一种三维定位方法及系统技术方案

本发明专利技术涉及一种三维定位方法及系统，其中该方法包括：步骤1，通过球体接收装置接收信号波，使以目标信号源为圆心形成的球体信号波与所述球体接收装置相交形成唯一的圆形；步骤2，以球体接收装置的圆心为原点建立空间三维坐标系，通过相交圆形的坐标，确定目标信号源的坐标。本发明专利技术通过被动接收单波源信号，经数学模型计算后得出波源三维坐标位置。本发明专利技术可应用于航空航天领域、人工智能领域、地震监测领域的三维定位。

A 3D positioning method and system

The invention relates to a three-dimensional positioning method and a system, wherein the method comprises: step 1, receiving a signal wave through a sphere receiving device, making a sphere signal wave formed with a target signal source as a circle intersect with the sphere receiving device to form a unique circle; step 2, establishing a space with the center of the sphere receiving device as the origin; The coordinates of the target signal source are determined by intersecting the circular coordinates in the three-dimensional coordinate system. The invention receives a single wave source signal passively, and obtains the three-dimensional coordinate position of the wave source after calculating the mathematical model. The invention can be applied to three dimensional positioning in the field of aerospace, artificial intelligence and earthquake monitoring.

【技术实现步骤摘要】
一种三维定位方法及系统
本专利技术属于波源信号定位
，尤其涉及一种三维定位方法及系统。
技术介绍
声呐的应用已经很广泛，但其几乎是主动式二维定位的应用，难以满足航空航天、人工智能、地震监测等领域的需求。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种三维定位方法及系统，通过被动接收单波源信号，经数学模型计算后得出波源三维坐标位置。本专利技术提供了一种三维定位方法，包括：步骤1，通过球体接收装置接收信号波，使以目标信号源为圆心形成的球体信号波与球体接收装置相交形成唯一的圆形；步骤2，以球体接收装置的圆心为原点建立空间三维坐标系，通过相交圆形的坐标，确定目标信号源的坐标。进一步地，步骤2具体包括：在波源信号传到球体接收装置的圆心时信号收集闭锁，将信号点坐标反馈；取一信号点与其他信号点求距离并对比，得出距离最大的另一点，该点即为相交圆上一点；同理进行，得到相交圆上三个点；取其中两点求其中垂线函数，同理再取两个点得到中垂线函数；求两中垂线函数交点，此点即为相交圆形的圆心；求圆心点与信号点的最大距离点，设为A点，其相对圆心的对称点设为B点；以上计算重复进行，以A、B距离最大的结果为准；将A、B两点的中心点确定为目标信号源的方向向量；设球体接收装置的圆心为坐标原点O，分别作线段AB、AO的垂直平分线，将两垂直平分线的交点C确定为目标信号源位置，并求取线段CO的距离；根据目标信号源的方向向量及线段CO的距离换算得出目标信号源的直角坐标。本专利技术还提供了一种三维定位系统，包括：球体接收装置，用于接收信号波，使以目标信号源为圆心形成的球体信号波与所述球体接收装置相交形成唯一的圆形；三维定位装置，用于以球体接收装置的圆心为原点建立空间三维坐标系，通过相交圆形的坐标，确定目标信号源的坐标。进一步地，该三维定位装置具体用于：在波源信号传到球体接收装置的圆心时信号收集闭锁，将信号点坐标反馈；取一信号点与其他信号点求距离并对比，得出距离最大的另一点，该点即为相交圆上一点；同理进行，得到相交圆上三个点；取其中两点求其中垂线函数，同理再取两个点得到中垂线函数；求两中垂线函数交点，此点即为相交圆形的圆心；求圆心点与信号点的最大距离点，设为A点，其相对圆心的对称点设为B点；以上计算重复进行，以A、B距离最大的结果为准；将A、B两点的中心点确定为目标信号源的方向向量；设球体接收装置的圆心为坐标原点O，分别作线段AB、AO的垂直平分线，将两垂直平分线的交点C确定为目标信号源位置，并求取线段CO的距离；根据目标信号源的方向向量及线段CO的距离换算得出目标信号源的直角坐标。借由上述方案，通过三维定位方法及系统，被动接收单波源信号，经数学模型计算后得出波源三维坐标位置。该方法可应用于航空航天领域、人工智能领域、地震监测领域的三维定位。上述说明仅是本专利技术技术方案的概述，为了能够更清楚了解本专利技术的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本专利技术的较佳实施例并配合附图详细说明如后。附图说明图1是本专利技术的原理示意图；图2是本专利技术中由ABC三点确定的截面图。具体实施方式下面结合附图和实施例，对本专利技术的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本专利技术，但不用来限制本专利技术的范围。本实施例提供了一种三维定位方法，其原理如图1所示，球体1是接收装置，球体2是信号波。两个球体相交，交点组成一个圆形3。如果在空间设置第三参考点，如球体1的圆心，使球体2过球体1的圆心，则交点组成的圆是唯一的。换言之，以球体1的圆心为原点建立空间三维坐标系，只要知道相交圆形的坐标，就能唯一确定出球体2的圆心，即目标信号源的坐标。该三维定位方法，通过被动接收单波源信号，经数学模型计算后得出波源三维坐标位置。计算方法如下：参图2所示，图2为ABC三点确定的截面图。在波源信号传到球体1的圆心时信号收集闭锁，将信号点坐标反馈。取一信号点与其他信号点求距离并对比，得出距离最大的另一点，该点即为相交圆上一点；同理进行，得到相交圆上三个点。取其中两点求其中垂线函数，同理再取两个得到中垂线函数。求两中垂线函数交点，此点为相交圆形的圆心。求圆心点与信号点的最大距离点，设为A点，其相对圆心的对称点设为B点。以上计算可重复进行，以A、B距离最大的结果为准。确定A，B两点后，它们的中心点即为信号源的方向向量，接着，只要求出到信号源的距离，就能换算出信号源的直角坐标。如图2所示，A，B为确定坐标，O为坐标原点，CD，CO分别为AO，AB的垂直平分线，C即为信号源，故线段CO为所求。在三角形OAE和三角形OCD中，角AOE=角COD，角ODC=角OEA=90度，故CO=AO*DO/EO(三角形相似原理)。知道信号源的方向向量和距离，便能换算出其在直角坐标系中的坐标位置。本实施例还提供了一种三维定位系统，包括：球体接收装置，用于接收信号波，使以目标信号源为圆心形成的球体信号波与所述球体接收装置相交形成唯一的圆形；三维定位装置，用于以球体接收装置的圆心为原点建立空间三维坐标系，通过相交圆形的坐标，确定目标信号源的坐标。该三维定位装置具体用于：在波源信号传到球体接收装置的圆心时信号收集闭锁，将信号点坐标反馈。取一信号点与其他信号点求距离并对比，得出距离最大的另一点，该点即为相交圆上一点；同理进行，得到相交圆上三个点。取其中两点求其中垂线函数，同理再取两个得到中垂线函数。求两中垂线函数交点，此点为相交圆形的圆心。求圆心点与信号点的最大距离点，设为A点，其相对圆心的对称点设为B点。以上计算可重复进行，以A、B距离最大的结果为准。将A、B两点的中心点确定为目标信号源的方向向量；设球体接收装置的圆心为坐标原点O，分别作线段AB、AO的垂直平分线，将两垂直平分线的交点C确定为目标信号源位置，并求取线段CO的距离；根据目标信号源的方向向量及线段CO的距离换算得出目标信号源的直角坐标。本实施例提供的三维定位方法及系统具体如下技术效果：1）三维定位较二维定位更能满足航空航天、人工智能、地震监测等领域的需求。2）本专利技术为被动式接收，较主动式更加节省能量，也可避免造成声波污染。以上所述仅是本专利技术的优选实施方式，并不用于限制本专利技术，应当指出，对于本
的普通技术人员来说，在不脱离本专利技术技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变型，这些改进和变型也应视为本专利技术的保护范围。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种三维定位方法，其特征在于，包括：步骤1，通过球体接收装置接收信号波，使以目标信号源为圆心形成的球体信号波与所述球体接收装置相交形成唯一的圆形；步骤2，以球体接收装置的圆心为原点建立空间三维坐标系，通过相交圆形的坐标，确定目标信号源的坐标。

