专利名称：用于使用参数转换定位物体的方法和装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种参数转换系统和方法，并且更具体地涉及用于定位物体的参数转换系统和方法。
背景技术：
在挖掘的过程中重要的是有地下的精确地图以避免损坏现存的设施例如水，气以及电线。例如，当要在某一区域中安装新管道时，该区域中任何已存在的管道的位置必须是已知的，以避免在挖掘用于新管道的沟道时损坏它们。缺少用于施工地的精确的表面地图会导致每年成千上万的管道破坏，从而花费数十亿的修理费用。
使用常规的管道定位装置，一单频率电流被射入一管道中，并且此电流的所述磁场被使用一单手持装置在所述地上测量。如果只存在一单个的直管，那么常规的管道定位装置能够从在地上测量的磁场值精确地确定所述管道的方向和深度。但是如果存在不只一个管道或者如果一个管道弯曲的相当厉害，此常规的装置就不能给出所述管道位置的精确估计。此失败的原因是由此常规管道定位装置使用的方法是在地下只存在一单个的管道的假设下进行的。所述本发明的参数转换系统和方法不是根据此限制性假设，并且可以被用于在复杂的环境中精确地定位多个管道以及弯曲的管道。
一根据本发明的参数转换系统能够克服常规系统的所述缺点。另外，一根据本发明的参数转换系统能够配置在一移动车辆，拖车，或者一便携的机架上，以使在所述系统移动时能够形成地下图象。

发明内容
本发明提供了一种用于使用参数转换来定位物体的方法。本发明的附加的特征和优点将在后面的描述中阐述，并且部分地将从该描述中变得明显，或者可以通过实施本发明而学会。本发明的目标和其他的优点将通过在所写的说明书以及权利要求以及附图中特别指出的所述方法和装置中认识和获得。
为了获得这些以及其他的优点，并且根据本发明的目的，如所实施的以及广义地描述的，根据本发明的一系统使用参数转换来定位一物体。一种使用参数转换来定位一目标物体的装置包括，一信号发射器，能够将一信号射入所述目标物体中，其中所述目标的至少一部分被掩埋，一磁场接收器，一匹配处理器，用于使对应于所述目标物体以及至少一个其他物体的一参数化磁场分布模型与由所述磁场接收器接收的一磁场匹配，以及一定位处理器，用于使用来自所述参数化磁场分布模型的参数来定位所述目标物体。
一种使用参数转换来定位一目标物体的方法，包括发射一信号到所述目标物体中，其中目标物体的至少一部分被掩埋，接收从所述目标物体辐射的磁场，使对应于所述目标物体以及至少一个其他的物体的一参数化磁场分布模型与所述接收的磁场匹配，并且使用来自所述参数化磁场分布模型的参数来定位所述目标物体。
前面的一般描述以及后面详细描述都是典型的和解释性的，并且目的是提供对如所要求的本发明的进一步的解释。


这里所包括的且构成本说明书的一部分的附图示出了本发明的实施方式，并且与上面给出的本发明的总体描述以及下面给出的所述实施方式的详细描述，用于解释本发明的原理。
图1是根据本发明的一定位物体的装置的实施方式的框图；图2是根据本发明的一接收器的实施方式的框图；图3是可用于定位物体的本发明的一实施方式的示意图；
图4是可以用于定位物体的本发明的一实施方式的示意图；图5是根据本发明的可以用于定位物体的方法的流程图；图6是根据本发明的可以用于定位物体的一移动的基于车辆的系统的一实施方式的示意图；图7是根据本发明的可以用于定位物体的一移动的基于车辆的系统的一实施方式的示意图；图8是根据本发明的可以用于定位物体的一移动的基于车辆的系统的一实施方式的示意图；以及图9是根据本发明的一便携的定位装置的一实施方式的示意图。
具体实施例方式
