无线位置确定制造技术

本发明专利技术涉及用于确定RF应答器电路RTC相应于超声发射器单元UEU的位置的系统SY。所述RF应答器电路RTC发射RF信号，所述RF信号基于接收到的由所述超声发射器单元UEU发射或反射的超声信号而被调制。基于由超声发射器单元UEU发射超声信号与由RF探测器单元RFD探测到由RF应答器电路(RTC)发射或反射的RF信号中的对应调制之间的时间差ΔT1来确定RF应答器电路RTC相应于超声发射器单元UEU的位置。

Wireless location determination

The invention relates to a system SY for determining the position of the RF transponder circuit RTC corresponding to the UEU of the ultrasonic transmitter unit. The RF transponder circuit RTC transmits the RF signal, which is modulated based on the received ultrasonic signal transmitted or reflected by the UEU of the ultrasonic transmitter unit. The location of the RF transponder circuit RTC corresponding to the UEU of the ultrasonic transmitter unit is determined based on the time difference T1 between the ultrasonic signal transmitted by the UEU of the ultrasonic transmitter unit and the corresponding modulation detected by the RF detector unit RFD in the RF signal transmitted or reflected by the RF transponder circuit (RTC).

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】无线位置确定
本专利技术涉及无线位置确定。公开了一种RF应答器电路，其可以总体上被附接至对象，用于跟踪其位置。RF应答器电路可以用于广泛的行业范围，包括消费产品和健康护理设备。在一个具体应用中，RF应答器电路可以被附接至诸如导管或针的医学设备，以便跟踪其在超声成像探头的超声场中的位置。还公开了一种用于跟踪RF应答器电路的系统。
技术介绍
在许多工业领域中，能够跟踪对象的位置是有好处的。其他优点产生于无线跟踪对象的位置的能力。具体地，在医学领域中，有利的是无线跟踪诸如导管和针的介入设备的位置，以便确定在医学流程期间其在感兴趣区域内的位置。介入设备的位置可以随后被映射到感兴趣区域的对应的医学图像，诸如超声、计算机断层摄影(即，CT)、正电子发射断层摄影(即，PET)、单光子发射计算机断层摄影(即，SPECT图像)。这样的映射能够改善被跟踪设备的可视性，并且改善其相对于医学图像中的特征的位置的识别。文献US7575550B1描述了一种用于确定对象相对于参考框架的布置的装置。所述装置包括在对象附近生成电磁场的场发生器和被固定至对象的换能器。换能器根据文献US3713133A中所公开的原理以预定的振动频率振动，并响应于电磁场随其的相互作用而发射能量。利用对象附近的探测器来探测由换能器发射的能量并响应于其生成信号。还包括信号处理器，用于接收和处理探测器信号以确定对象的坐标。已知跟踪系统的缺点包括需要使用高功率发生器和换能器，以便执行精确跟踪，尤其是在跟踪系统与被跟踪对象之间的间隔很大时。而且，现有系统可能多少有些难以小型化。
技术实现思路
