本发明专利技术提供了基于单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、将目标区域位于磁场传感器阵列平面附近；步骤三、利用磁场传感器找出平面场强内最强的那个点；步骤四、假设空间磁场强度最大的点在某一位置A，等磁感应强度曲线一个切平面经过此点；步骤五、利用公式算出磁场的中点B，并结合曲线方程，最后结合曲线的表面矢量公式以及切平面过最强磁场的法向量，通过求解方程组可以算出步骤四中假设的磁场强度最大点的空间坐标位置。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，具体涉及ー种基于单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ー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エ业或医疗等领域，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ー个缺陷。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，已出现了ー些磁性定位技木。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。另ー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測量在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増加了失误的机率。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，它能准确地将所探測到的图像或其它參数诸如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，以及其ー些潜在优势，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。本申请人还同时申请了名称为“基于双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。本专利技术通过ー个场强最大点结合立体几何和代数方程组顺利找出目标点；而“基于双磁场传感器阵列平面远程目标定位方法及系统”通过两个场强最大点和磁力矩找出目标点，融入了物理学原理；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”是通过找出四个及四个以上的点，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，将目标区域位于ー磁场传感器阵列平面附近，找出平面中场强最強的点，再利用电磁学、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、效率高等优点。为了解决上述技术问题，本专利技术提供了如下的技术方案本专利技术基于单磁场传感器阵列平面远程目标定位方法及系统，包括以下定位方法步骤一、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；步骤ニ、将目标区域位于磁场传感器阵列平面附近；步骤三、利用磁场传感器找出平面场强内最強的那个点；步骤四、假设空间磁场強度最大的点在某一位置A (0，0，0)，等磁感应強度曲线ー个切平面经过此点，法向量(O, O, I);步骤五、利用公式权利要求1.基于单磁场传感器阵列平面远程目标定位方法，其特征在于包括以下工作步骤 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、将目标区域位于磁场传感器阵列平面附近； 步骤三、利用磁场传感器找出平面场强内最强的那个点； 步骤四、假设空间磁场强度最大的点在某一位置A (0，0，0)，等磁感应强度曲线一个切平面经过此点，法向量(O, O, I); 步骤五、利用公式2.根据权利要求I所述的基于单磁场传感器阵列平面远程目标定位方法，其特征在于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。3.基于权利要求I所述的单磁场传感器阵列平面远程目标定位方法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一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。4.根据权利要求3所述的基于单磁场传感器阵列平面远程目标定位系统，其特征在于所述定位的对象本身应具有磁场。全文摘要本专利技术提供了基于单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、将目标区域位于磁场传感器阵列平面附近；步骤三、利用磁场传感器找出平面场强内最强的那个点；步骤四、假设空间磁场强度最大的点在某一位置A，等磁感应强度曲线一个切平面经过此点；步骤五、利用公式算出磁场的中点B，并结合曲线方程，最后结合曲线的表面矢量公式以及切平面过最强磁场的法向量，通过求解方程组可以算出步骤四中假设的磁场强度最大点的空间坐标位置。本方法摒弃了传统远程定位的弊端，具有定位准确、成本低、效率高等优点。文档编号A61B5/06GK102813515SQ201210225108公开日2012年12月12日 申请日期2012年6月30日 优先权日2012年6月30日专利技术者段晓东 申请人:安翰光电技术(武汉)有限公司本文档来自技高网...
【技术保护点】
基于单磁场传感器阵列平面远程目标定位方法，其特征在于包括以下工作步骤：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、将目标区域位于磁场传感器阵列平面附近；步骤三、利用磁场传感器找出平面场强内最强的那个点；步骤四、假设空间磁场强度最大的点在某一位置A（0，0，0），等磁感应强度曲线一个切平面经过此点,法向量（0，0，1）；步骤五、利用公式B(x,y,z)=Bx2+By2+Bz2=μ04πr43Q2+m2r2算出磁场的中点B（x，y，z），并结合曲线方程Q=[mx(x？x0)+my(y？y0)+mz(z？z0)]r=(x-x0)2+(y-y0)2+(z-z0)2，最后结合曲线的表面矢量公式F(x,y,z)=μ04πr43Q2+m2r2-BBx=μ04π3Q(x-x0)-mxr2r5以及切平面过最强磁场的法向量（0，0，1），通过求解方程组可以算出步骤四中假设的磁场强度最大点的空间坐标位置；步骤六、根据步骤五得到的数值，再结合背景磁场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：
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