公开了一种用于使用参数转换来定位掩埋体的方法和装置。图1是根据本发明的用于使用参数转换来识别掩埋体的一装置100的一实施方式。装置100包括夹子102，发送器104，接收器106，以及信号处理器108(包括一匹配处理器以及定位处理器，没有示出)。夹子102可以是，例如一感应夹子或者一导电夹子。在根据本发明的一实施方式中，发送器104和接收器106分别包括一定数量的发送和接收阵列元件。例如，如图2的框图中所描绘的，接收器106包括一接收器元件阵列202，其垂直于接收器106的方向排列。可以选择的，接收器106可以是一个合成的阵列，即移过地面以模拟一阵列的单个接收器。
Radiodetection公司发布了HCtx-2模型的发送器，包括夹子(用于感应以及导电两种耦合)适于执行发送器104和夹子102的操作。接收器106检测在所述发送器频率处的一磁场。适于在根据本发明的实施方式中使用的接收器包括来自Radiodetection的PDL-2型接收器。
图3是一环境的示意图，在该环境下，根据本发明的一实施方式可被使用一使用参数转换来定位掩埋体。在图3中水龙头302从所述地面304伸出。目标管道306向水龙头302供水。在目标管道306旁边延伸的是第二管道308。根据本发明的装置300包括接收器106，信号处理器108，发送器104，以及夹子102，精确地定位目标管道306而不被其他旁边存在的物体，例如第二管道308，所混淆。
为了使用根据本发明的一实施方式来定位一掩埋体，一操作员将夹子102放置在所述物体暴露在地面上的部分，例如水龙头302上。发送器104现在通过夹子102耦合到水龙头302，发射例如在大约100Hz到100kHz范围中的一信号到目标管道306中。因此在所述发送器频率处振荡的一电流产生在目标管道306中。
在目标管道306中流动的电流导致电流在旁边的管道上例如第二管道308上流动。在所述目标管道以及第二管道中的电流一起产生一磁场，其可以使用接收器106在所述地面304的表面上或上方测量。在根据本发明的一实施方式中，所述对应于穿过所述目标以及第二管道的所述电流的磁场可以在所述地面304上的不只一个高度上被接收器106接收。例如接收器106可以被定位以接收地表面处以及在所述地表面上一英尺处的所述磁场。信号处理器108处理由接收器106接收的磁场信号以获取所述磁场的二维地图。
在根据本发明的另一实施方式中，发送器104被修改以同时以多个频率发送。夹子102被改进以在所述发送器产生的每个频率感应地或者导电地耦合到多个管道。因此，在不同频率的电流可以被同时地射入多个管道中，每个管道发射一个频率。在此方法之下，每个接收不同发送器频率的管道被看作一个目标管道。接收器106接收处于所述不同发送器频率的所述磁场。信号处理器108处理由接收器106接收在不同频率的磁场信号并且产生所述磁场的二维地图以定位所述掩埋体。
图4中示出了根据本发明的一实施方式，其用于通过向两个管道中发射信号来定位物体的。除了图3中的元件之外，图4包括一第二装置410，包括接收器412，信号处理器414，以及发送器416。尽管图4中410被描绘为的一单独的装置，多个接收器，信号处理器，以及发送器可以被组合(全部或者部分地)在一单个的机架中。另外，被表示为单独的接收器，信号处理器，以及发送器元件也可以组合。
在图4中，水龙头302连接到管道306，水龙头418连接到管道308。装置300的夹子102被连接到水龙头302，夹子420被连接到水龙头418。当完成向所述水龙头的连接之后，装置300通过水龙头302将一第一频率的信号射入管道306中，并且装置410通过水龙头418将一第二频率的信号射入管道308中。装置300以及装置410中的所述接收器和信号处理器处理对应于在所述两个发送器频率处发射的信号的所述磁场，以定位所述地下管道。
