正交排列组成，用于在目标位置产生旋转磁场；

信号发生器(10)，其用于向多个固定到已知位置的所述磁信标(100)输入不同频率的正弦信号；

还包括如权利要求9所述的基于多磁信标的定位装置。