申请/专利权人：复旦大学

申请日：2023-11-23

公开（公告）日：2024-03-19

公开（公告）号：CN117717414A

主分类号：A61B34/20

分类号：A61B34/20;A61B8/00;G01C21/04

优先权：

专利状态码：在审-实质审查的生效

法律状态：2024.04.05#实质审查的生效;2024.03.19#公开

摘要：本发明属于电磁定位技术领域，具体为一种基于幅度解析的电磁定位系统及方法。本发明系统包括磁场源模块、磁传感器模块和控制模块；磁场源模块包含磁场源和交流恒流源，磁场源由两组相互正交的三轴线圈组成，交流恒流源为线圈提供激励电流；磁传感器模块包含三轴磁传感器和信号调理模块；控制模块包含激励控制电路、采样电路与微处理器；本发明按照一定规则对磁场源的线圈施加确定幅度、频率、相位的余弦信号，磁传感器模块输出磁感应强度信号至控制模块，控制模块利用幅度解析技术获取磁传感器检测信号中的特殊频率信号的幅度比，实现对目标的定位。本发明测量精度高、定位速度快、抗干扰能力强，可应用于微创手术导航、三维超声成像等领域。

主权项：1.一种基于幅度解析的电磁定位系统，其特征在于，由如下三个部分组成：磁场源模块，磁传感器模块以及主控模块，其中：所述磁场源模块，包含磁场源和交流恒流源；所述磁场源由两组相对位置和姿态已知、组成和结构完全相同的三轴正交线圈组成，记为磁场源S1和磁场源S2；所谓三轴正交线圈是由三个缠绕在磁芯上的、中心点重合且相互正交的线圈组成，线圈通电后即产生磁场；所述交流恒流源由恒流源及相关控制电路组成，为构成磁场源的线圈提供激励电流，即交流恒流源在控制模块的控制下输出激励磁场源线圈的余弦电流；所述磁传感器模块，包含一个三轴磁传感器以及相应的信号调理电路；所述三轴磁传感器附着于被跟踪目标，测量跟踪目标所处位置的三个正交方向的磁感应强度，将检测到的结果输入到信号调理电路中；信号调理电路对三轴磁传感器检测到的信号进行滤波和放大；所述控制模块，包含激励控制电路、采样电路与AD转换以及微处理器；所述激励控制电路在微处理器的控制下实现对磁场源各线圈激励电流的通断；所述采样电路与AD转换电路对磁传感器输出的三路模拟信号对应于三个正交方向的磁感应强度采样并将其转换为数字信号输入到微处理器中进行处理；所述微处理器首先将采样得到的三路信号合成总磁感应强度信号，并进行平方运算得到信号I；再对信号I进行幅度解析运算，得到特定频率信号的幅度值；根据信号I中特定频率信号的幅度比，提取出位置信息，实现对目标点的跟踪定位；其中，相关概念定义如下：磁场源S1由三个相互正交的线圈S11、S12、S13组成；磁场源S2由三个相互正交的线圈S21、S22、S23组成；坐标系1为全局坐标系，其三个坐标轴X1、Y1、Z1分别与组成S1的三个相互正交的线圈S11、S12、S13的轴线重合，坐标系原点0，0，0对应于组成磁场源S1的三个线圈重合的中心点；坐标系2，其三个坐标轴X2、Y2、Z2分别与组成S2的三个相互正交的线圈S21、S22、S23的轴线重合，组成S2的三个线圈重合的中心点位于坐标系2的原点，坐标系2的原点位于为全局坐标系的d，0，0点，即两个磁场源装置中心点之间的距离为d；此外，X1、X2相互平行但方向相反；Y1与Y2、Z1与Z2相互平行且方向相同；待测目标的位置表示：待测目标P在坐标系1中的坐标表示为x1，y，z，在坐标系2中的坐标表示为x2，y，z，其中x1和x2之和为的d。

全文数据：

权利要求：

百度查询： 复旦大学 基于幅度解析的电磁定位系统及方法

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