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《天津大学》 2012年
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电磁定位系统的研究和实现

师晓宙  
【摘要】:针对计算机辅助骨科手术系统(CAOS)中的定位精度、系统稳定性、可操作性、成本等问题,以及骨科手术的复杂性和多变性,本系统提出了电磁定位的方法。 该方法根据比奥-萨伐尔定律,以交流线圈为发射源,以接收线圈作为定位目标,根据电磁感应定律,接收线圈会产生相应的感应电动势。通过计算得出磁场的空间分布,进而推导出包含目标位置和方向信息的方程组,利用最优化的非线性算法来解方程,从而得到一个稳定的、实时的定位方法。 该定位系统包括信号发射部分、信号接收部分、信号提取部分、计算和显示部分。我们建立了磁偶极子的分布模型,并通过LM算法进行计算,然后针对该系统进行了仿真实验,验证了系统的可行性并且计算出发射部分的具体参数。根据系统需要设计了相应的发射和接收电路,同时采取了计算结果拟合、系统参数标定等方法,进一步提高系统的精度。利用VC++软件编写了系统的计算和显示程序,通过对定位目标的实际跟踪测量,得到该系统的定位精度:位置误差平均小于1mm,方向误差平均小于1°。 电磁定位系统精度为毫米级,而且体积小、价格低、不易受外界干扰,除了在计算机辅助骨科手术系统中有着很好的应用之外,也可以广泛的应用于军事目标定位、虚拟现实、遥控钻井等领域。
【学位授予单位】:天津大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2012
【分类号】:R318.6;TP391.7

【参考文献】
中国期刊全文数据库 前6条
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【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
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3 王坤东;颜国正;姜萍萍;郭旭东;何文辉;王凤;;一种新的人体腔道介入器件定位方法[J];北京生物医学工程;2006年04期
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中国重要会议论文全文数据库 前5条
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中国博士学位论文全文数据库 前10条
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2 王永红;基于全场并行共焦的检测技术与系统研究[D];合肥工业大学;2004年
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9 江照意;典型目标场景的红外成像仿真研究[D];浙江大学;2007年
10 何文辉;人体胃肠道无创诊查系统及生物遥测胶囊磁定位技术与实验[D];上海交通大学;2007年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
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4 王文生;超声波辊型检测系统的研究[D];燕山大学;2003年
5 杜惠杰;射击精度测量方案的探索[D];华北工学院;2003年
6 王君立;全固态激光器数字式光功率控制系统的应用研究[D];中国科学院研究生院(长春光学精密机械与物理研究所);2003年
7 韦晓茹;激光直写系统的软硬件设计[D];苏州大学;2003年
8 侯和坤;红外凝视成像系统辐射定标的研究[D];中国科学院研究生院(长春光学精密机械与物理研究所);2004年
9 单伟;干涉式光纤电流传感器的设计[D];燕山大学;2004年
10 张正红;水平定向钻进跟踪导向系统中的定位测深技术的研究[D];国防科学技术大学;2003年
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
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2 王文兴,颜国正,熊祥,张根福,史熠,宋安;一种微型低功耗生物遥测双向射频通讯系统[J];北京生物医学工程;2004年02期
3 王坤东;颜国正;姜萍萍;郭旭东;何文辉;王凤;;一种新的人体腔道介入器件定位方法[J];北京生物医学工程;2006年04期
4 徐彤,王涌天;虚拟现实系统中六自由度电磁跟踪算法的改进[J];传感技术学报;2000年03期
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10 程昌林,王慧,李业凤;细导线密绕螺线管的磁场[J];物理与工程;2003年01期
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