根据本发明的信号处理器108的一实施方式执行一种算法，以产生用于定位掩埋体例如管道的磁场的二维图。当执行所述算法时，所述信号处理器将图3中描绘的所述环境影射为一三维笛卡尔坐标系统。地面304上方的半个空间是z＞0。管道被埋入所述地面下，即所述区域z＜0。BX(r)，By(r)，以及Bz(r)分别是由接收器106在一点r处检测的所述磁场的x，y，和z分量。当所述接收器被实施为一接收器元件的阵列时， 以及 是在每个接收器元件处沿x，y和z方向的接收器阵列元件的输出，i＝1，2，3，...，Nr，其中Nr是接收器位置的号码。例如，当所述磁场区域在一NxxNy格子上的两个高度上被测量时，所述接收器位置的总数是Nr＝2NxNy。
当通过向埋入地下的管道中发射一具有从100Hz到100kHz频率范围的信号以定位物体时，所述Bx(r)，By(r)，以及Bz(r)的空间相关性可以被由于流过所述管道的静态线路电流导致的磁场的空间相关性来近似。所述埋入地下的管道的形状可以被模型化为分段的直线。所发射的信号在所述管道中产生一个线路电流。例如，在一埋入地下的管道的两点ra和rb之间的电流是Iab。对应于所述线路电流Iab的所述磁场区域可以由信号处理器108使用由以下等式给出的一参数模型来计算
B‾(r‾,r‾a,r‾b,I‾ab)=μ04πI‾ab⊗∫r‾ar‾br‾-r‾′|r‾-r‾′|3ds′]]>=μ0I‾ab⊗(r‾-r‾a)4π(|r‾-r‾a|2-[I‾^ab.(r‾-r‾a)]2)[I‾^ab.(r‾b-r‾)|r‾b-r‾|-I‾^ab.(r‾a-r‾)|r‾a-r‾|]---(1)]]>所述变量I‾^ab=(r‾b-r‾a)/|r‾b-r‾a|]]>是沿电流所述方向的一单元向量I‾ab=IabI‾^ab,]]>并且μ0＝1.256×10-6H/m是一真空的渗透率。所述符号是向量交叉乘积操作符。可以使用一管道的一般弯曲的路径模型来代替等式(1)中的直线模型。从ra开始在rb结束的一弯曲路径部分的磁场由等式(1)中的积分项给出，并且所述项“Iab”被移动到所述积分符号下。因此，所述积分变成∫r‾ar‾bI‾ab⊗r‾-r′‾|r‾-r′‾|3ds′.]]>值 是根据本发明的乘法器的一个例子。本专业技术人员会知道其他的乘法器也是合适的。例如，本专业技术人员会知道其他用于渗透率的值可以被用于计算所测量的磁场，这些值中的一些将导致上面所述等式的变化。
信号处理器108使用所述磁场为所述埋入地下的管道建立一个模型。例如，考虑一模型，其包含N项线路电流，具有由rap和rbp给出的端点，其中，p＝1，2，3，...，N。所对应的电流强度是Iabp。为了将用于所述管道的模型与所接收的场匹配，信号处理器A08使用以下等式从所述磁场的x分量来计算一成本函数Cx(r‾a1,r‾a2,...,r‾aN,r‾b1,r‾b2,...,r‾bN,I‾ab1,I‾ab2,...,I‾abN)]]>=Σi=1NrΣp=1N||Bx(r‾i,r‾ap,r‾bp,I‾abp)|-BxO(r‾i)|a---(2)]]>所述变量α是一个正常数。例如当α是2时，这样产生一最小方差目标函数。变量BX0是所观察的磁场的x分量。对于所述磁场的其他分量可计算类似的成本函数。
信号处理器108通过参数转换，例如，端点rap，端点rbp，以及电流Iabp，来计算所述模型的参数，上述计算所采取的方式使等式(2)中成本函数降低，并且的得到接近于穿过所述管道的电流的实际值用于所述模型化电流的值。在根据本发明的一实施方式中，由信号处理器108执行计算等式(2)的参数转换计算以服从牛顿(Newton)最佳化技术，例如那些可以从Mathworks获得的MATLAB程序中的最佳化工具箱实施的技术。
