基于半主动式RFID的体内极端环境定位系统

摘要

胶囊内窥镜发明后,就一直在临床应用中被不断推广。虽然胶囊内窥镜能够有效的探测人体消化道内大病症,但是始终无法满足医生主动控制胶囊去探测小区域病症的要求。主动接近可疑区域系统的主要阻碍在于定位系统的精度还远远不够。在这篇论文中,我们提出了一种创新的方法,利用胶囊内窥镜的标签的天线方向图来测算,这种方法将在天线阵列投影出一些信息点。根据这些投影轨迹、天线方向图,我们可以通过我们的算法计算出标签的坐标和方向。具体的算法和仿真结果将在接下来的论文中仔细介绍。在一定医疗限制条件下,定位精度在仿真结果中被改进到水平1cm,纵向2cm以内。

目录

摘要

ABSTRACT

第一章 绪论

1.1 课题背景

1.2 体内环境介绍

1.3 胶囊内窥镜的特性和反展

1.3.1 传统内窥镜的特点

1.3.2 国外胶囊内窥镜的研究和发展

1.3.3 国内胶囊内窥镜的发展

1.4 体内微型机器人主要问题及解决方案

1.5 传统定位方法介绍和缺点

1.5.1 基于 TDOA 的定位系统

1.5.2 传统 RFID 的定位系统

1.5.3 ZigBee 定位系统

1.5.4 其他胶囊定位方法

1.6 课题主要研究任务

1.7 本文主要内容的组织和安排

第二章 基于 RFID 定位系统的架构

2.1 定位系统的分析

2.1.1 低功耗

2.1.2 高定位精度

2.1.3 便携性

2.1.4 对人体无创伤

2.1.5 小体积

2.2 设计思想

2.2.1 与其他功能模块的协同工作

2.2.2 高精度的定位设计

2.3 系统框架模块

2.3.1 架构定义

2.3.2 模块特征

2.4 本章小结

第三章 定位系统硬件架构实现

3.1 RFID 技术介绍

3.2 基于 RFID 技术的定位系统原理

3.3 阅读器模块的组成和作用

3.4 标签模块的实现

3.5 PC 端任务简介

3.6 本章小结

第四章 定位算法实现

4.1 自适应步长扫描算法

4.1.1 算法的基本思想

4.1.2 算法的基本假设

4.1.3 算法的具体实现流程

4.2 最小面积算法介绍

4.2.1 算法的基本思想

4.2.2 算法的基本假设

4.2.3 算法的具体实现

4.3 本章小结

第五章 结果与分析

5.1 实验环境与实验手段

5.1.1 硬件环境

5.1.2 软件环境

5.2 自适应步长扫描算法的实验数据分析

5.3 本章小结

第六章 总结与展望

6.1 论文总结

6.2 展望

致谢

参考文献

攻读学位期间发表的学术论文