專利名稱：基于單磁場傳感器陣列平面遠程目標(biāo)定位方法及系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及磁場定位方法，具體涉及ー種基于單磁場傳感器陣列平面遠程目標(biāo)定位方法及系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
勘測無線醫(yī)療膠囊在醫(yī)療界廣為人知。這種勘測膠囊可將數(shù)據(jù)發(fā)回ー個置于體外的接收及記錄裝置?；颊邔⒃撃z囊吞入腹中，它就會沿著消化道前行，在途中收集并傳送數(shù)據(jù)至接收及記錄裝置。一般而言，一至兩天之后，這種一次性膠囊將會隨排泄物排出體外，并將諸如體溫、PH值、血壓及運輸時間等數(shù)據(jù)記錄下來用于分析和/或存儲傳輸。業(yè)內(nèi)普遍認同配備攝像頭的無線醫(yī)療膠囊可用于采集圖像，而帶有藥物儲層的膠囊則可以將各種不同劑量的藥物釋放到消化系統(tǒng)的各個區(qū)域。部署和檢測用在密閉、無法訪問或者遠程空間偵察的微型探針或傳感器在許多環(huán)境中非常有用。而在部署過程中確定對象的位置是比較困難的，在很多應(yīng)用過程中，目標(biāo)環(huán)境的體積可能不超過幾個立方分米。盡管如此，人們?nèi)阅鼙M可能地精確定位一個極小的目標(biāo)，如探針或傳感器。遙感技術(shù)被人們廣泛應(yīng)用于エ業(yè)或醫(yī)療等領(lǐng)域，例如，如目前醫(yī)療領(lǐng)域中常用的無線膠囊是蠕動著進入消化道的，而在此過程中，膠囊的具體位置是不可知的，或是僅能近似知道其大概位置。同樣的，在非醫(yī)療設(shè)備中，探針膠囊是由流體或重力作用帶入，以管道系統(tǒng)為例，在確定的時間僅能知道其大概的位置。位置信息的缺乏是目前無線膠囊技術(shù)的ー個缺陷。例如，醫(yī)生在檢查來自體內(nèi)膠囊的數(shù)據(jù)時無法獲知由該數(shù)據(jù)顯示的病理特征，如腸道腫瘤的具體位置。而為了探查問題所在的精確位置常常需要額外的定位過程，甚至需要手術(shù)來完成。在現(xiàn)今的醫(yī)療設(shè)備當(dāng)中，已出現(xiàn)了ー些磁性定位技木。其中一種是由美國Acker開發(fā)的專利5，558，091，它是利用在體內(nèi)膠囊中的嵌入式磁性傳感器配合體外磁場工作，從而實現(xiàn)體內(nèi)追蹤。雖然這種方法可能在一定程度上是有用的，但它沒有考慮到諸如地磁場或是那些可能由電流和鐵磁材料產(chǎn)生的額外磁場的干擾作用。另ー種方法則是由美國的Haynor開發(fā)的6，216，028號專利，它將磁鐵安裝在諸如探針尖端這樣的醫(yī)療器械上，再植入病人體內(nèi)，然后利用體外傳感器檢測磁場分布以達到定位的作用。這種方法提出使用四個磁性傳感器來測量在X，Y和Z軸的磁場，以磁場尖端作為磁偶極子來建模，通過求解非線性方程組來確定磁偶極子的位置。由于所涉及計算的復(fù)雜性，該方法需要相當(dāng)大的計算能力和/或大量的時間來完成。而該方法的復(fù)雜性也極大地増加了失誤的機率。用于精確判斷遠程對象位置的改進的方法及系統(tǒng)，如定位無線膠囊和探針等是十分有效的，并且其具有極大的優(yōu)勢，它能準確地將所探測到的圖像或其它參數(shù)諸如PH值、體溫、血壓等與位置精確匹配。并且它在精確指導(dǎo)藥物劑量、采取活檢及術(shù)后恢復(fù)方面更具潛力和優(yōu)勢。而在非醫(yī)療應(yīng)用方面，它可用于管道檢測或液體處理系統(tǒng)。當(dāng)膠囊或探針與運動控制能力結(jié)合使用時，及時探查探頭或膠囊的位置就變得極為有利。由于上述和其它原因，以及其ー些潛在優(yōu)勢，利用磁場的改進的定位方法和系統(tǒng)將在應(yīng)用領(lǐng)域具備極大地應(yīng)用前景。本申請人還同時申請了名稱為“基于雙磁場傳感器陣列平面遠程目標(biāo)定位方法及系統(tǒng)”和“基于不少于四磁場傳感器陣列平面遠程定位方法及系統(tǒng)”的兩項發(fā)明專利，雖然從名稱上看所用方法類似，但實質(zhì)上所用原理和方法以及側(cè)重點都不一樣。