用于估计磁体位置的包括识别磁干扰的阶段的方法技术

本发明专利技术涉及一种使用包括磁力计阵列的追踪设备来估计磁体(2)的位置的方法，该方法包括：确定与磁体相关的初始状态矢量的阶段；测量有用磁场的阶段；估计磁场的阶段；计算估计的磁场与测量的磁场之间的偏差的阶段；以及基于该偏差更新状态矢量的阶段。该方法还包括识别阶段，该识别阶段包括基于根据估计的磁场和测量的磁场而计算出的指示符来识别磁干扰的步骤。

A method for estimating the position of a magnet, including identifying the phases of magnetic interference

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于估计磁体位置的包括识别磁干扰的阶段的方法
本专利技术涉及一种用于估计磁体相对于磁力计阵列的位置的方法，该方法包括识别位于磁力计阵列附近的磁性干扰器的阶段。现有技术已知的用途是，在用于在书写介质上记录磁性笔的绘图的系统中使用至少一个磁体。这里，磁体是与非零磁矩相关联的物体，例如固定到非磁性笔的永磁体。作为示例，文件WO2014/053526描述了一种用于记录固定有环形磁体的笔的绘图的系统。永磁体包括例如铁磁性或亚铁磁性的磁性材料，该磁性材料围绕与笔的纵轴重合的机械轴均匀地分布。通过包括磁力计阵列的磁追踪设备来确保记录笔的绘图，每个磁力计能够测量磁场。磁体追踪方法使用卡尔曼滤波器类型的递归估计器在每个测量时刻估计磁体的位置。然而，磁性干扰器可以位于磁体追踪设备附近。然后，它很可能会引起磁体的追踪性能的下降。
技术实现思路
本专利技术的目的是至少部分地弥补现有技术的缺点，并且更具体地，提出一种用于估计磁体的位置的方法，该磁体旨在相对于磁力计阵列进行移动，该方法包括磁性干扰器的识别阶段。本专利技术的主题是一种通过追踪设备估计磁体位置的方法，该追踪设备包括能够测量磁场的磁力计阵列，该方法由处理器实现，包括以下阶段：o确定与磁体相关联的所谓初始状态矢量，对于初始测量时刻，该状态矢量包括表示磁体相对于磁力计阵列的位置的变量；o在磁体存在的情况下，在测量时刻，通过磁力计阵列测量所谓的有用磁场；o基于表示由磁体产生的磁场和磁体的状态矢量之间的关系的预定模型，根据在先前的测量时刻获得的状态矢量来估计由磁体产生的磁场；o通过所述估计的磁场与测量的所述有用磁场之间的差来计算偏差；o根据计算出的偏差更新状态矢量，从而可以在测量时刻获取的磁体的估计位置；o基于更新后的状态矢量，通过使测量时刻增加来重复测量、估计、偏差计算和更新阶段。根据本专利技术，该方法还包括以下阶段：o在至少一个测量时刻，识别与磁体不同并且位于磁力计阵列附近的磁性干扰器，包括以下步骤：-根据差参数计算所谓的指示符参数，该差参数定义为基于所述预定模型由对于在先前的测量时刻获得的状态矢量或对于更新后的状态矢量的磁体产生的所谓的估计磁场与在测量时刻测量的所述有用磁场之间的差。-将指示符与预定阈值进行比较，并且当指示符的至少一个值大于或等于阈值时，识别磁性干扰器。识别阶段能够在每个测量时刻或在某些测量时刻执行。前一测量时刻能够是前一增量的测量时刻，或者，对于第一时间增量，是初始测量时刻。该方法的一些优选但非限制性方面如下。指示符能够等于差参数与分母项之比，该分母项至少包括指示符的估计磁场、指示符的测量有用磁场，或者表示所述磁力计中的至少一个的偏差的至少一个预定常数。分母项能够包括所述指示符的估计磁场和所述预定常数。估计阶段、计算偏差阶段和更新阶段可以通过贝叶斯递归估计算法来执行。估计阶段能够包括：-根据在先前的测量时刻获得的状态矢量在测量时刻获得所谓的预测状态矢量的步骤，以及-计算对于预测状态矢量的估计磁场的步骤，以及偏差计算阶段能够包括：-计算偏差(称为修正项)的步骤，即对于预测状态矢量的估计磁场和测量的所述有用磁场之差。差参数能够等于修正项。该差参数能够等于由对于更新后的状态矢量的磁体产生的估计磁场与在测量时刻测量的所述有用磁场之间的差。估计阶段、偏差计算阶段和更新阶段能够在测量时刻通过基于迭代最小化偏差(称为成本函数)的优化算法来执行。状态矢量还能够包括表示磁体的磁矩的变量。用于识别磁性干扰器的阶段能够包括以下步骤：只要指示符的值中的至少一个大于或等于预定阈值，则向用户传输信号以促使磁性干扰器与磁力计阵列分离。本专利技术还涉及信息存储介质，其包括用于实现根据前述特征中的任一项所述的方法的指令，这些指令能够由处理器执行。附图说明通过在阅读非限制性示例给出并参考附图呈现的对本专利技术的优选实施例的以下详细描述，本专利技术的其它方面、目的、优点和特征将变得更加清楚，其中：图1是磁体追踪设备的示意性立体图，该设备包括根据一个实施例的磁力计阵列，在该磁力计阵列附近放置有磁性干扰器；图2是估计磁体位置的方法的示例的流程图；图3是根据第一实施例的用于估计磁体的位置的方法的流程图，其中估计器是贝叶斯滤波器，该方法包括磁性干扰器的识别阶段；图4是示出磁性干扰器的识别阶段的示例的流程图；图5A和5B是磁力计阵列的横截面示意图(图5A)和俯视图(图5B)，磁性干扰器位于该磁力计阵列的附近；图6A和图6B分别示出了根据第一实施例的变体的用于估计磁体的位置的方法的流程图的一部分以及磁性干扰器的识别阶段；图7和图8分别示出了根据第二实施例的用于估计磁体位置的方法的流程图和磁性干扰器的识别阶段，其中估计器是基于成本函数的最小化的优化算法。具体实施方式在附图和下文的说明中，相同的附图标记表示相同或相似的元件。另外，为了附图的清楚起见，各元件未按比例显示。此外，不同的实施例和变体不是互相排斥的，并且能够组合在一起。除非另有规定，否则术语“基本上”、“约”、“大约”是指在10％以内。本专利技术涉及一种用于估计磁体相对于磁体追踪设备的磁力计阵列的位置的方法，该方法包括识别位于磁力计阵列附近的磁性干扰器的阶段。磁体包括表现出磁化的材料，例如剩磁，对所述剩磁定义了磁矩。磁体能够是圆柱形的，例如环形的永磁体，如在前述文献WO2014/053526中示出的。它也能够是配备有这种磁体或包括不同的永磁体的器具或笔，例如集成到笔的主体中。术语“笔”应从广义上理解并且能够包括笔、毡笔、画笔或任何其他书写工具或绘图工具。磁性材料优选为亚铁磁性或铁磁性。即使在没有外部磁场的情况下，该磁性材料也表现出非零的自发磁矩。它可以表现为高于100A.m-1或500A.m-1的矫顽磁场，并且磁矩的强度优选地高于0.01A.m2或甚至0.1A.m2。在下文中，认为永磁体能够通过磁偶极子来近似，但是能够通过其他模型来近似。物体的磁轴被定义为与物体的磁矩共线的轴。图1是根据实施例的用于追踪磁体2的设备的示意性局部立体图。这里，磁体2是圆柱形的，例如环形的永磁体，其被设计为固定到笔(未示出)。追踪设备1能够在坐标系XYZ中在追踪时间T期间在不同的测量时刻测量由磁体2发出的磁场，并且基于磁场的测量值来估计磁体2的位置和磁矩。换句话说，追踪设备1使得可以在坐标系XYZ在不同时刻确定永磁体2的位置和方向。如下文所述，追踪设备1还可以识别位于磁力计阵列附近的与要追踪的磁体2不同的磁性干扰器7，也就是说至少确定其在磁力计阵列附近的存在。这里，对于说明的其余部分，定义了三维直角坐标系(X，Y，Z)，其中轴X和轴Y形成平行于磁力计阵列的测量平面的平面，并且其中轴Z取向为基本上正交于测量平面。在下文的说明书中，术语“垂直”和“垂本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于通过追踪设备(1)估计磁体(2)的位置的方法，所述追踪设备包括能够测量磁场的磁力计(M

