基于双磁场传感器阵列平面远程目标定位方法及系统技术方案

本发明专利技术提供了基于双磁场传感器阵列平面远程目标定位方法及系统，包括所需定位的对象、磁性传感器阵列、磁场空间分析设备与背景磁场补偿传感器。本发明专利技术提供了基于双磁场传感器阵列平面远程目标定位方法及系统，将目标区域位于两个磁场传感器阵列平面之间，找出两个平面中场强最强的点，再利用物理、数学知识结合磁场补偿的信息即可对远程目标进行定位。此方法不仅适合开放环境，同样适用于封闭环境，如人体消化系统、液体处理管道或某些机械系统。本方法摒弃了传统远程定位的弊端，具有定位准确、成本低、效率高、计算简单等优点。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及磁场定位方法，具体涉及一种基于双磁场传感器阵列平面远程目标定位方法及系统。
技术介绍
勘测无线医疗胶囊在医疗界广为人知。这种勘测胶囊可将数据发回一个置于体外的接收及记录装置。患者将该胶囊吞入腹中，它就会沿着消化道前行，在途中收集并传送数据至接收及记录装置。一般而言，一至两天之后，这种一次性胶囊将会随排泄物排出体外，并将诸如体温、PH值、血压及运输时间等数据记录下来用于分析和/或存储传输。业内普遍认同配备摄像头的无线医疗胶囊可用于采集图像，而带有药物储层的胶囊则可以将各种不同剂量的药物释放到消化系统的各个区域。 部署和检测用在密闭、无法访问或者远程空间侦察的微型探针或传感器在许多环境中非常有用。而在部署过程中确定对象的位置是比较困难的，在很多应用过程中，目标环境的体积可能不超过几个立方分米。尽管如此，人们仍能尽可能地精确定位一个极小的目标，如探针或传感器。遥感技术被人们广泛应用于工业或医疗等领域，例如，如目前医疗领域中常用的无线胶囊是蠕动着进入消化道的，而在此过程中，胶囊的具体位置是不可知的，或是仅能近似知道其大概位置。同样的，在非医疗设备中，探针胶囊是由流体或重力作用带入，以管道系统为例，在确定的时间仅能知道其大概的位置。位置信息的缺乏是目前无线胶囊技术的一个缺陷。例如，医生在检查来自体内胶囊的数据时无法获知由该数据显示的病理特征，如肠道肿瘤的具体位置。而为了探查问题所在的精确位置常常需要额外的定位过程，甚至需要手术来完成。在现今的医疗设备当中，已出现了一些磁性定位技术。其中一种是由美国Acker开发的专利5，558，091，它是利用在体内胶囊中的嵌入式磁性传感器配合体外磁场工作，从而实现体内追踪。虽然这种方法可能在一定程度上是有用的，但它没有考虑到诸如地磁场或是那些可能由电流和铁磁材料产生的额外磁场的干扰作用。另一种方法则是由美国的Haynor开发的6，216，028号专利，它将磁铁安装在诸如探针尖端这样的医疗器械上，再植入病人体内，然后利用体外传感器检测磁场分布以达到定位的作用。这种方法提出使用四个磁性传感器来测量在X，Y和Z轴的磁场，以磁场尖端作为磁偶极子来建模，通过求解非线性方程组来确定磁偶极子的位置。由于所涉及计算的复杂性，该方法需要相当大的计算能力和/或大量的时间来完成。而该方法的复杂性也极大地增加了失误的机率。用于精确判断远程对象位置的改进的方法及系统，如定位无线胶囊和探针等是十分有效的，并且其具有极大的优势，它能准确地将所探测到的图像或其它参数诸如PH值、体温、血压等与位置精确匹配。并且它在精确指导药物剂量、采取活检及术后恢复方面更具潜力和优势。而在非医疗应用方面，它可用于管道检测或液体处理系统。当胶囊或探针与运动控制能力结合使用时，及时探查探头或胶囊的位置就变得极为有利。由于上述和其它原因，以及其一些潜在优势，利用磁场的改进的定位方法和系统将在应用领域具备极大地应用前景。本申请人还同时还申请了名称为“基于单磁场传感器阵列平面远程目标定位方法及系统”和“基于不少于四磁场传感器阵列平面远程定位方法及系统”的两项专利技术专利，虽然从名称上看所用方法类似，但实质上所用原理和方法以及侧重点都不一样。本专利技术通过两个场强最大点和测量磁偶极矩找出目标点，巧妙地融入了物理学原理；而“基于单磁场传感器阵列平面远程目标定位方法及系统”通过一个场强最大的点结合立体几何和代数方程组顺利找出目标点；而“基于不少于四磁场传感器阵列平面远程定位方法及系统”是通过找出四个或四个以上场强最大的点，再将找出的点连成线，最后再找出交点，将立体几何的问题完美地转为平面几何的问题，使之迎刃而解。综上所述，三种方法及系统形似而神不似，各有千秋，需要我们结合具体的问题具体分析，然后决定运用哪种方法及系统