由此，提供一种基于由RF应答器电路RTC发射或反射的RF信号来确定RF应答器电路RTC相应于超声发射器单元UEU的位置的系统SY。所述系统包括RF发射器单元RFE、RF探测器单元RFD、超声发射器单元UEU和位置确定单元PDU。所述RF发射器单元RFE被配置为发射RF信号，以激励所述RF应答器电路RTC。所述RF探测器单元RFD被配置为探测由所述RF应答器电路RTC发射或反射的RF信号。所述超声发射器单元UEU被配置为发射超声信号，以调制由所述RF应答器电路RTC发射或反射的RF信号。此外，所述位置确定单元PDU与所述RF探测器单元RFD和所述超声发射器单元UEU可操作地通信，并且被配置为基于由超声发射器单元UEU发射超声信号与由RF探测器单元RFD探测到由RF应答器电路RTC发射或反射的RF信号中的相应的调制之间的时间差ΔT1来确定所述RF应答器电路RTC相应于所述超声发射器单元UEU的位置。为了跟踪RF应答器电路RTC的位置，由RF发射器单元RFE发射的RF信号激励RF应答器电路RTC，即，向RF应答器电路RTC递送功率。由超声发射器单元UEU发射的超声信号对由RF应答器电路发射或反射的RF信号进行调制。RF探测器单元RFD探测由RF应答器电路RTC发射或反射的RF信号。发射最终调制由RF应答器电路发射或反射的RF信号的超声信号与由RF探测器单元RFD探测到由RF应答器电路RTC发射或反射的RF信号中的相应调制之间的时间延迟在本文中被定义为ΔT1。时间延迟ΔT1等于针对超声信号从超声发射器单元UEU行进到RF应答器电路RTC的时间段和针对经调制的RF信号从RF应答器电路RTC行进到RF探测器单元RFD的时间段的总和。由于RF的3×108m/s的传播速度和超声的在空气中约为330m/s的传播速度之间的巨大差异，时间延迟ΔT1基本上等于针对超声信号从超声发射器单元UEU行进到RF应答器电路RTC的时间段。当RF应答器电路RTC浸入或嵌入在包括其水基成分提供大约为1500m/s的超声传播速度的人体的其他介质中时，相同的实质等同性成立。因此，能够基于该时间差ΔT1确定RF应答器电路RTC相应于超声发射器单元UEU的位置，或者更具体地，超声发射器单元UEU与RF应答器电路RTC之间的范围或距离。该范围能够通过将时间差ΔT1乘以在超声发射器单元UEU与RF应答器电路RTC之间的介质中的超声传播速度来计算。在另一种配置中，代替基于上述时间差ΔT1，或者实际上除了基于该时间差之外，所确定的RF应答器电路RTC相应于超声发射器单元UEU的位置可以包括RF应答器电路RTC相应于超声发射器单元UEU的角度位置。该角度位置可以例如基于由超声发射器单元UEU发射超声信号的方向来确定。该角度位置可以备选地或附加地基于RF应答器电路RTC中的超声探测器UD的角度灵敏度。当与时间延迟信息结合使用时，该角度位置允许在三个维度上确定RF应答器电路RTC相应于超声发射器单元UEU的位置。根据本专利技术的一个方面，超声发射器单元UEU被配置为以大于或等于40kHz的频率发射超声信号。已知低于约30kHz的频率处的超声信号在一些结构中引起机械振动。通过使用大于或等于40kHz的超声频率，能够消除对系统的位置确定方面的干扰。更高频率范围的使用还意味着使用更短波长的超声信号。这样可以提供甚至更高的位置确定精度。根据本专利技术的另一方面，系统SY的RF发射器单元RFE包括RF发射器单元天线，用于将RF信号传输到RF应答器电路RTC。此外，RF发射器单元天线被耦合到RF发射器单元RFE和RF探测器单元RFD，使得RF发射器单元天线还用作RF探测器单元RFD的输入，以探测由RF应答器电路RTC发射或反射的RF信号。通过使用用于传输和接收RF信号二者的RF发射器单元天线，降低电子电路的复杂性。根据本专利技术的另一方面，RF应答器电路RTC具有机械谐振频率。此外，超声发射器单元UEU被配置为以不同于RF应答器电路RTC的机械谐振频率的频率发射超声信号。因此，避免RF应答器电路RTC的超声诱发的机械振动，基本上消除这种超声诱发的机械振动干扰对由RF探测器单元RFD探测到的RF信号进行调制的风险。根据本专利技术的另一方面，调制包括以下中的至少一个：i)改变由RF应答器电路RTC发射或反射的RF信号的频率；ii)改变由RF应答器电路RTC发射或反射的RF信号的相位；iii)改变由RF应答器电路RTC发射或反射的RF信号的幅度；iv)改变由RF应答器电路RTC发射或反射的RF信号的脉冲序列；v)改变在由RF应答器电路RTC发射或反射的RF信号中编码的代码。根据本专利技术的另一方面，超声发射器单元UEU2、UEU3包括多个超声发射器UEa1..an。发射器中的每个发射超声信号，以便为一组时间提供一组时间差ΔTa1..an。位置确定单元PDU2、PDU3基于由超声发射器单元UEU2、UEU3中的多个超声发射器中的每个发射超声信号与由RF探测器单元RFD探测到其在由RF应答器电路RTC发射或反射的RF信号中的相应调制之间的该组时间差ΔTa1..an来确定RF应答器电路RTC的位置。