CN112857361B - 多螺线管磁场信号的分离方法、装置、设备及可读存储介质 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种多螺线管磁场信号的分离方法、装置、设备及可读存储介质，包括：确定目标测量点的总磁场，以及确定所述目标测量点的背景磁场；基于所述总磁场和所述背景磁场确定所述总磁场中的第一螺线管叠加磁场，以及基于所述第一螺线管叠加磁场确定所述第一螺线管叠加磁场中的第一螺线管磁场；基于所述第一螺线管叠加磁场和所述第一螺线管磁场，确定所述目标测量点对应的第二螺线管叠加磁场；将所述第二螺线管叠加磁场作为所述第一螺线管叠加磁场，循环执行直至分离所述目标测量点对应的螺线管叠加磁场中的各个螺线管磁场。本发明可以分离出各个螺线管所产生的磁场信号，为基于多磁信标定位过程奠定了基础。
Description
技术领域
本发明涉及室内定位技术领域，尤其涉及一种多螺线管磁场信号的分离方法、装置、设备及可读存储介质。
背景技术
随着室内位置服务需求的不断提升使得室内定位技术发展迅速，如基于MEMS传感器的惯性导航，行人轨迹推算，基于无线信号的蓝牙、WiFi定位，基于磁场信号的地磁定位等定位技术。在上述的室内定位技术中，基于地磁信号的室内定位因为其信号源为地球固有的磁场而无需额外布置硬件设备，因而成本更低，并且由于地磁信号不受多径效应的影响，其精度也会更高。基于磁场的定位方法一般可分为三部分，磁场测量，磁场信号地图的建立和磁场匹配定位。其中，快速且准确地进行磁场测量是基于磁场匹配定位的关键。但是，传统的磁场测量技术的精确度低，导致基于磁场的定位方法的精确度低。
上述内容仅用于辅助理解本发明的技术方案，并不代表承认上述内容是现有技术。
发明内容
本发明的主要目的在于提供一种多螺线管磁场信号的分离方法、装置、设备及可读存储介质，旨在解决从磁强计所测的磁场中将多个磁信标的磁场信息分别分离出来的技术问题。
为实现上述目的，本发明提供一种多螺线管磁场信号的分离方法，所述多螺线管磁场信号的分离方法包括以下步骤：
确定目标测量点的总磁场，以及确定所述目标测量点的背景磁场，其中，所述总磁场包含螺线管叠加磁场和背景磁场，所述螺线管叠加磁场由螺线管磁场叠加而成；
基于所述总磁场和所述背景磁场确定所述总磁场中的第一螺线管叠加磁场，以及基于所述第一螺线管叠加磁场确定所述第一螺线管叠加磁场中的第一螺线管磁场；
基于所述第一螺线管叠加磁场和所述第一螺线管磁场，确定所述目标测量点对应的第二螺线管叠加磁场；
将所述第二螺线管叠加磁场作为所述第一螺线管叠加磁场，循环执行直至分离所述目标测量点对应的螺线管叠加磁场中的各个螺线管磁场。
可选地，所述基于所述总磁场和所述背景磁场确定所述总磁场中的第一螺线管叠加磁场，以及基于所述第一螺线管叠加磁场确定所述第一螺线管叠加磁场中的第一螺线管磁场的步骤包括：
将所述总磁场减去所述背景磁场，确定所述总磁场中的第一螺线管叠加磁场；
基于预设的第一时间窗口，对所述第一螺线管叠加磁场进行平滑处理，得到所述第一螺线管叠加磁场中的第一螺线管磁场，其中，所述第一时间窗口的时长为所述第一螺线管叠加磁场对应的各个交流电周期中第二大的周期的整数倍，且所述第一时间窗口的时长小于等于所述第一螺线管磁场对应的交流电周期的一半。
可选地，所述基于预设的第一时间窗口，对所述第一螺线管叠加磁场进行平滑处理，得到所述第一螺线管叠加磁场中的第一螺线管磁场的步骤包括：
基于预设的第一时间窗口，对所述第一螺线管叠加磁场进行平滑处理，得到第一螺线管磁场的最大值和最小值；
基于所述第一螺线管磁场的最大值和最小值，以及所述第一螺线管磁场对应的螺线管方波电压的响应时间，确定所述第一螺线管磁场的幅值；
基于所述第一螺线管磁场的幅值以及所述第一螺线管磁场的周期变化量，确定所述第一螺线管叠加磁场中的第一螺线管磁场。
可选地，所述确定所述目标测量点的背景磁场的步骤包括：
基于预设的第二时间窗口，对所述总磁场进行平滑处理，得到所述目标测量点对应的所述背景磁场，其中，所述第二时间窗口的时长为所述螺线管磁场对应的交流电周期中的最大周期的整数倍；
基于所述总磁场和所述背景磁场，确定所述目标测量点对应的第一螺线管叠加磁场。
可选地，所述确定目标测量点的总磁场的步骤包括：
选取螺线管周围空间中任意一点作为目标测量点；
通过磁强计对所述目标测量点的磁场信号进行测量，得到所述目标测量点的总磁场，其中，总磁场测量的时间长度大于所述螺线管叠加磁场对应的交流电周期中的最大周期。
