基于慣導(dǎo)系統(tǒng)的腔體形變復(fù)位檢測裝置及復(fù)位檢測方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及腔體形變復(fù)位檢測，尤其是涉及基于慣導(dǎo)系統(tǒng)的腔體形變復(fù)位檢測裝置及復(fù)位檢測方法。
【背景技術(shù)】
[0002]腔體復(fù)位檢測是醫(yī)療與工業(yè)的一項關(guān)鍵技術(shù)，在臨床醫(yī)學(xué)與工業(yè)生產(chǎn)中有著無可置疑的關(guān)鍵作用。按一定規(guī)律張縮的腔體會呈現(xiàn)周期變化，腔內(nèi)物質(zhì)的位移亦會相應(yīng)變化。檢測、處理和分析不同時間腔內(nèi)物質(zhì)時，往往須使腔內(nèi)物質(zhì)移動至同一位置，即腔體張縮度相同，因此腔體復(fù)位檢測方法要滿足準(zhǔn)確精密、快速實時等要求。在醫(yī)療應(yīng)用上，傳統(tǒng)的解決方案是讓病人記憶呼吸深淺，這不僅效率低、存在很大的主觀不確定性、缺乏規(guī)范性，還大大影響了測量效果；在工業(yè)應(yīng)用上，傳統(tǒng)的解決方案是測量腔體張縮時的體積變化，這種方法局限性比較大，僅適合體型不大且變化不劇烈的腔體。近年來，隨著機(jī)械技術(shù)的進(jìn)步，物理與機(jī)械方法漸漸應(yīng)用于腔體復(fù)位檢測，此方法對于明顯的腔體形變可以有效檢測，但對于微弱形變卻不能準(zhǔn)確檢測，對于快速變化的腔體也不具有實時性。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的在于針對腔體復(fù)位檢測存在的上述不足，提供基于慣導(dǎo)系統(tǒng)的腔體形變復(fù)位檢測裝置及復(fù)位檢測方法。
[0004]所述基于慣導(dǎo)系統(tǒng)的腔體形變復(fù)位檢測裝置，設(shè)有待測腔體、2個慣導(dǎo)裝置、微處理器、通信模塊和顯示裝置；
[0005]所述2個慣導(dǎo)裝置固定在待測腔體表面，2個慣導(dǎo)裝置用于檢測待測腔體的張縮變化所引起的物理特征變化值，2個慣導(dǎo)裝置的輸出端接微處理器的輸入端，微處理器的輸出端接通信模塊的輸入端，通信模塊的輸出端通過有線或無線方式將2個慣導(dǎo)裝置檢測得到的數(shù)據(jù)傳送至顯示裝置。
[0006]所述物理特性包括但不限于速度、角度、位置等。
[0007]所述2個慣導(dǎo)裝置與微處理器之間可依次設(shè)有信號調(diào)理電路和數(shù)據(jù)采集電路，信號調(diào)理電路的輸入端接2個慣導(dǎo)裝置的輸出端，信號調(diào)理電路的輸出端接數(shù)據(jù)采集電路的輸入端，數(shù)據(jù)采集電路的輸出端接微處理器的輸入端。
[0008]所述微處理器可采用單片機(jī)或ARM等微型處理器。
[0009]基于慣導(dǎo)系統(tǒng)的腔體形變復(fù)位檢測方法，采用所述基于慣導(dǎo)系統(tǒng)的腔體形變復(fù)位檢測裝置，所述方法包括以下步驟:
[0010]步驟1:將測量腔體表面物理特性的慣導(dǎo)裝置，固定于運動的待測腔體表面，通過檢測待測腔體表面的物理量變化，慣導(dǎo)裝置的復(fù)位檢測分為初始測量值階段與復(fù)原測量階段，初始測量值階段，慣導(dǎo)裝置測量腔體物理參數(shù)的最大值、最小值和預(yù)設(shè)值，計算出預(yù)設(shè)值與兩最值的比例；復(fù)原測量階段，慣導(dǎo)裝置也測量腔體相應(yīng)物理參量的最大值、最小值和預(yù)判值，預(yù)判值若為預(yù)設(shè)值與最大值和最小值之差的等比例點上，即腔體恢復(fù)原位；
[0011]步驟2:微處理器獲得慣導(dǎo)測量數(shù)據(jù)后，通過無線或有線傳遞至顯示裝置，可實時觀測腔體運動過程中物理參數(shù)的變化，若腔體變化至預(yù)設(shè)情況時，顯示裝置發(fā)出提示。
[0012]本發(fā)明通過測量載體在慣性參考系的加速度等物理信息，能夠得到在定位坐標(biāo)系中的速度、偏航角和位置等信息，實現(xiàn)腔體復(fù)位的檢測?？捎行У亟鉀Q目前腔體復(fù)位檢測中識別率低、可靠性不高、誤差較大等的問題。
[0013]基于慣導(dǎo)系統(tǒng)的腔體形變復(fù)位檢測方法，其工作過程如下:
[0014]受做一定規(guī)律運動腔體的形變影響，腔內(nèi)物質(zhì)產(chǎn)生相應(yīng)的移動，腔體張縮變化與表面速度、角度和位置等物理量息息相關(guān)，因此腔內(nèi)物質(zhì)恢復(fù)原位檢測，轉(zhuǎn)為對腔體表面物理特性的測量。將兩個慣導(dǎo)裝置附于腔體表面，記錄腔體運動時速度、角度和位置等信息變化值。慣導(dǎo)裝置將測量結(jié)果通過無線或有線傳遞至顯示裝置，可實時觀測腔體運動過程中物理參數(shù)的變化，若腔體變化至預(yù)設(shè)情況時，顯示裝置發(fā)出提示。
[0015]本發(fā)明與常規(guī)腔體復(fù)位檢測方法相比具有以下優(yōu)點:
[0016]利用腔體有規(guī)律形變與會反應(yīng)至其表面速度、角度和位置等物理量，慣導(dǎo)裝置通過測量在慣性參考系的加速度等物理信息，能夠得到在定位坐標(biāo)系中的速度、偏航角和位置等信息，實現(xiàn)腔體復(fù)位的檢測。慣導(dǎo)裝置有如下主要優(yōu)點:(1)由于它是不依賴于任何外部信息，不向外部輻射能量的自主式系統(tǒng)，裝置不受外界電磁干擾的影響，安全可靠；(2)可全天流全球、全時間地工作于空中、地球表面乃至水下；(3)能提供位置、速度、姿態(tài)角等數(shù)據(jù)，充分反映腔體形變的信息。同時，慣導(dǎo)裝置與現(xiàn)實裝置利用無線或有線通信，可實時顯示腔體形變的程度，當(dāng)腔體恢復(fù)至原位時，進(jìn)行提示。這種方法可以有效地解決當(dāng)前腔體復(fù)位檢測方法的識別率低、可靠性不高、受環(huán)境影響大而不能滿足腔體復(fù)位檢測的精確、實時要求問題。
[0017]基于慣導(dǎo)系統(tǒng)的腔體形變復(fù)位檢測方法，針對有規(guī)律運動的腔體，慣導(dǎo)裝置通過測量載體在慣性參考系的加速度等物理信息，能夠得到在定位坐標(biāo)系中的速度、角度和位置等信息，實現(xiàn)腔體復(fù)位的檢測。
[0018]綜上所述，本發(fā)明提出基于慣導(dǎo)系統(tǒng)的腔體形變復(fù)位檢測方法，針對有規(guī)律運動的腔體，通過慣導(dǎo)測量其表面物理參數(shù)，達(dá)到腔體復(fù)位的檢測的目的，可有效地解決目前腔體復(fù)位檢測中識別率低、可靠性不高、誤差較大等的問題。
【附圖說明】
[0019]圖1為本發(fā)明實施例的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。
[0020]圖2為本發(fā)明實施例的過完備原子庫的最優(yōu)匹配示意圖。
【具體實施方式】
[0021]以下結(jié)合實施例和附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步說明。
[0022]參照圖1和2，所述基于慣導(dǎo)系統(tǒng)的腔體形變復(fù)位檢測裝置實施例設(shè)有待測腔體
1、2個慣導(dǎo)裝置2、微處理器3、通信模塊4和顯示裝置5。
[0023]所述2個慣導(dǎo)裝置2固定在待測腔體1表面，2個慣導(dǎo)裝置2用于檢測待測腔體1的張縮變化所引起的物理特征變化值，2個慣導(dǎo)裝置2的輸出端接微處理器3的輸入端，微處理器3的輸出端接通信模塊4的輸入端，通信模塊4的輸出端通過有線或無線方式將2個慣導(dǎo)裝置2檢測得到的數(shù)據(jù)傳送至顯示裝置5。
[0024]所述物理特性包括但不限于速度、角度、位置等。
[0025]所述2個慣導(dǎo)裝置2與微處理器3之間可依次設(shè)有信號調(diào)理電路21和數(shù)據(jù)采集電路22，信號調(diào)理電路21的輸入端接2個慣導(dǎo)裝置2的輸出端，信號調(diào)理電路21的輸出端接數(shù)據(jù)采集電路22的輸入端，數(shù)據(jù)采集電路22的輸出端接微處理器3的輸入端。
[0026]在圖2中，標(biāo)記S1、S2、S3、S4分別表示形變1、形變2、形變3、形變4。
[0027]所述微處理器可采用單片機(jī)或ARM等微型處理器。
[0028]本發(fā)明主要有四部分組成:(1)待測腔體，這是具有一定運動規(guī)律的腔體，腔體內(nèi)的物質(zhì)受腔體形變影響，所處的位置亦產(chǎn)生相應(yīng)的移動；(2)慣導(dǎo)裝置，固定于腔體表面，通過測量腔體表面物理參數(shù)的變化，實現(xiàn)復(fù)位檢測目的；(3)微處理器；(4)顯示裝置，可以與慣導(dǎo)裝置進(jìn)行無線或有線通信，實時顯示腔體的變化狀況，若腔體變化至預(yù)設(shè)情況時，發(fā)出提示。
[0029]以下給出基于慣導(dǎo)系統(tǒng)的腔體形變復(fù)位檢測方法，采用所述基于