針對(duì)計(jì)算機(jī)輔助骨科手術(shù)系統(tǒng)（CAOS）中的定位精度、系統(tǒng)穩(wěn)定性、可操作性、成本等問題,以及骨科手術(shù)的復(fù)雜性和多變性,本系統(tǒng)提出了電磁定位的方法。該方法根據(jù)比奧-薩伐爾定律,以交流線圈為發(fā)射源,以接收線圈作為定位目標(biāo),根據(jù)電磁感應(yīng)定律,接收線圈會(huì)產(chǎn)生相應(yīng)的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。通過計(jì)算得出磁場(chǎng)的空間分布,進(jìn)而推導(dǎo)出包含目標(biāo)位置和方向信息的方程組,利用最優(yōu)化的非線性算法來解方程,從而得到一個(gè)穩(wěn)定的、實(shí)時(shí)的定位方法。該定位系統(tǒng)包括信號(hào)發(fā)射部分、信號(hào)接收部分、信號(hào)提取部分、計(jì)算和顯示部分。我們建立了磁偶極子的分布模型,并通過LM算法進(jìn)行計(jì)算,然后針對(duì)該系統(tǒng)進(jìn)行了仿真實(shí)驗(yàn),驗(yàn)證了系統(tǒng)的可行性并且計(jì)算出發(fā)射部分的具體參數(shù)。根據(jù)系統(tǒng)需要設(shè)計(jì)了相應(yīng)的發(fā)射和接收電路,同時(shí)采取了計(jì)算結(jié)果擬合、系統(tǒng)參數(shù)標(biāo)定等方法,進(jìn)一步提高系統(tǒng)的精度。利用VC++軟件編寫了系統(tǒng)的計(jì)算和顯示程序,通過對(duì)定位目標(biāo)的實(shí)際跟蹤測(cè)量,得到該系統(tǒng)的定位精度:位置誤差平均小于1mm,方向誤差平均小于1°。電磁定位系統(tǒng)精度為毫米級(jí),而且體積小、價(jià)格低、不易受外界干擾,除了在計(jì)算機(jī)輔助骨科手術(shù)系統(tǒng)中有著很好的應(yīng)用之外,也可以廣泛的應(yīng)用于軍事目標(biāo)定位、... 

【文章來源】：天津大學(xué)天津市 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：59 頁

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
第一章 緒論
    1.1 課題的研究背景和意義
    1.2 精確定位技術(shù)介紹
    1.3 磁定位技術(shù)的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀
    1.4 本文研究目標(biāo)和主要內(nèi)容
        1.4.1 研究目標(biāo)
        1.4.2 主要內(nèi)容
        1.4.3 文章結(jié)構(gòu)
第二章 電磁定位系統(tǒng)原理
    2.1 比奧-薩伐爾定律
    2.2 磁偶極子模型
    2.3 電磁感應(yīng)定律
    2.4 電磁定位的計(jì)算模型
第三章 電磁定位的計(jì)算方法和系統(tǒng)仿真
    3.1 LM 算法
    3.2 發(fā)射線圈位置的仿真
    3.3 發(fā)射線圈個(gè)數(shù)的仿真
第四章 電磁定位系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)
    4.1 信號(hào)發(fā)射部分
    4.2 信號(hào)接收部分
    4.3 信號(hào)提取擬合
    4.4 計(jì)算結(jié)果擬合
第五章 定位系統(tǒng)的標(biāo)定
    5.1 感應(yīng)系數(shù)標(biāo)定
    5.2 發(fā)射線圈方向標(biāo)定
    5.3 發(fā)射線圈整體標(biāo)定
第六章 實(shí)驗(yàn)結(jié)果
    6.1 軟件流程
    6.2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果
        6.2.1 定位系統(tǒng)硬件部分
        6.2.2 定位系統(tǒng)軟件部分
        6.2.3 定位結(jié)果
第七章 總結(jié)與展望
    7.1 工作總結(jié)
    7.2 工作展望
參考文獻(xiàn)
發(fā)表論文和參加科研情況說明
致謝



本文編號(hào)：3498152