可选地，所述将所述第二螺线管叠加磁场作为所述第一螺线管叠加磁场，循环执行直至分离所述目标测量点对应的螺线管叠加磁场中的各个螺线管磁场的步骤之后，还包括：
获取螺线管周围空间中的任意定位点，将所述任意定位点作为待定位点；
基于所述螺线管叠加磁场中的各个螺线管磁场，对所述待定位点进行定位。
可选地，各个螺线管通入方波型交流电，并给各个螺线管编号为1、2、3、...、n，各个螺线管对应的方波型交流电的周期分别为T1、T2、T3、...、Tn，其中，
i≥1，mi为大于1的整数。
此外，为实现上述目的，本发明还提供一种多螺线管磁场信号的分离装置，所述多螺线管磁场信号的分离装置包括：
第一确定模块，用于确定目标测量点的总磁场，以及确定所述目标测量点的背景磁场，其中，所述总磁场包含螺线管叠加磁场和背景磁场，所述螺线管叠加磁场由螺线管磁场叠加而成；
第二确定模块，用于基于所述总磁场和所述背景磁场确定所述总磁场中的第一螺线管叠加磁场，以及基于所述第一螺线管叠加磁场确定所述第一螺线管叠加磁场中的第一螺线管磁场；
第三确定模块，用于基于所述第一螺线管叠加磁场和所述第一螺线管磁场，确定所述目标测量点对应的第二螺线管叠加磁场；
循环模块，用于将所述第二螺线管叠加磁场作为所述第一螺线管叠加磁场，循环执行直至分离所述目标测量点对应的螺线管叠加磁场中的各个螺线管磁场。
此外，为实现上述目的，本发明还提供一种多螺线管磁场信号的分离设备，所述多螺线管磁场信号的分离设备包括：存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的多螺线管磁场信号的分离程序，所述多螺线管磁场信号的分离程序被所述处理器执行时实现如上述的多螺线管磁场信号的分离方法的步骤。
此外，为实现上述目的，本发明还提供一种可读存储介质，所述可读存储介质上存储有多螺线管磁场信号的分离程序，所述多螺线管磁场信号的分离程序被处理器执行时实现如上述的多螺线管磁场信号的分离方法的步骤。
本发明通过确定目标测量点的总磁场，以及确定所述目标测量点的背景磁场，其中，所述总磁场包含螺线管叠加磁场和背景磁场，所述螺线管叠加磁场由螺线管磁场叠加而成；基于所述总磁场和所述背景磁场确定所述总磁场中的第一螺线管叠加磁场，以及基于所述第一螺线管叠加磁场确定所述第一螺线管叠加磁场中的第一螺线管磁场；基于所述第一螺线管叠加磁场和所述第一螺线管磁场，确定所述目标测量点对应的第二螺线管叠加磁场；将所述第二螺线管叠加磁场作为所述第一螺线管叠加磁场，循环执行直至分离所述目标测量点对应的螺线管叠加磁场中的各个螺线管磁场。通过上述步骤，可以按照交流电周期由大到小的顺序依次分离出各个螺线管所产生的磁场信号，更便捷高效地以及精确地分离出各个螺线管所产生的磁场信号，为基于磁信标的定位技术奠定了基础。
附图说明
图1是本发明实施例方案涉及的硬件运行环境的多螺线管磁场信号的分离设备结构示意图；
图2为本发明多螺线管磁场信号的分离方法第一实施例的流程示意图；
图3为本发明多螺线管磁场信号的分离方法第二实施例的流程示意图；
图4为本发明多螺线管磁场信号的分离方法对应的一种示例方法的流程示意图。
本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
具体实施方式
应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
如图1所示，图1是本发明实施例方案涉及的硬件运行环境的多螺线管磁场信号的分离设备结构示意图。
本发明实施例多螺线管磁场信号的分离设备可以是PC，也可以是智能手机、平板电脑、电子书阅读器、MP3(Moving Picture Experts Group Audio Layer III，动态影像专家压缩标准音频层面3)播放器、MP4(Moving Picture Experts Group Audio Layer IV，动态影像专家压缩标准音频层面4)播放器、便携计算机等具有显示功能的可移动式终端设备。
如图1所示，该多螺线管磁场信号的分离设备可以包括：处理器1001，例如CPU，网络接口1004，用户接口1003，存储器1005，通信总线1002。其中，通信总线1002用于实现这些组件之间的连接通信。用户接口1003可以包括显示屏(Display)、输入单元比如键盘(Keyboard)，可选用户接口1003还可以包括标准的有线接口、无线接口。网络接口1004可选的可以包括标准的有线接口、无线接口(如WI-FI接口)。存储器1005可以是高速RAM存储器，也可以是稳定的存储器(non-volatile memory)，例如磁盘存储器。存储器1005可选的还可以是独立于前述处理器1001的存储装置。