图5是根据本发明的用于定位一目标物体的一方法的流程图，包括通过夹子102发射由发送器104产生信号到所述目标物体中(步骤502)。接收器106接收从所述目标物体辐射的一磁场(步骤504)。信号处理器108使对应于所述目标物体以及至少一个其他的物体的一参数化磁场分布模型与接收的一磁场匹配(例如由等式1中给出)(步骤506)。信号处理器108使用来自所述参数化磁场分布模型的参数来定位所述目标物体(步骤508)。
上面描述的信号处理器的功能可以使用执行存储在存储器中的一软件程序的单个处理器或者一组处理器来执行，其中所述软件相关于每个上面描述的系统操作。另外，在根据本发明的范围的实施方式中，这里所描述的功能可以完全在硬件中实施，或者在硬件和软件元件中分配的所述功能的实施方式中实施。本专业技术人员将认识到的这些以及其他的符合本发明范围的实施方式仍然将落入本发明的范围内。
上面定义的本系统元件的操作提供了一种有效的系统，以快速并且准确地定位掩埋体。因此，根据本发明，所公开的系统元件可以被装入很多类型的结构中，包括便携的以及移动的结构，以允许对有关区域的迅速而精确的实时观察。
图6是一移动车辆600的示图，其具有一根据本发明的定位一目标物体的系统。一个可延伸和可缩回的夹子602被安装在移动车辆600上。单元608容纳信号处理器604以及发送器606。夹子602通过夹到水龙头612将由发送器606产生的一信号射入目标管道610中。接收器614附接到臂616，其附接到所述车辆600的后面。信号处理器604如上面详细描述的那样处理由接收器614接收的信号，并且能够在显示器616上显示目标的图象。
图7是移动车辆600的示图，其中单元708容纳信号处理器604，但是不包含一发送器。另外，发送器706夹到水龙头612且不由所述移动车辆来运输。
图8是根据本发明的一移动车辆800的示图，其中接收器614，信号处理器604，发送器606，以及夹子602中的一个或者多个可以装入拖车802中并且拖在所述车辆后面经过所述目标610。
图9是一便携机架902的示图，其中包含一个根据本发明的定位系统。在如图9所示的实施方式中，机架902包括一个夹子，一个发送器，一个接收器，以及一个信号处理器，如上面的更详细的描述。一操作者904可以使用手柄906引导便携的机架902经过所述地面。便携的机架902可以具有，例如，车轮908或者一个试车场(没有示出)。便携式机架902也可以被做得足够轻，以允许一操作者承载所述整个系统，从而减轻对车轮，试车场，或者类似结构的需要以引导所述机架经过所述地面。
对于本专业技术人员来说很明显可以在不脱离本发明的精神或者范围的情况下对所公开的实施方式进行各种修改和变化。因此本发明目的是在于覆盖落入本发明的权利要求以及它们的等价内容的范围内的修改和变化。
权利要求书(按照条约第19条的修改)1.一种定位目标物体的方法，其中所述目标物体的至少一部分被掩埋，包括将一信号射入所述目标物体中；接收从所述目标物体辐射的一磁场；确定一参数化磁场分布模型中对应于所述目标物体以及至少一个其他物体的参数，以便所述模型和所接收的磁场之间的差最小化一预先选择的成本函数；以及使用来自所述参数化磁场分布模型的参数来定位所述目标物体。
2.如权利要求1所述的方法，其中所述确定步骤包括下列子步骤选择对应至少两个基本线性的物体的一参数化磁场分布模型。
3.如权利要求1所述的方法，其中所述确定步骤包括下列子步骤选择一参数化磁场分布模型，其将所述目标物体中的充分弯曲的区域模型化为至少两个线性物体。
4.如权利要求1所述的方法，还包括下列步骤将至少一个附加的信号射入除所述目标物体之外的一个物体，以建立所述磁场，且其中所述确定步骤还包括使用所述射入的至少一个附加信号以产生一匹配的子步骤。
