磁定位技術

第1章 概述 1
1.1 常用定位方法 1
1.2 磁定位技術的特點 2
1.3 磁定位技術的發展 3
第2章 磁性目標的磁場數學模型 12
2.1 永磁體磁偶極子模型 12
2.2 電磁線圈磁偶極子模型 14
2.3 圓球坐標系中的磁偶極子模型 15
2.4 圓電磁線圈磁場的積分模型 16
2.5 模型對比 17
第3章 定位算法 21
3.1 非線性最小化算法 21
3.1.1 Powell法 24
3.1.2 Downhill單純形法 24
3.1.3 DIRECT法 24
3.1.4 多級坐標搜索（MCS）法 25
3.1.5 LM算法 25
3.1.6 非線性算法去噪能力 25
3.2 多磁性目標定位算法 28
3.3 線性定位算法 30
3.3.1 線性算法原理 30
3.3.2 線性算法的奇異性問題及處理方法 31
3.3.3 線性算法仿真及定位性能提升 35
3.4 近場定位算法 44
3.4.1 圓環磁體磁感應強度測試實驗 45
3.4.2 圓環磁體磁感應強度的計算 45
3.4.3 近場模型與磁偶極子的比較 46
3.4.4 近場定位方法 49
3.4.5 仿真和實驗 51
3.5 全六維參數磁體定位技術 54
第4章 磁傳感器和永磁體定位系統 57
4.1 磁傳感器 57
4.1.1 磁傳感器的選擇 57
4.1.2 實用磁傳感器 58
4.2 磁傳感器陣列系統 66
4.3 磁傳感器的標定 72
4.3.1 靈敏度校正 73
4.3.2 磁傳感器位置校正 74
4.3.3 磁傳感器方向校正 75
4.3.4 磁傳感器綜合標定 75
第5章 電磁定位系統 82
5.1 電磁感應原理 82
5.2 電磁定位非線性優化算法 84
5.3 解析法求電磁定位參數 85
5.4 電磁定位系統和電路 88
5.4.1 信號發射模塊 88
5.4.2 信號接收模塊 91
5.4.3 微控制器模塊和藍牙模塊 96
5.4.4 電路工作流程和PCB 97
5.5 交變信號提取算法 98
5.5.1 正弦信號幅值與相位的線性提取方法 98
5.5.2 飽和正弦信號提取方法 100
5.5.3 多頻正弦信號提取方法 105
5.6 系統性能測試與評價 111
5.6.1 仿真測試 112
5.6.2 實驗結果 113
第6章 磁定位技術應用 117
6.1 膠囊內鏡定位與控制 117
6.1.1 膠囊內鏡機器人 118
6.1.2 磁定位反饋膠囊機器人 121
6.1.3 面向體內膠囊定位的多磁體定位及人體運動補償 123
6.2 室內移動機器人的定位跟蹤 131
6.2.1 算法模型 132
6.2.2 仿真與性能評價 133
6.2.3 系統實驗 135
6.3 基於電磁耦合的纜線內鏡磁成像方法 138
6.3.1 磁定位內鏡成像技術 138
6.3.2 纜線內鏡的磁定位方法與系統 138
6.3.3 纜線內鏡曲線擬合 140
6.3.4 仿真和實驗結果 142
6.4 骨科手術導航 145
6.4.1 基於磁場梯度的目標定位 146
6.4.2 梯度線圈組件 147
6.4.3 運行結果 148
參考文獻 153
附錄A 磁傳感器概述 163
附錄B LM算法 169