可选地，多螺线管磁场信号的分离设备还可以包括摄像头、RF(Radio Frequency，射频)电路，传感器、音频电路、WiFi模块等等。其中，传感器比如光传感器、运动传感器以及其他传感器。具体地，光传感器可包括环境光传感器及接近传感器，其中，环境光传感器可根据环境光线的明暗来调节显示屏的亮度，接近传感器可在多螺线管磁场信号的分离设备移动到耳边时，关闭显示屏和/或背光。作为运动传感器的一种，重力加速度传感器可检测各个方向上(一般为三轴)加速度的大小，静止时可检测出重力的大小及方向，可用于识别多螺线管磁场信号的分离设备姿态的应用(比如横竖屏切换、相关游戏、磁力计姿态校准)、振动识别相关功能(比如计步器、敲击)等；当然，多螺线管磁场信号的分离设备还可配置陀螺仪、气压计、湿度计、温度计、红外线传感器等其他传感器，在此不再赘述。
本领域技术人员可以理解，图1中示出的多螺线管磁场信号的分离设备结构并不构成对多螺线管磁场信号的分离设备的限定，可以包括比图示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者不同的部件布置。
如图1所示，作为一种计算机存储介质的存储器1005中可以包括操作系统、网络通信模块、用户接口模块以及多螺线管磁场信号的分离程序。
在图1所示的多螺线管磁场信号的分离设备中，网络接口1004主要用于连接后台服务器，与后台服务器进行数据通信；用户接口1003主要用于连接客户端(用户端)，与客户端进行数据通信；而处理器1001可以用于调用存储器1005中存储的多螺线管磁场信号的分离程序。
在本实施例中，多螺线管磁场信号的分离设备包括：存储器1005、处理器1001及存储在所述存储器1005上并可在所述处理器1001上运行的多螺线管磁场信号的分离程序，其中，处理器1001调用存储器1005中存储的多螺线管磁场信号的分离程序时，并执行以下操作：
确定目标测量点的总磁场，以及确定所述目标测量点的背景磁场，其中，所述总磁场包含螺线管叠加磁场和背景磁场，所述螺线管叠加磁场由螺线管磁场叠加而成；
基于所述总磁场和所述背景磁场确定所述总磁场中的第一螺线管叠加磁场，以及基于所述第一螺线管叠加磁场确定所述第一螺线管叠加磁场中的第一螺线管磁场；
基于所述第一螺线管叠加磁场和所述第一螺线管磁场，确定所述目标测量点对应的第二螺线管叠加磁场；
将所述第二螺线管叠加磁场作为所述第一螺线管叠加磁场，循环执行直至分离所述目标测量点对应的螺线管叠加磁场中的各个螺线管磁场。
进一步地，处理器1001可以调用存储器1005中存储的多螺线管磁场信号的分离程序，还执行以下操作：
将所述总磁场减去所述背景磁场，确定所述总磁场中的第一螺线管叠加磁场；
基于预设的第一时间窗口，对所述第一螺线管叠加磁场进行平滑处理，得到所述第一螺线管叠加磁场中的第一螺线管磁场，其中，所述第一时间窗口的时长为所述第一螺线管叠加磁场对应的各个交流电周期中第二大的周期的整数倍，且所述第一时间窗口的时长小于等于所述第一螺线管磁场对应的交流电周期的一半。
进一步地，处理器1001可以调用存储器1005中存储的多螺线管磁场信号的分离程序，还执行以下操作：
基于预设的第一时间窗口，对所述第一螺线管叠加磁场进行平滑处理，得到第一螺线管磁场的最大值和最小值；
基于所述第一螺线管磁场的最大值和最小值，以及所述第一螺线管磁场对应的螺线管方波电压的响应时间，确定所述第一螺线管磁场的幅值；
基于所述第一螺线管磁场的幅值以及所述第一螺线管磁场的周期变化量，确定所述第一螺线管叠加磁场中的第一螺线管磁场。
进一步地，处理器1001可以调用存储器1005中存储的多螺线管磁场信号的分离程序，还执行以下操作：
基于预设的第二时间窗口，对所述总磁场进行平滑处理，得到所述目标测量点对应的所述背景磁场，其中，所述第二时间窗口的时长为所述螺线管磁场对应的交流电周期中的最大周期的整数倍；
基于所述总磁场和所述背景磁场，确定所述目标测量点对应的第一螺线管叠加磁场。
进一步地，处理器1001可以调用存储器1005中存储的多螺线管磁场信号的分离程序，还执行以下操作：
选取螺线管周围空间中任意一点作为目标测量点；
通过磁强计对所述目标测量点的磁场信号进行测量，得到所述目标测量点的总磁场。
进一步地，处理器1001可以调用存储器1005中存储的多螺线管磁场信号的分离程序，还执行以下操作：