有利地，改善所确定的位置的精度。根据本专利技术的另一方面，提供至少第二RF探测器单元RFD2。此外，基于上面定义的时间差ΔT1与由超声发射器单元UEU发射超声信号和由至少第二RF探测器单元RFD2探测到由RF应答器电路RTC发射或反射的RF信号中的相应调制之间的时间差ΔT2之间的时间延迟ΔT3来确定RF应答器电路RTC相应于RF探测器单元RFD和至少第二RF探测器单元RFD2的位置。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于基于由RF应答器电路(RTC)发射或反射的RF信号来确定所述RF应答器电路(RTC)相应于超声发射器单元(UEU、UEU2、UEU3)的位置的系统(SY、SY2、SY3、SY4)；所述系统包括：RF发射器单元(RFE)；RF探测器单元(RFD)；超声发射器单元(UEU、UEU2、UEU3)；位置确定单元(PDU、PDU2、PDU3、PDU4)；其中，所述RF发射器单元(RFE)被配置为发射RF信号，以激励所述RF应答器电路(RTC)；其中，所述RF探测器单元(RFD)被配置为探测由所述RF应答器电路(RTC)发射或反射的所述RF信号的调制；其中，所述超声发射器单元(UEU、UEU2、UEU3)被配置为发射超声信号，以对由所述RF应答器电路(RTC)发射或反射的所述RF信号进行调制；其中，所述位置确定单元(PDU、PDU2、PDU3、PDU4)与所述RF探测器单元(RFD)和所述超声发射器单元(UEU、UEU2、UEU3)可操作地通信，并且被配置为基于由所述超声发射器单元(UEU、UEU2、UEU3)发射超声信号与由所述RF探测器单元(RFD)探测到由所述RF应答器电路(RTC)发射或反射的所述RF信号中的对应调制之间的时间差(ΔT1)来确定所述RF应答器电路(RTC)相应于所述超声发射器单元(UEU、UEU2、UEU3)的位置；并且其中，所述调制包括以下中的至少一个：相位调制、幅度调制、脉冲序列调制和代码调制。...

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.03.31 EP 16163155.11.一种用于基于由RF应答器电路(RTC)发射或反射的RF信号来确定所述RF应答器电路(RTC)相应于超声发射器单元(UEU、UEU2、UEU3)的位置的系统(SY、SY2、SY3、SY4)；所述系统包括：RF发射器单元(RFE)；RF探测器单元(RFD)；超声发射器单元(UEU、UEU2、UEU3)；位置确定单元(PDU、PDU2、PDU3、PDU4)；其中，所述RF发射器单元(RFE)被配置为发射RF信号，以激励所述RF应答器电路(RTC)；其中，所述RF探测器单元(RFD)被配置为探测由所述RF应答器电路(RTC)发射或反射的所述RF信号的调制；其中，所述超声发射器单元(UEU、UEU2、UEU3)被配置为发射超声信号，以对由所述RF应答器电路(RTC)发射或反射的所述RF信号进行调制；其中，所述位置确定单元(PDU、PDU2、PDU3、PDU4)与所述RF探测器单元(RFD)和所述超声发射器单元(UEU、UEU2、UEU3)可操作地通信，并且被配置为基于由所述超声发射器单元(UEU、UEU2、UEU3)发射超声信号与由所述RF探测器单元(RFD)探测到由所述RF应答器电路(RTC)发射或反射的所述RF信号中的对应调制之间的时间差(ΔT1)来确定所述RF应答器电路(RTC)相应于所述超声发射器单元(UEU、UEU2、UEU3)的位置；并且其中，所述调制包括以下中的至少一个：相位调制、幅度调制、脉冲序列调制和代码调制。2.根据权利要求1所述的系统，其中，所述超声发射器单元(UEU、UEU2、UEU3)被配置为以大于或等于40kHz的频率发射超声信号。3.根据权利要求1或2所述的系统，其中，所述RF发射器单元(RFE)包括用于将RF信号传输到所述RF应答器电路(RTC)的RF发射器单元天线；其中，所述RF发射器单元天线被耦合到所述RF发射器单元(RFE)和所述RF探测器单元(RFD)二者，使得所述RF发射器单元天线还用作到所述RF探测器单元(RFD)的输入，以探测由所述RF应答器电路(RTC)发射或反射的RF信号。4.根据权利要求1至3中的任一项所述的系统，其中，所述RF应答器电路(RTC)具有机械谐振频率，并且其中，所述超声发射器单元(UEU、UEU2、UEU3)被配置为以不同于所述RF应答器电路(RTC)的所述机械谐振频率的频率发射超声信号。