5.如权利要求1所述的方法，其中所述确定步骤包括在一接收器位置r使用一参数化磁场分布模型的子步骤，所述模型包括至少一个项，其对应于B(r，ra，rb，Iab)，且具有以下形式kI‾ab⊗∫ra‾r‾br‾-r′‾|r‾-r′‾|3dr′]]>其中B是所述模型化的磁场；Iab是所述目标物体上的点a和b之间的线路电流；
k是一个乘数；ra是所述目标物体上的第一点；以及rb是所述目标物体上的第二点。
6.如权利要求1所述的方法，还包括显示所述目标物体位置。
7.如权利要求1所述的方法，其中，接收自所述目标辐射的磁场的步骤包括以下子步骤在所述目标物体上方至少两个高度接收所述磁场。
8.一种定位目标物体的方法，其中，所述目标物体至少一部分被掩埋，包括一信号发射器，其能够将一信号射入所述目标物体中；一磁场接收器；一处理器，用于确定一参数化磁场分布模型中对应于所述目标物体以及至少一个其他物体的参数，以便所述模型和由所述磁场接收器所接收的磁场之间的差最小化一预先选择的成本函数；及一定位处理器，用于使用来自所述参数化磁场分布模型的参数来定位所述目标物体。
9.如权利要求8所述的装置，其中，所述处理器包括对应于至少两个基本线性物体的一参数化磁场分布模型。
10.如权利要求8所述的装置，其中，所述处理器包括一参数化磁场分布模型，其将所述目标物体中的充分弯曲的区域模型化为至少两个线性物体。
11.如权利要求8所述的装置，还包括一发射器，其向除所述目标物体之外的一物体发射至少一附加的信号以建立所述磁场，并且其中所述处理器还包括一处理器，用于使用所述射入的至少一个附加的信号来产生一匹配。
12.如权利要求8所述的装置，其中所述处理器还包括在一接收器位置r的参数化磁场分布模型，所述模型包括至少一项，其对应于B(r，ra，rb，Iab)，具有以下形式kI‾ab⊗∫ra‾rb‾r‾-r′‾|r‾-r′‾|3dr′]]>其中B是所述模型化的磁场；Iab是所述目标物体上点a和b之间的线路电流；k是一个乘数；ra是所述目标物体上的第一点；以及rb是所述目标物体上的第二点。
13.如权利要求8所述的装置，还包括一目标物体显示器。
14.如权利要求8所述的装置，其中所述信号发射器，磁场接收器，处理器，以及定位处理器中的至少一个被安装在一移动平台中。
15.如权利要求8所述的装置，其中所述信号发射器，磁场接收器，处理器，以及定位处理器中的至少一个被安装在一便携平台中。
16.一种用于一计算机中的计算机程序产品，其适于定位一目标物体，所述目标物体的至少一部分被掩埋，所述计算机程序产品包括一计算机可读的媒介，用于存储计算机可读取的代码工具，其在由所述计算机执行时，允许所述计算机定位所述目标物体，并且其中所述计算机可读代码工具包括计算机可读指令，用于使所述计算机执行一方法，包括将一信号射入所述目标物体中；接收从所述目标物体辐射的一磁场；确定一参数化磁场分布模型中对应于所述目标物体以及至少一个其他物体的参数，以便所述模型和所接收的磁场之间的差最小化一预先选择的成本函数；以及使用来自所述参数化磁场分布模型的参数来定位所述目标物体。
17.如权利要求16所述的计算机程序产品，其中所述计算机可读代码工具还包括计算机可读指令，用于使所述计算机计算在一接收器位置r的参数化磁场分布模型的参数，所述模型包括至少一项，其对应于B(r，ra，rb，Iab)，且具有以下形式kI‾ab⊗∫ra‾rb‾r‾-r′‾|r‾-r′‾|3dr′]]>其中B是所述模型化的磁场；Iab是所述目标物体上点a和b之间的线路电流；k是一个乘数；ra是所述目标物体上的第一点；以及rb是所述目标物体上的第二点。