获取螺线管周围空间中的任意定位点，将所述任意定位点作为待定位点；
基于所述螺线管叠加磁场中的各个螺线管磁场，对所述待定位点进行定位。
本发明还提供一种多螺线管磁场信号的分离方法，参照图2，图2为本发明多螺线管磁场信号的分离方法第一实施例的流程示意图。
在本实施例中，该多螺线管磁场信号的分离方法包括以下步骤：
步骤S10，确定目标测量点的总磁场，以及确定所述目标测量点的背景磁场，其中，所述总磁场包含螺线管叠加磁场和背景磁场，所述螺线管叠加磁场由螺线管磁场叠加而成；
在本实施例中，螺线管为圆形螺线管，首先绕制n个圆形螺线管，螺线管半径取决于实际应用场景，可以按照需求进行设置，螺线管的半径在本实施例中不作限定。进一步地，若实际应用场景为面积较大的室内空间，则螺线管半径设置大一些，螺线管匝数也绕多一些。之后，再给各个圆形螺线管通入方波型交流电，由通电后的圆形螺线管形成螺线管叠加场。给各个螺线管编号为1、2、3、...、n，各个螺线管对应的方波型交流电的周期分别为T1、T2、T3、...、Tn，其中，
n-1≥i≥1，Ti+1为第i+1个螺线管所通的交流电周期，Ti为第i个螺线管所通的交流电周期，mi为大于1的整数。
选择在所需测量的室内某一点作为目标测量点，通过磁场测量设备测量在该目标测量点的总磁场；测量得到目标测量点的总磁场后，根据总磁场确定目标测量点的背景磁场。其中，在计算中总磁场以磁场测量设备测量到的总磁场矢量表示。总磁场包含螺线管叠加磁场和背景磁场，即总磁场由所有螺线管在该点产生的螺线管叠加磁场与背景磁场叠加而成。螺线管叠加磁场由各个螺线管通电后所产生的磁场叠加而成，即螺线管叠加磁场为所有的螺线管磁场叠加而成的磁场，背景磁场为地磁场和由空间附近的铁磁材料、导线、电子设备等产生的磁场的矢量叠加而成的、不包含由螺线管产生的磁场矢量，磁场测量设备在该目标测量点测量总磁场的时间应大于各个螺线管所通交流电周期中的最大周期，磁场测量设备可以是磁场计。
步骤S20，基于所述总磁场和所述背景磁场确定所述总磁场中的第一螺线管叠加磁场，以及基于所述第一螺线管叠加磁场确定所述第一螺线管叠加磁场中的第一螺线管磁场；
在本实施例中，在确定目标测量点的总磁场和背景磁场后，根据总磁场和背景磁场，可以计算得到该目标测量点除背景磁场之外的螺线管叠加磁场，再将总磁场中除背景磁场之外的螺线管叠加磁场作为第一螺线管叠加磁场，其中，螺线管叠加磁场由各个螺线管通电后所产生的磁场叠加而成，即螺线管磁场叠加而成的磁场。具体的，将总磁场减去背景磁场，得到该目标测量点除背景磁场之外的螺线管叠加磁场。之后，再根据第一螺线管叠加磁场确定第一螺线管叠加磁场中的第一螺线管磁场，其中，第一螺线管磁场为第一螺线管叠加磁场中周期最大的螺线管交流电对应的螺线管磁场。
步骤S30，基于所述第一螺线管叠加磁场和所述第一螺线管磁场，确定所述目标测量点对应的第二螺线管叠加磁场；
在本实施例中，根据第一螺线管叠加磁场计算得到第一螺线管叠加磁场中的第一螺线管磁场后，将第一螺线管叠加磁场减去第一螺线管磁场，得到在该目标测量点对应的第二螺线管叠加磁场，即：将第一螺线管叠加磁场减去第一螺线管叠加磁场中周期最大的螺线管交流电对应的螺线管磁场(第一螺线管磁场)，得到在该目标测量点对应的第二螺线管叠加磁场。其中，第二螺线管叠加磁场为第一螺线管叠加磁场中除周期最大的螺线管交流电对应的螺线管磁场之外的螺线管叠加磁场。
步骤S40，将所述第二螺线管叠加磁场作为所述第一螺线管叠加磁场，循环执行直至分离所述目标测量点对应的螺线管叠加磁场中的各个螺线管磁场。
在本实施例中，在计算得到第一螺线管叠加磁场中除周期最大的螺线管交流电对应的螺线管磁场之外的螺线管叠加磁场(第二螺线管叠加磁场)之后，将第二螺线管叠加磁场作为第一螺线管叠加磁场，循环执行所述基于所述第一螺线管叠加磁场确定所述第一螺线管叠加磁场中的第一螺线管磁场，以及基于所述第一螺线管叠加磁场和所述第一螺线管磁场，确定所述目标测量点对应的第二螺线管叠加磁场，以及将所述第二螺线管叠加磁场作为所述第一螺线管叠加磁场的步骤，直至分离目标测量点对应的螺线管叠加磁场中的各个螺线管磁场，最终可以得到螺线管叠加磁场中的各个螺线管磁场的磁场量。
为了便于理解，提出一种具体实施例如下：