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20170531 FR 17548061.一种用于通过追踪设备(1)估计磁体(2)的位置的方法，所述追踪设备包括能够测量磁场的磁力计(Mi)的阵列，所述方法由处理器实现，包括以下阶段：
ο对于初始测量时刻，确定(110、210)与所述磁体相关联的所谓初始状态矢量，所述状态矢量包括表示磁体相对于磁力计阵列的位置的变量；
ο在磁体存在的情况下，在测量时刻(tn)，通过磁力计阵列测量(120、220)所谓的有用磁场(Bu(tn))；
ο基于表示由所述磁体产生的磁场与磁体的状态矢量之间的关系的预定模型(h)，根据在先前的测量时刻获得的状态矢量来估计(130、230)由所述磁体产生的磁场
ο通过所述估计的磁场与所述测量的有用磁场(Bu(tn))之间的差来计算(140、240)偏差(y(tn)、C(tn))；
ο根据计算出的偏差(y(tn)、C(tn))更新(150、250)所述状态矢量从而允许获得在测量时刻(tn)的磁体的估计位置；
ο基于更新后的状态矢量，通过使测量时刻增加来重复测量、估计、偏差计算和更新阶段；
其特征在于，所述方法还包括以下阶段：
ο在至少一个测量时刻(tn)，识别(60)与磁体不同并且位于磁力计阵列附近的磁性干扰器，包括以下步骤：
-根据差参数(e(tn))计算(61)所谓的指示符参数(Ind(tn))，该差参数定义为基于所述预定模型(h)根据磁体对于在先前的测量时刻获得的状态矢量或对于更新后的状态矢量产生的所谓的估计的磁场与在测量时刻(tn)测量的所述有用磁场(Bu(tn))之间的差；
-将指示符(Ind(tn))与预定阈值(Indth)进行比较(63)，并且当指示符(Ind(tn))的值中的至少一个大于或等于阈值(Indth)时，识别磁性干扰器。


2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述指示符(Ind(tn))等于差参数(e(tn))与分母项之比，所述分母项至少包括指示符的估计的磁场指示符的测量的有用磁场(Bu(tn))，或者表示所述磁...

【专利技术属性】
技术研发人员：珍玛丽·杜普雷拉图尔，特里斯坦·奥森，
申请(专利权)人：ISKN公司，
类型：发明
国别省市：法国;FR