本發(fā)明通過ー個場強最大點結(jié)合立體幾何和代數(shù)方程組順利找出目標(biāo)點；而“基于雙磁場傳感器陣列平面遠程目標(biāo)定位方法及系統(tǒng)”通過兩個場強最大點和磁力矩找出目標(biāo)點，融入了物理學(xué)原理；而“基于不少于四磁場傳感器陣列平面遠程定位方法及系統(tǒng)”是通過找出四個及四個以上的點，再將找出的點連成線，最后再找出交點，將立體幾何的問題完美地轉(zhuǎn)為平面幾何的問題，使之迎刃而解。綜上所述，三種方法及系統(tǒng)形似而神不似，各有千秋，需要我們結(jié)合具體的問題具體分析，然后決定運用哪種方法及系統(tǒng)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是克服現(xiàn)有的缺陷，將目標(biāo)區(qū)域位于ー磁場傳感器陣列平面附近，找出平面中場強最強的點，再利用電磁學(xué)、數(shù)學(xué)知識結(jié)合磁場補償?shù)男畔⒓纯蓪h程目標(biāo)進行定位。此方法不僅適合開放環(huán)境，同樣適用于封閉環(huán)境，如人體消化系統(tǒng)、液體處理管道或某些機械系統(tǒng)。本方法摒棄了傳統(tǒng)遠程定位的弊端，具有定位準確、成本低、效率高等優(yōu)點。為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了如下的技術(shù)方案本發(fā)明基于單磁場傳感器陣列平面遠程目標(biāo)定位方法及系統(tǒng)，包括以下定位方法步驟一、將含磁場的定位對象放在目標(biāo)區(qū)域內(nèi)，放置磁性傳感器陣列以探測目標(biāo)磁場；步驟ニ、將目標(biāo)區(qū)域位于磁場傳感器陣列平面附近；步驟三、利用磁場傳感器找出平面場強內(nèi)最強的那個點；步驟四、假設(shè)空間磁場強度最大的點在某一位置A (0，0，0)，等磁感應(yīng)強度曲線ー個切平面經(jīng)過此點，法向量(O, O, I);步驟五、利用公式
權(quán)利要求
1.基于單磁場傳感器陣列平面遠程目標(biāo)定位方法，其特征在于包括以下工作步驟 步驟一、將含磁場的定位對象放在目標(biāo)區(qū)域內(nèi)，放置磁性傳感器陣列以探測目標(biāo)磁場； 步驟二、將目標(biāo)區(qū)域位于磁場傳感器陣列平面附近； 步驟三、利用磁場傳感器找出平面場強內(nèi)最強的那個點； 步驟四、假設(shè)空間磁場強度最大的點在某一位置A (0，0，0)，等磁感應(yīng)強度曲線一個切平面經(jīng)過此點，法向量(O, O, I); 步驟五、利用公式
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的基于單磁場傳感器陣列平面遠程目標(biāo)定位方法，其特征在于所述步驟一中的目標(biāo)區(qū)域不僅包括開放區(qū)域，而且包括封閉的區(qū)域。
3.基于權(quán)利要求I所述的單磁場傳感器陣列平面遠程目標(biāo)定位方法包括所需定位的對象、磁性傳感器陣列、磁場空間分析設(shè)備與背景磁場補償傳感器；所述磁性傳感器陣列包括一個非固定磁場傳感器陣列平面、一個霍爾傳感器、一個磁阻傳感器。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于單磁場傳感器陣列平面遠程目標(biāo)定位系統(tǒng)，其特征在于所述定位的對象本身應(yīng)具有磁場。
全文摘要
本發(fā)明提供了基于單磁場傳感器陣列平面遠程目標(biāo)定位方法，包括以下工作步驟步驟一、將含磁場的定位對象放在目標(biāo)區(qū)域內(nèi)，放置磁性傳感器陣列以探測目標(biāo)磁場；步驟二、將目標(biāo)區(qū)域位于磁場傳感器陣列平面附近；步驟三、利用磁場傳感器找出平面場強內(nèi)最強的那個點；步驟四、假設(shè)空間磁場強度最大的點在某一位置A，等磁感應(yīng)強度曲線一個切平面經(jīng)過此點；步驟五、利用公式算出磁場的中點B，并結(jié)合曲線方程，最后結(jié)合曲線的表面矢量公式以及切平面過最強磁場的法向量，通過求解方程組可以算出步驟四中假設(shè)的磁場強度最大點的空間坐標(biāo)位置。本方法摒棄了傳統(tǒng)遠程定位的弊端，具有定位準確、成本低、效率高等優(yōu)點。
文檔編號A61B5/06GK102813515SQ201210225108
公開日2012年12月12日 申請日期2012年6月30日 優(yōu)先權(quán)日2012年6月30日
發(fā)明者段曉東 申請人:安翰光電技術(shù)(武漢)有限公司