18.一种用于定位一目标物体的装置，其中所述目标物体的至少一部分被掩埋，包括用于将一信号射入所述目标物体中的装置；用于接收从所述目标物体辐射的一磁场的装置；用于确定一参数化磁场分布模型中对应于所述目标物体以及至少一个其他物体的参数，以便所述模型和所接收的磁场之间的差最小化一预先选择的成本函数的装置；以及用于使用来自所述参数化磁场分布模型的参数来定位所述目标物体的装置。
19.如权利要求18所述的装置，其中所述用于确定的装置还包括用于选择对应于至少两个基本线性物体的一参数化磁场分布模型的装置。
20.如权利要求18所述的装置，其中，所述用于确定的装置还包括
用于选择一参数化磁场分布模型的装置，其将所述目标物体中的充分弯曲的区域模型化为至少两个线性物体。
21.如权利要求18所述的装置，还包括向除所述目标物体之外的一个物体发射至少一个附加信号以建立所述磁场的装置，且其中，用于确定的装置还包括使用所述射入的至少一个附加信号来产生一匹配的装置。
22.如权利要求18所述的装置，其中所述用于确定的装置还包括在一接收器位置r使用一参数化磁场分布模型的装置，所述模型包括至少一个项，其对应于B(r，ra，rb，Iab)，具有以下形式kI‾ab⊗∫ra‾rb‾r‾-r′‾|r‾-r′‾|3dr′]]>其中B是所述模型化的磁场；Iab是所述目标物体上的点a和b之间的线路电流；k是一个乘数；ra是所述目标物体上的第一点；以及rb是所述目标物体上的第二点。
23.如权利要求18所述的装置，其中，所述用于发射的装置，用于接收的装置，用于确定的装置，以及用于定位的装置中的至少一个被安装在一移动平台中。
24.如权利要求18所述的装置，其中，所述用于发射的装置，用于接收的装置，用于确定的装置，以及用于定位的装置中的至少一个被安装在一便携平台中。
25.一种定位目标物体的方法，其中所述目标物体的至少一部分被掩埋，包括将一第一信号射入所述目标物体中；
将一第二信号射入一第二物体中，其中所述第二物体的至少一部分被掩埋；接收可归因于所述目标物体的第一频率的一磁场；接收可归因于所述第二物体的第二频率的一第二磁场；确定一参数化磁场分布模式中对应于至少两个物体的参数，以便所述模式与第一和第二磁场之差最小化一预先选择的价值函数；以及使用来自所述参数化磁场分布模型的参数来定位所述目标物体以及所述第二物体。
26.如权利要求25所述的方法，其中，所述确定步骤包括在一接收器位置r使用一参数化磁场分布模型的子步骤，所述模型包括至少一个项，其对应于B(r，ra，rb，Iab)，具有以下形式kI‾ab⊗∫ra‾rb‾r‾-r′‾|r‾-r′‾|3dr′]]>其中B是所述模型化的磁场；Iab是所述目标物体上点a和b之间的线路电流；k是一个乘数；ra是所述目标物体上的第一点；以及rb是所述目标物体上的第二点。
权利要求
1.一种定位目标物体的方法，其中所述目标物体的至少一部分被掩埋，包括将一信号射入所述目标物体中；接收从所述目标物体辐射的一磁场；使对应于所述目标物体以及至少一个其他的物体的一参数化磁场分布模型与所述接收的磁场匹配；以及使用来自所述参数化磁场分布模型的参数来定位所述目标物体。
2.如权利要求1所述的方法，其中所述匹配步骤包括下列子步骤选择对应至少两个基本线性的物体的一个参数化磁场分布模型。
3.如权利要求1所述的方法，其中所述匹配步骤包括下列子步骤选择一个参数化磁场分布模型，其将所述目标物体中的充分弯曲的区域模型化为至少两个线性物体。
4.如权利要求1所述的方法，还包括下列步骤将至少一个附加的信号射入除所述目标物体之外的一个物体，以建立所述磁场，且其中所述匹配步骤还包括使用所述射入的至少一个附加信号以产生一匹配的子步骤。
