[发明专利]基于鉴相技术的电磁跟踪系统及方法

摘要

本发明属于电磁跟踪技术领域，具体为基于鉴相技术的电磁跟踪系统及方法。本发明的电磁跟踪系统包括磁场源模块、磁传感器模块以及控制模块。磁场源模块包含磁场源和交流恒流源，磁场源是由三个相互正交的线圈组成，交流恒流源为线圈提供激励电流；磁传感器模块包含一个三轴磁传感器和信号调理模块；控制模块包含激励控制电路、AD转换及采样电路以及处理器；本发明按照一定次序对磁场源的线圈施加一定幅度、频率的正余弦信号，利用鉴相算法得到合成磁感应强度的平方和余弦激励信号平方的相位差，利用相位差获取投影角和磁场源指向磁传感器时的旋转角度，实现对目标的定位。本发明测量精度高、定位速度快、抗干扰能力强，可应用于微创手术的导航，也可用于虚拟（增强）现实，三维超声成像等领域。

主权项

1.一种基于鉴相技术的电磁跟踪系统，其特征在于，由如下三个部分组成：磁场源模块，磁传感器模块以及控制模块；其中：所述磁场源模块，包含磁场源和交流恒流源；所述磁场源是由三个缠绕在磁芯上的、中心点重合且相互正交的线圈组成，线圈通电后即产生磁场；所述交流恒流源为构成磁场源的线圈提供激励电流，即交流恒流源在控制模块的控制下输出正余弦电流按一定顺序激励磁场源的各线圈；所述磁传感器模块，包含一个三轴磁传感器以及相应的信号调理电路；所述三轴磁传感器附着于被跟踪目标，测量跟踪目标所处位置的三轴正交磁感应强度，输入到信号调理电路中；信号调理电路对三轴磁传感器检测到的数据进行滤波和放大；所述控制模块，包含激励控制电路、AD转换与采样电路以及处理器；所述激励控制电路在处理器的控制下实现对磁场源各线圈激励电流的通断；AD转换电路与采样电路采集磁场源的余弦激励信号及目标点所处位置的合成磁感应强度，两路模拟信号经AD转换后变成两路数字信号输入到处理器中进行处理，处理器对采样得到的余弦激励信号进行平方运算得到信号1，对合成磁感应强度信号进行平方运算得到信号2，再计算信号1和信号2的相位差；进而计算投影角，并进一步计算旋转角，实现对目标点的跟踪定位。