基于磁傳感器陣列的目標(biāo)跟蹤定位技術(shù).pdf

1、隨著科學(xué)技術(shù)在醫(yī)療領(lǐng)域的發(fā)展，病人的痛苦在不斷地減輕。腸胃科醫(yī)生可以使用消化道微型診療機(jī)器人來檢查病人的腸胃道病況。消化道微型診療機(jī)器人是一種體積小、無線的醫(yī)療器械，例如目前很流行的無線膠囊內(nèi)窺鏡，病人可以像服用普通膠囊一樣服用無線膠囊內(nèi)窺鏡，內(nèi)窺鏡進(jìn)入人體可以采集消化道液、定位釋放藥丸以及拍攝消化道的圖片。真正實(shí)現(xiàn)無創(chuàng)、微創(chuàng)的醫(yī)療理念。
　　當(dāng)消化道微型診療機(jī)器人進(jìn)入人體內(nèi)，在人體外對(duì)它的位置進(jìn)行定位，以及準(zhǔn)確掌握它的運(yùn)動(dòng)軌跡是

2、一項(xiàng)很有意義的研究。目前常見的定位方法有核醫(yī)學(xué)圖像定位法、超聲定位法、射頻信號(hào)定位法、交流激磁定位法、磁標(biāo)記物定位法和電磁定位法。核醫(yī)學(xué)圖像定位法的缺點(diǎn)是具有高輻射性；超聲定位法、射頻信號(hào)定位法和交流激磁定位法的缺點(diǎn)是定位精度低并且實(shí)現(xiàn)模型復(fù)雜；磁標(biāo)記物定位法和電磁定位法的缺點(diǎn)是成本高。
　　基于以上定位方法的缺點(diǎn)，本文中提出磁定位方法。由于人體的磁導(dǎo)率與空氣，水或者其它非鐵磁性物質(zhì)的磁導(dǎo)率很接近，而非鐵磁性物質(zhì)對(duì)于靜磁場(chǎng)幾乎沒有

3、影響，因此磁定位方法的定位精度會(huì)很高，而且對(duì)人體沒有輻射性，實(shí)現(xiàn)成本低。磁定位方法是將永磁鐵固定在微型診療機(jī)器人內(nèi)，為了定位永磁鐵，在人體外研制了磁傳感器陣列模塊。將80個(gè)傳感器均勻分布在13m的空間中，由傳感器采集永磁鐵的磁場(chǎng)數(shù)據(jù)，磁傳感器根據(jù)磁場(chǎng)信號(hào)的強(qiáng)弱轉(zhuǎn)化成幅值不同的電信號(hào)；采集來的電信號(hào)經(jīng)由多通道傳送至數(shù)據(jù)處理模塊進(jìn)行放大、AD轉(zhuǎn)換；通過串口將處理后的數(shù)據(jù)傳送給計(jì)算機(jī)；計(jì)算機(jī)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行濾波，并使用Levenberg-Marqu

4、ardt(L-M)算法求解磁偶極子模型，以獲得永磁鐵位置信息。用Visual C++軟件開發(fā)用戶圖形界面，實(shí)時(shí)顯示永磁鐵的運(yùn)動(dòng)軌跡和位置信息。
　　在定位過程中，由于磁傳感器的靈敏度具有非線性特性、磁傳感器的中心位置和方向與所規(guī)定的位置和方向有偏差，而且傳感器采集來的數(shù)據(jù)中混有噪聲，針對(duì)這些問題對(duì)定位系統(tǒng)采用靈敏度非線性校準(zhǔn)算法、磁傳感器的中心位置和方向的校準(zhǔn)算法進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，提高定位精度。
　　研究和實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，基于磁傳