例如，可以参考图4，设置三个圆形通电螺线管a、b、c，分别对其通周期为T、2T、4T的方波交流电。在设置好螺线管装置的室内某一点用磁强计进行长时间(至少4T)的磁场测量获得叠加场Bt，设置时间窗口为4T的整数倍进行平滑滤波，得到室内该点的背景磁场Bn。用测得的螺线管磁场与背景场的叠加场Bt减去背景场Bn，得到只有三个螺线管的叠加磁场B3。再取时长为2T的时间窗口，对B3进行平滑处理，取平滑后的最大值与最小值之差的一半，记为参数Bc；在方波型电压从正到负或者从负到正进行切换时，设螺线管中的电流从上一次稳恒状态过度到下一次稳恒状态所需的时间为τ1且螺线管对应于方波型电压产生的磁场近似为梯形，则螺线管c在该点产生的磁场值为Bc乘以
以4T为周期，用所得的螺线管c在该点的磁场幅值重构一个螺线管响应时间为τ1的梯形磁场，再将其从B3中分离得到螺线管a和b在该点产生的磁场的叠加场B2。取T整倍数的时间窗口对B2进行平滑处理，去除掉螺线管a所产生的磁场；取B2最大值与最小值之差的一半，记为参数Bb；设该螺线管电流上一次稳恒状态过度到下一次稳恒状态所需的时间为τ2，则螺线管b在该点产生的磁场为Bb乘以
从B2的最大值和最小值所在的时间及螺线管b在该点产生的磁场幅度可重构出螺线管b的梯形磁场；将从B2中剔除后便得到了螺线管a所对应的梯形磁场；取梯形磁场的最大值与最小值的一半，作为螺线管a在该点产生的磁场。于是，通过以上步骤，实现了将各个螺线管在空间某点产生的磁场从磁强计所测磁场中分离开来。
本实施例提出的多螺线管磁场信号的分离方法，通过确定目标测量点的总磁场，以及确定所述目标测量点的背景磁场，其中，所述总磁场包含螺线管叠加磁场和背景磁场，所述螺线管叠加磁场由螺线管磁场叠加而成；基于所述总磁场和所述背景磁场确定所述总磁场中的第一螺线管叠加磁场，以及基于所述第一螺线管叠加磁场确定所述第一螺线管叠加磁场中的第一螺线管磁场；基于所述第一螺线管叠加磁场和所述第一螺线管磁场，确定所述目标测量点对应的第二螺线管叠加磁场；将所述第二螺线管叠加磁场作为所述第一螺线管叠加磁场，循环执行直至分离所述目标测量点对应的螺线管叠加磁场中的各个螺线管磁场。通过上述步骤，可以按照交流电周期由大到小的顺序依次分离出各个螺线管所产生的磁场信号，更便捷高效地以及精确地分离出各个螺线管所产生的磁场信号，为基于磁信标的定位技术奠定了基础。
基于第一实施例，提出本发明多螺线管磁场信号的分离方法的第二实施例，参照图3，在本实施例中，步骤S20包括：
步骤S21，将所述总磁场减去所述背景磁场，确定所述总磁场中的第一螺线管叠加磁场；
步骤S22，基于预设的第一时间窗口，对所述第一螺线管叠加磁场进行平滑处理，得到所述第一螺线管叠加磁场中的第一螺线管磁场，其中，所述第一时间窗口的时长为所述第一螺线管叠加磁场对应的各个交流电周期中第二大的周期的整数倍，且所述第一时间窗口的时长小于等于所述第一螺线管磁场对应的交流电周期的一半。
在本实施例中，总磁场包含螺线管叠加磁场和背景磁场，在确定目标测量点的总磁场和背景磁场后，将总磁场减去背景磁场，得到总磁场中除背景磁场之外的磁场即螺线管叠加磁场，再将总磁场中除背景磁场之外的螺线管叠加磁场作为第一螺线管叠加磁场，其中，螺线管叠加磁场为由各个螺线管通电后所产生的磁场叠加而成，即螺线管叠加磁场为所有的螺线管磁场叠加而成的磁场。之后，再根据预设的第一时间窗口，对第一螺线管叠加磁场进行平滑处理，得到第一螺线管叠加磁场中的第一螺线管磁场，其中，第一螺线管磁场为第一螺线管叠加磁场中周期最大的螺线管交流电对应的螺线管磁场。
本实施例中，通过设定第一时间窗口对第一螺线管叠加磁场进行平滑处理，可以对第一螺线管叠加磁场进行滤波，从而将第一螺线管叠加磁场中最大周期的螺线管交流电对应的螺线管磁场(第一螺线管磁场)从第一螺线管叠加磁场中分离出来。可以理解的是，对第一螺线管叠加磁场进行平滑处理后得到第一螺线管磁场后，再从第一螺线管叠加磁场中减去第一螺线管磁场，得到第二螺线管叠加磁场，那么第二螺线管叠加磁场中周期最大的螺线管交流电对应的螺线管磁场等同于第一螺线管叠加磁场中周期第二大的螺线管交流电对应的螺线管磁场，因此，第一时间窗口的时长也为第二螺线管叠加磁场对应的各个交流电周期中最大的周期的整数倍。
具体地，取一个预设的第一时间窗口，第一时间窗口的时长为T，假设第一螺线管叠加磁场中周期第二大的螺线管交流电对应的螺线管磁场以及螺线管编号为n-1，第一螺线管叠加磁场中周期最大的螺线管交流电对应的螺线管磁场以及螺线管编号为n，假设第一螺线管叠加磁场为Bn，第一时间窗口T满足以下条件：(1)T为编号n-1的螺线管所通交流电周期Tn-1的整数倍，(2)T≤0.5Tn，其中，Tn为编号n的螺线管所通交流电周期。对第一螺线管叠加磁场进行平滑处理，即采用时长为T的时间窗口对Bn做平滑处理，剔除掉编号为1至n-1的螺线管所产生的磁场，得到第二螺线管叠加磁场Bn-1。