5.如权利要求1所述的方法，其中所述匹配步骤包括在一接收器位置r使用一参数化磁场分布模型的子步骤，所述模型包括至少一个项，其对应于B(r，ra，rb，Iab)，且具有以下形式kI‾ab⊗∫rb‾ra‾r‾-r′‾|r‾-r′‾|3dr′]]>其中B是所述模型化的磁场；Iab是所述目标物体上的点a和b之间的线路电流； 是沿电流Iab的方向的一单元向量；k是一个乘数；r是一个表示所述磁场被测量的位置的向量；ra是所述目标物体上的第一点；以及rb是所述目标物体上的第二点。
6.如权利要求1所述的方法，还包括显示所述目标物体位置。
7.如权利要求1所述的方法，其中，接收自所述目标辐射的磁场的步骤包括以下子步骤在所述目标物体上方至少两个高度接收所述磁场。
8.一种定位目标物体的方法，其中，所述目标物体至少一部分被掩埋，包括一信号发射器，其能够将一信号射入所述目标物体中；一磁场接收器；一个匹配处理器，用于使对应于所述目标物体以及至少一个其他的物体的一参数化磁场分布模型与由所述磁场接收器接收的一磁场匹配；及一定位处理器，用于使用来自所述参数化磁场分布模型的参数来定位所述目标物体。
9.如权利要求8所述的装置，其中，所述匹配处理器包括对应于至少两个基本线性物体的一个参数化磁场分布模型。
10.如权利要求8所述的装置，其中，所述匹配处理器包括一参数化磁场分布模型，其将所述目标物体中的充分弯曲的区域模型化为至少两个线性物体。
11.如权利要求8所述的装置，还包括一发射器，其向除所述目标物体之外的一个物体发射至少一附加的信号以建立所述磁场，并且其中所述匹配处理器还包括一处理器，用于使用所述射入的至少一个附加的信号来产生一匹配。
12.如权利要求8所述的装置，其中所述匹配处理器还包括在一接收器位置r的参数化磁场分布模型，所述模型包括至少一项，其对应于B(r，ra，rb，Iab)，其具有以下形式kI‾ab⊗∫ra‾rb‾r‾-r′‾|r‾-r′‾|3dr′]]>其中B是所述模型化的磁场；Iab是所述目标物体上点a和b之间的线路电流； 是沿电流Iab的方向的一单元向量；k是一个乘数；ra是所述目标物体上的第一点；以及rb是所述目标物体上的第二点。
13.如权利要求8所述的装置，还包括一目标物体显示器。
14.如权利要求8所述的装置，其中所述信号发射器，磁场接收器，匹配处理器，以及定位处理器中的至少一个被安装在一移动平台中。
15.如权利要求8所述的装置，其中所述信号发射器，磁场接收器，匹配处理器，以及定位处理器中的至少一个被安装在一便携平台中。
16.一种用于一计算机中的计算机程序产品，其适于定位一目标物体，所述目标物体的至少一部分被掩埋，所述计算机程序产品包括一计算机可读的媒介，用于存储计算机可读取的代码工具，其在由所述计算机执行时，允许所述计算机定位所述目标物体，并且其中所述计算机可读代码工具包括计算机可读指令，用于使所述计算机执行一方法，包括将一信号射入所述目标物体中；接收从所述目标物体辐射的一磁场；使对应于所述目标物体以及至少一个其他的物体的一参数化磁场分布模型与所述接收的磁场匹配；以及使用来自所述参数化磁场分布模型的参数来定位所述目标物体。
17.如权利要求16所述的计算机程序产品，其中所述计算机可读代码工具还包括计算机可读指令，用于使所述计算机计算在一接收器位置r的参数化磁场分布模型的参数，所述模型包括至少一项，其对应于B(r，ra，rb，Iab)，且具有以下形式kI‾ab⊗∫ra‾rb‾r‾-r′‾|r‾-r′‾|3dr′]]>其中B是所述模型化的磁场；Iab是所述目标物体上点a和b之间的线路电流； 是沿电流Iab的方向的一单元向量；k是一个乘数；ra是所述目标物体上的第一点；以及rb是所述目标物体上的第二点。
18.一种用于定位一目标物体的装置，其中所述目标物体的至少一部分被掩埋，包括用于将一信号射入所述目标物体中的装置；用于接收从所述目标物体辐射的一磁场的装置；用于使对应于所述目标物体以及至少一其他物体的一参数化磁场分布模型与由所述接收的一磁场匹配的装置；以及用于使用来自所述参数化磁场分布模型的参数来定位所述目标物体的装置。