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是克服现有的缺陷，将目标区域位于两个磁场传感器阵列平面之间，找出两个平面场强最强的点，再利用物理、数学知识结合磁场补偿的信息即可对远程目标进行定位。此方法不仅适合开放环境，同样适用于封闭环境，如人体消化系统、液体处理管道或某些机械系统。本方法摒弃了传统远程定位的弊端，具有定位准确、成本低、效率高、计算简单等优点。为了解决上述技术问题，在本专利技术提供了提供了如下的技术方案本专利技术基于双磁场传感器阵列平面远程目标定位方法及系统，包括以下工作步骤步骤一、将含磁场的定位对象放在目标区域内，放置磁性传感器阵列以探测目标磁场；步骤二、将目标区域位于两个磁场传感器阵列平面之间；步骤三、调节步骤二中磁场传感器阵列平面，使两个面互相平行；步骤四、利用磁场传感器找出两个平面场强最强的两个点；步骤五、连接步骤四中的两点成一直线，所需定位的对象的磁偶极矩便可推算出；步骤六、利用电磁学知识可算出步骤四中两个点的磁场值；步骤七、利用磁场传感器可测出与步骤五中连成直线平行和垂直的磁场值；步骤八、根据步骤六与步骤七得到的数值，再结合背景补偿传感器来修正当地测量磁场的方位数据，最后就可得出所需定位对象的准备位置。进一步地，所述步骤一中的目标区域不仅包括开放区域，而且包括封闭的区域，t匕如人体的消化道。基于双磁场传感器阵列平面远程目标定位系统包括所需定位的对象、磁性传感器阵列、磁场空间分析设备与背景磁场补偿传感器；所述磁性传感器阵列包括两个非固定磁场传感器阵列平面、一个霍尔传感器、一个磁阻传感器。进一步地，所述定位的对象本身应具有磁场，如含有永磁体的胶囊或探针。本专利技术提供了基于双磁场传感器阵列平面远程目标定位方法及系统，将目标区域位于两个磁场传感器阵列平面之间，找出两个平面中场强最强的点，再利用物理、数学知识结合磁场补偿的信息即可对远程目标进行定位。此方法不仅适合开放环境，同样适用于封闭环境，如人体消化系统、液体处理管道或某些机械系统。本方法摒弃了传统远程定位的弊端，具有定位准确、成本低、效率高、计算简单等优点。附图说明附图用来提供对本专利技术的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本专利技术的实施例一起用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的限制。在附图中图I是本专利技术基于双磁场传感器阵列平面远程目标定位方法及系统的宏观结构简图；图2是本专利技术基于双磁场传感器阵列平面远程目标定位方法及系统的可供替换图解示例；图3是本专利技术基于双磁场传感器阵列平面远程目标定位方法及系统的双磁场传 感器阵列平面的磁场测量及定位概念图示。具体实施例方式以下结合附图对本专利技术的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。图I概念示图所示为远程对象定位方法及系统的具体示例。操作环境(非该专利技术的一部分)中，像患者，或是狭窄环境如机械、液体处理及液压系统中，至少有一个传感器阵列在一个特定构造上彼此置入，该构造将会进一步于此说明。传感器阵列包含一个或多个独立的传感器单元，且均匀分布在与操作环境中目标区相对应的传感器平面上。传感器阵列会与适当的计算机或数据处理设备相连接用于实时显示计算结果。胶囊或探针更适于安装在目标区域的内部。作为一种医疗设备，它可以被人或者动物吞入；而在其他一些设备当中，胶囊则会被置入管道、罐体或其他导管、机械封仓等封闭受限环境中。而在上述各种条件下，遥感探测系统均可以发挥效用。胶囊包含一个偶极磁本文档来自技高网...

【技术保护点】
基于双磁场传感器阵列平面远程目标定位方法，包括以下工作步骤：步骤一、将含磁场的定位对象放在目标区域内，放置磁性传感器阵列以探测目标磁场；步骤二、将目标区域位于两个磁场传感器阵列平面之间；步骤三、调节步骤二中磁场传感器阵列平面，使两个面互相平行；步骤四、利用磁场传感器找出两个平面场强最强的两个点；步骤五、连接步骤四中的两点成一直线，所需定位的对象的磁偶极矩便可推算出；步骤六、利用电磁学知识可算出步骤四中两个点的磁场值；步骤七、利用磁场传感器可测出与步骤五中连成直线平行和垂直的磁场值；步骤八、根据步骤六与步骤七得到的数值，再结合背景补偿传感器来修正当地测量磁场的方位数据，最后就可得出所需定位对象的准备位置。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：段晓东，
申请(专利权)人：安翰光电技术武汉有限公司，
类型：发明
国别省市：