进一步地，所述基于预设的第一时间窗口，对所述第一螺线管叠加磁场进行平滑处理，得到所述第一螺线管叠加磁场中的第一螺线管磁场的步骤包括：
步骤S221，基于预设的第一时间窗口，对所述第一螺线管叠加磁场进行平滑处理，得到第一螺线管磁场的最大值和最小值；
步骤S222，基于所述第一螺线管磁场的最大值和最小值，以及所述第一螺线管磁场对应的螺线管方波电压的响应时间，确定所述第一螺线管磁场的幅值；
步骤S223，基于所述第一螺线管磁场的幅值以及所述第一螺线管磁场的周期变化量，确定所述第一螺线管叠加磁场中的第一螺线管磁场。
在本实施例中，根据预设的第一时间窗口，对第一螺线管叠加磁场进行平滑处理，得到第一螺线管磁场的最大值和最小值，其中，第一螺线管磁场为第一螺线管叠加磁场中周期最大的螺线管交流电对应的螺线管磁场。之后，根据第一螺线管磁场的最大值和最小值，以及第一螺线管磁场对应的螺线管方波电压的响应时间，计算第一螺线管磁场的幅值，具体地，计算第一螺线管磁场的最大值和最小值之差，再计算最大值和最小值之差的一半，然后乘以一个与螺线管方波电压的响应时间相关的系数从而得到第一螺线管磁场的幅值。之后根据第一螺线管磁场的幅值以及第一螺线管磁场的周期变化量，重构出第一螺线管叠加磁场中的第一螺线管磁场，其中，分析第一螺线管磁场的周期性变化规律，可以得到第一螺线管磁场的周期变化量；响应时间为螺线管磁场从负的最大值(即最小值)过度到正的最大值(即最大值)所需的时间，响应时间约0.2s。
进一步地，所述确定所述目标测量点的背景磁场的步骤包括：
步骤S11，基于预设的第二时间窗口，对所述总磁场进行平滑处理，得到所述目标测量点对应的所述背景磁场，其中，所述第二时间窗口的时长为所述螺线管磁场对应的交流电周期中的最大周期的整数倍；
步骤S12，基于所述总磁场和所述背景磁场，确定所述目标测量点对应的第一螺线管叠加磁场。
在本实施例中，得到目标测量点的总磁场后，取所有螺线管中所通交流电的交流电周期中最大周期的整数倍作为第二时间窗口，根据预设的第二时间窗口，对总磁场进行平滑处理，可以对总磁场进行滤波，从而将背景磁场从总磁场中分离出来，得到总磁场中的背景磁场，其中，第二时间窗口的时长为螺线管磁场对应的交流电周期中的最大周期的整数倍。
进一步地，所述确定目标测量点的总磁场的步骤包括：
选取螺线管周围空间中任意一点作为目标测量点；通过磁强计对所述目标测量点的磁场信号进行测量，得到所述目标测量点的总磁场，其中，总磁场测量的时间长度大于螺线管叠加磁场对应的交流电周期中的最大周期。即，选择在所需测量的室内任意一点作为目标测量点，通过磁强计测量在该目标测量点的总磁场。
进一步地，所述将所述第二螺线管叠加磁场作为所述第一螺线管叠加磁场，循环执行直至分离所述目标测量点对应的螺线管叠加磁场中的各个螺线管磁场的步骤之后，还包括：
步骤S50，获取螺线管周围空间的任意定位点，将所述任意定位点作为待定位点；
步骤S60，基于所述螺线管叠加磁场中的各个螺线管磁场，对所述待定位点进行定位。
在本实施例中提出分离多螺线管磁场的应用场景，在分离各个螺线管磁场后，可以对螺线管所在的环境内选取任意定位点作为待定位点，从而可以根据螺线管叠加磁场中的各个螺线管磁场，计算待定位点对于各个螺线管磁场的衰减量，并根据待定位点对于各个螺线管磁场的衰减量确定待定位点与各个螺线管的距离，从而实现对待定位点进行定位。
本实施例提出的多螺线管磁场信号的分离方法，通过将所述总磁场减去所述背景磁场，确定所述总磁场中的第一螺线管叠加磁场；基于预设的第一时间窗口，对所述第一螺线管叠加磁场进行平滑处理，得到所述第一螺线管叠加磁场中的第一螺线管磁场，其中，所述第一时间窗口的时长为所述第一螺线管叠加磁场对应的交流电周期中的第二大周期的整数倍，且所述第一时间窗口的时长小于等于所述第一螺线管磁场对应的交流电周期的一半。本实施例中，通过设定第一时间窗口对第一螺线管叠加磁场进行平滑处理，可以对第一螺线管叠加磁场进行滤波，从而将第一螺线管叠加磁场中最大周期的螺线管交流电对应的螺线管磁场(第一螺线管磁场)从第一螺线管叠加磁场中分离出来。
此外，本发明实施例还提出一种多螺线管磁场信号的分离装置，该多螺线管磁场信号的分离装置包括：
第一确定模块，用于确定目标测量点的总磁场，以及确定所述目标测量点的背景磁场，其中，所述总磁场包含螺线管叠加磁场和背景磁场，所述螺线管叠加磁场由螺线管磁场叠加而成；