5.根据权利要求1至4中的任一项所述的系统(SY2、SY3)，其中，所述超声发射器单元(UEU2、UEU3)包括多个超声发射器(UEa1..an)；并且其中，所述位置确定单元(PDU2、PDU3)被配置为基于由所述超声发射器单元(UEU2、UEU3)中的所述多个超声发射器中的每个发射超声信号与由所述RF探测器单元(RFD)探测到其在由所述RF应答器电路(RTC)发射或反射的所述RF信号中的对应调制之间的一组时间差(ΔTa1..an)来确定所述RF应答器电路(RTC)相应于所述超声发射器单元(UEU2、UEU3)的位置。6.根据权利要求1至4中的任一项所述的系统(SY4)，还包括至少第二RF探测器单元(RFD2)；其中，所述位置确定单元(PDU4)与所述至少第二RF探测器单元(RFD2)可操作地通信；其中，所述位置确定单元(PDU4)还被配置为基于由所述超声发射器单元(UEU)发射超声信号与由所述RF探测器单元(RFD)探测到由所述RF应答器电路(RTC)发射或反射的所述RF信号中的对应调制之间的所述时间差(ΔT1)和由所述超声发射器单元(UEU)发射所述超声信号与由所述至少第二RF探测器单元(RFD2)探测到由所述RF应答器电路(RTC)发射或反射的所述RF信号中的所述对应调制之间的时间差(ΔT2)之间的时间延迟(ΔT3)来确定所述RF应答器电路(RTC)相应于所述RF探测器单元(RFD)和所述至少第二RF探测器单元(RFD2)的位置。7.根据权利要求1至6中的任一项所述的系统，其中，所述RF探测器单元(RFD)被配置为无线地探测由所述RF应答器电路(RTC)发射或反射的RF信号。8.一种RF应答器电路(RTC)，其与根据权利要求1-7中的任一项所述的系统一起使用；所述RF应答器电路(RTC)包括：至少一个天线(AN)；超声探测器(UD)；调制器(MOD)；其中，所述至少一个天线(AN)被配置为将接收到的RF信号转换为第一电信号，以激励所述RF应答器电路(RTC)；其中，所述超声探测器(UD)被配置为将接收到的超声信号转换为第二电信号；并且其中，所述调制器(MOD)被配置为接收所述第二电信号并使所述至少一个天线(AN)发射或反射基于所述第二电信号调制的RF信号。9.根据权利要求8所述的RF应答器电路(RTC)，其中，所述调制包括以下中的至少一个：i)改变由所述RF应答器电路(RTC)发射或反射的所述RF信号的频率；ii)改变由所述RF应答器电路(RTC)发射或反射的所述RF信号的相位；iii)改变由所述RF应答器电路(RTC)发射或反射的所述RF信号的幅度；iv)改变由所述RF应答器电路(RTC)发射或反射所述的RF信号的脉冲序列；v)改变在由所述RF应答器电路(RTC)发射或反射的所述RF信号中编码的代码。10.根据权利要求8-9中的任一项所述的RF应答器电路(RTC)，其中，所述调制器(MOD)包括变容二极管(VAR1)；其中，所述变容二极管(VAR1)被连接到所述天线(AN)和所述超声探测器(UD)，以在所述变容二极管两端的电压处于第一电压(VD1)时提供具有第一电谐振频率(FE1Res1)的调谐电路；并且其中，所述超声探测器(UD)被连接到所述调谐电路，使得当所述超声探测器(UD)接收超声信号时，由所述超声探测器(UD)生成的所述第二电信号将所述变容二极管(VD)两端的所述电压从所述第一电压(VD1)变为所述第二电压(VD2)，并且使得所述调谐电路具有第二电谐振频率(FE1Res2)。11.根据权利要求8-9中的任一项所述的RF应答器电路(RTC)，其中，所述调制器(MOD)包括以下中的至少一个：频率调制器，其被配置为使所述至少一个天线(AN)发射或反射基于所述第二电信号调制的RF信号相位调制器，其被配置为使所述至少一个天线(AN)发射或反射基于所述第二电信号调制的RF信号振幅调制器，其被配置为使所述至少一个天线(AN)发射或反射基于所述第二电信号调制的RF信号脉冲序列编码器，其被配置为使所述至少一个天线(AN)发射或反射基于所述第二电信号以预定脉冲序列调制的RF信号。12.一种无线标签(WT)，其包括根据权利要求8所述的RF应答器电路(RTC)和基板(S)；其中，所述RF应答器电路(RTC)被附接至所述基板(S)。13.根据权利要求12所述的无线标签(WT)或根据权利要求8-11中的任...

【专利技术属性】
技术研发人员：WJ·A·德维吉斯，G·J·N·都德曼，J·J·莱森，M·德容，J·H·德布尔，
申请(专利权)人：皇家飞利浦有限公司，
类型：发明
国别省市：荷兰,NL