【技术特征摘要】
1.一种三维定位方法，其特征在于，包括：步骤1，通过球体接收装置接收信号波，使以目标信号源为圆心形成的球体信号波与所述球体接收装置相交形成唯一的圆形；步骤2，以球体接收装置的圆心为原点建立空间三维坐标系，通过相交圆形的坐标，确定目标信号源的坐标。2.根据权利要求1所述的一种三维定位方法，其特征在于，所述步骤2具体包括：在波源信号传到球体接收装置的圆心时信号收集闭锁，将信号点坐标反馈；取一信号点与其他信号点求距离并对比，得出距离最大的另一点，该点即为相交圆上一点；同理进行，得到相交圆上三个点；取其中两点求其中垂线函数，同理再取两个点得到中垂线函数；求两中垂线函数交点，此点即为相交圆形的圆心；求圆心点与信号点的最大距离点，设为A点，其相对圆心的对称点设为B点；以上计算重复进行，以A、B距离最大的结果为准；将A、B两点的中心点确定为目标信号源的方向向量；设球体接收装置的圆心为坐标原点O，分别作线段AB、AO的垂直平分线，将两垂直平分线的交点C确定为目标信号源位置，并求取线段CO的距离；根据目标信号源的方向向量及线段CO的距离换算得出目...

【专利技术属性】
技术研发人员：张维翔，
申请(专利权)人：张维翔，
类型：发明
国别省市：福建,35