第二确定模块，用于基于所述总磁场和所述背景磁场确定所述总磁场中的第一螺线管叠加磁场，以及基于所述第一螺线管叠加磁场确定所述第一螺线管叠加磁场中的第一螺线管磁场；
第三确定模块，用于基于所述第一螺线管叠加磁场和所述第一螺线管磁场，确定所述目标测量点对应的第二螺线管叠加磁场；
循环模块，用于将所述第二螺线管叠加磁场作为所述第一螺线管叠加磁场，循环执行直至分离所述目标测量点对应的螺线管叠加磁场中的各个螺线管磁场。
进一步地，所述第二确定模块，还用于：
将所述总磁场减去所述背景磁场，确定所述总磁场中的第一螺线管叠加磁场；
基于预设的第一时间窗口，对所述第一螺线管叠加磁场进行平滑处理，得到所述第一螺线管叠加磁场中的第一螺线管磁场，其中，所述第一时间窗口的时长为所述第一螺线管叠加磁场对应的各个交流电周期中第二大的周期的整数倍，且所述第一时间窗口的时长小于等于所述第一螺线管磁场对应的交流电周期的一半。
进一步地，所述第二确定模块，还用于：
基于预设的第一时间窗口，对所述第一螺线管叠加磁场进行平滑处理，得到第一螺线管磁场的最大值和最小值；
基于所述第一螺线管磁场的最大值和最小值，以及所述第一螺线管磁场对应的螺线管方波电压的响应时间，确定所述第一螺线管磁场的幅值；
基于所述第一螺线管磁场的幅值以及所述第一螺线管磁场的周期变化量，确定所述第一螺线管叠加磁场中的第一螺线管磁场。
进一步地，所述第一确定模块，还用于：
基于预设的第二时间窗口，对所述总磁场进行平滑处理，得到所述目标测量点对应的所述背景磁场，其中，所述第二时间窗口的时长为所述螺线管磁场对应的交流电周期中的最大周期的整数倍；
基于所述总磁场和所述背景磁场，确定所述目标测量点对应的第一螺线管叠加磁场。
进一步地，所述第一确定模块，还用于：
选取螺线管周围空间中的任意一点作为目标测量点；
通过磁强计对所述目标测量点的磁场信号进行测量，得到所述目标测量点的总磁场，其中，总磁场测量的时间长度大于所述螺线管叠加磁场对应的交流电周期中的最大周期。
进一步地，所述多螺线管磁场信号的分离装置还包括定位模块，所述定位模块用于：
获取螺线管周围空间中的任意定位点，将所述任意定位点作为待定位点；
基于所述螺线管叠加磁场中的各个螺线管磁场，对所述待定位点进行定位。
此外，本发明实施例还提出一种可读存储介质，所述可读存储介质上存储有多螺线管磁场信号的分离程序，所述多螺线管磁场信号的分离程序被处理器执行时实现如上述中任一项所述的多螺线管磁场信号的分离方法的步骤。
本发明可读存储介质具体实施例与上述多螺线管磁场信号的分离方法的各实施例基本相同，在此不再详细赘述。
需要说明的是，在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者系统不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者系统所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括该要素的过程、方法、物品或者系统中还存在另外的相同要素。
上述本发明实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。
通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到上述实施例方法可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件，但很多情况下前者是更佳的实施方式。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在如上所述的一个存储介质(如ROM/RAM、磁碟、光盘)中，包括若干指令用以使得一台终端设备(可以是手机，计算机，服务器，空调器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述的方法。
以上仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。
Claims (8)
1.一种多螺线管磁场信号的分离方法，其特征在于，所述多螺线管磁场信号的分离方法包括以下步骤：
确定目标测量点的总磁场，以及确定所述目标测量点的背景磁场，其中，所述总磁场包含螺线管叠加磁场和背景磁场，所述螺线管叠加磁场由螺线管磁场叠加而成；
将所述总磁场减去所述背景磁场，确定所述总磁场中的第一螺线管叠加磁场；