19.如权利要求18所述的装置，其中所述匹配装置还包括用于选择对应于至少两个基本线性物体的一参数化磁场分布模型的装置。
20.如权利要求18所述的装置，其中，所述用于匹配的装置还包括用于选择一参数化磁场分布模型的装置，其将所述目标物体中的充分弯曲的区域模型化为至少两个线性物体。
21.如权利要求18所述的装置，还包括向除所述目标物体之外的一个物体发射至少一个附加信号以建立所述磁场的装置，且其中，用于匹配的装置还包括使用所述射入的至少一个附加的信号来产生一匹配的装置。
22.如权利要求18所述的装置，其中所述用于匹配的装置还包括在一接收器位置r使用一参数化磁场分布模型的装置，所述模型包括至少一个项，其对应于B(r，ra，rb，Iab)，具有以下形式kI‾ab⊗∫ra‾rb‾r‾-r′‾|r‾-r′‾|3dr′]]>其中B是所述模型化的磁场；Iab是所述目标物体上的点a和b之间的线路电流； 是沿电流Iab的方向的一单元向量；k是一个乘数；ra是所述目标物体上的第一点；以及rb是所述目标物体上的第二点。
23.如权利要求18所述的装置，其中，所述用于发射的装置，用于接收的装置，用于匹配的装置，以及用于定位的装置中的至少一个被安装在一移动平台中。
24.如权利要求18所述的装置，其中，所述用于发射的装置，用于接收的装置，用于匹配的装置，以及用于定位的装置中的至少一个被安装在一便携平台中。
25.一种定位目标物体的方法，其中所述目标物体的至少一部分被掩埋，包括将一第一信号射入所述目标物体中；将一第二信号射入一第二物体中，其中所述第二物体的至少一部分被掩埋；接收可归因于所述目标物体的第一频率的一磁场；接收可归因于所述第二物体的第二频率的一第二磁场；使所述第一磁场以及第二磁场与对应于至少两个物体的一参数化磁场分布模型匹配；以及使用来自所述参数化磁场分布模型的参数来定位所述目标物体以及所述第二物体。
26.如权利要求25所述的方法，其中，所述匹配步骤包括在一接收器位置r使用一参数化磁场分布模型的子步骤，所述模型包括至少一个项，其对应于B(r，ra，rb，Iab)，具有以下形式kI‾ab⊗∫ra‾rb‾r‾-r′‾|r‾-r′‾|3dr′]]>其中B是所述模型化的磁场；Iab是所述目标物体上点a和b之间的线路电流； 是沿电流Iab的方向的一单元向量；k是一个乘数；ra是所述目标物体上的第一点；以及rb是所述目标物体上的第二点。
全文摘要
一种用于使用参数转换定位一目标物体的装置，其采用一信号发射器(606)，其中至少所述目标物体(610)的一部分被掩埋，一磁场接收器(802)，一匹配处理器(604)，用于使对应于所述目标物体(610)以及至少一个其他物体的一参数化磁场分布模型与由所述磁场接收器(802)接收的一磁场匹配，以及一用于使用来自所述参数化磁场分布模型的参数定位所述目标物体(610)的处理器(604)。一种用于使用参数转换定位一目标物体(610)的方法，其发射一信号到所述目标物体(610)中，所述目标物体(610)的至少一部分是被掩埋的，接收从所述目标物体辐射的磁场，使对应于所述目标物体以及至少一个其他的物体的一参数化磁场分布模型与由所接收的一磁场匹配，并且使用来自所述参数化磁场分布模型的参数来定位所述目标物体(610)。
文档编号G01V3/06GK1672066SQ03807790
公开日2005年9月21日 申请日期2003年4月2日 优先权日2002年4月8日
发明者迈克尔·L·奥里斯塔格里奥, 托基尔·汉森, 道格拉斯·E·米勒 申请人:威特恩技术有限公司