基于预设的第一时间窗口，对所述第一螺线管叠加磁场进行平滑处理，得到第一螺线管磁场的最大值和最小值，其中，所述第一时间窗口的时长为所述第一螺线管叠加磁场对应的各个交流电周期中第二大的周期的整数倍，且所述第一时间窗口的时长小于等于所述第一螺线管磁场对应的交流电周期的一半；
基于所述第一螺线管磁场的最大值和最小值，以及所述第一螺线管磁场对应的螺线管方波电压的响应时间，确定所述第一螺线管磁场的幅值；
基于所述第一螺线管磁场的幅值以及所述第一螺线管磁场的周期变化量，确定所述第一螺线管叠加磁场中的第一螺线管磁场；
基于所述第一螺线管叠加磁场和所述第一螺线管磁场，确定所述目标测量点对应的第二螺线管叠加磁场；
将所述第二螺线管叠加磁场作为所述第一螺线管叠加磁场，循环执行直至分离所述目标测量点对应的螺线管叠加磁场中的各个螺线管磁场。
2.如权利要求1所述的多螺线管磁场信号的分离方法，其特征在于，所述确定所述目标测量点的背景磁场的步骤包括：
基于预设的第二时间窗口，对所述总磁场进行平滑处理，得到所述目标测量点对应的所述背景磁场，其中，所述第二时间窗口的时长为所述螺线管磁场对应的交流电周期中的最大周期的整数倍；
基于所述总磁场和所述背景磁场，确定所述目标测量点对应的第一螺线管叠加磁场。
3.如权利要求1所述的多螺线管磁场信号的分离方法，其特征在于，所述确定目标测量点的总磁场的步骤包括：
选取螺线管周围空间中任意一点作为目标测量点；
通过磁强计对所述目标测量点的磁场信号进行测量，得到所述目标测量点的总磁场，其中，总磁场测量的时间长度大于所述螺线管叠加磁场对应的交流电周期中的最大周期。
4.如权利要求1所述的多螺线管磁场信号的分离方法，其特征在于，所述将所述第二螺线管叠加磁场作为所述第一螺线管叠加磁场，循环执行直至分离所述目标测量点对应的螺线管叠加磁场中的各个螺线管磁场的步骤之后，还包括：
获取螺线管周围空间中的任意定位点，将所述任意定位点作为待定位点；
基于所述螺线管叠加磁场中的各个螺线管磁场，对所述待定位点进行定位。
5.如权利要求1至4任一项所述的多螺线管磁场信号的分离方法，其特征在于，各个螺线管通入方波型交流电，并给各个螺线管编号为1、2、3、...、n，各个螺线管对应的方波型交流电的周期分别为T1、T2、T3、...、Tn，其中，
mi为大于1的整数。
6.一种多螺线管磁场信号的分离装置，其特征在于，所述多螺线管磁场信号的分离装置包括：
第一确定模块，用于确定目标测量点的总磁场，以及确定所述目标测量点的背景磁场，其中，所述总磁场包含螺线管叠加磁场和背景磁场，所述螺线管叠加磁场由螺线管磁场叠加而成；
第二确定模块，用于基于所述总磁场和所述背景磁场确定所述总磁场中的第一螺线管叠加磁场，以及基于所述第一螺线管叠加磁场确定所述第一螺线管叠加磁场中的第一螺线管磁场；
第三确定模块，用于基于所述第一螺线管叠加磁场和所述第一螺线管磁场，确定所述目标测量点对应的第二螺线管叠加磁场；
循环模块，用于将所述第二螺线管叠加磁场作为所述第一螺线管叠加磁场，循环执行直至分离所述目标测量点对应的螺线管叠加磁场中的各个螺线管磁场；
所述第二确定模块，还用于将所述总磁场减去所述背景磁场，确定所述总磁场中的第一螺线管叠加磁场；基于预设的第一时间窗口，对所述第一螺线管叠加磁场进行平滑处理，得到第一螺线管磁场的最大值和最小值，其中，所述第一时间窗口的时长为所述第一螺线管叠加磁场对应的各个交流电周期中第二大的周期的整数倍，且所述第一时间窗口的时长小于等于所述第一螺线管磁场对应的交流电周期的一半；基于所述第一螺线管磁场的最大值和最小值，以及所述第一螺线管磁场对应的螺线管方波电压的响应时间，确定所述第一螺线管磁场的幅值；基于所述第一螺线管磁场的幅值以及所述第一螺线管磁场的周期变化量，确定所述第一螺线管叠加磁场中的第一螺线管磁场。
7.一种多螺线管磁场信号的分离设备，其特征在于，所述多螺线管磁场信号的分离设备包括：存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的多螺线管磁场信号的分离程序，所述多螺线管磁场信号的分离程序被所述处理器执行时实现如权利要求1至5中任一项所述的多螺线管磁场信号的分离方法的步骤。
8.一种可读存储介质，其特征在于，所述可读存储介质上存储有多螺线管磁场信号的分离程序，所述多螺线管磁场信号的分离程序被处理器执行时实现如权利要求1至5中任一项所述的多螺线管磁场信号的分离方法的步骤。
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