CN117137416A - 胶囊内窥镜定位系统及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种胶囊内窥镜定位系统及其控制方法，通过设置人体定位设备，能够辅助获得胶囊内窥镜相对人体的位姿，并且，可以通过进一步设置多个第一无线定位模块来提高定位精度。在设置有多个第一无线定位模块时，多个第一无线定位模块之间采用不同的无线通信频率，信号接收装置在不同通信频率之间进行切换，来和不同第一无线定位模块之间分别建立通信连接，方法实现简单，具有优秀的可靠性和扩展性。

Description

胶囊内窥镜定位系统及其控制方法

技术领域

本发明涉及医疗设备领域，具体地涉及一种胶囊内窥镜定位系统及其控制方法。

背景技术

现有技术中可以实时定位人体内的无线胶囊内窥镜，给出其相对于检查系统(系统坐标系)的绝对物理坐标。然而，人体在检查过程中可能发生移动，使得位于体内的胶囊也同步运动，如果仅关注胶囊相对于检查系统的绝对物理坐标，则无法反应胶囊与人体的位置关系，不便于实现对胶囊的精确控制，且不便于后续如腔体地图重建等工作。

发明内容

本发明的目的在于提供一种胶囊内窥镜定位系统及其控制方法。

本发明提供胶囊内窥镜定位系统，其包括胶囊内窥镜、信号发生装置、信号接收装置和上位机，所述胶囊内窥镜可供使用者吞服，其还包括固定于人体设置的人体定位设备，所述人体定位设备包括第一无线定位模块，所述第一无线定位模块配置用于接收所述信号发生装置发射的信号，并向所述信号接收装置发射第一无线定位模块所在位置的第一定位信息；

所述胶囊内窥镜包括第二无线定位模块，所述第二无线定位模块被配置为接收所述信号发生装置发射的信号，并向所述信号接收装置发射胶囊内窥镜所在位置的第二定位信息；

所述上位机至少被配置为根据所述第一定位信息和第二定位信息计算所述胶囊内窥镜相对于所述人体定位设备的位姿信息。

作为本发明的进一步改进，所述第一无线定位模块和所述第二无线定位模块分别具有不同通信频率，所述信号接收装置被配置为能够在所述第一无线定位模块和所述第二无线定位模块的通信频率之间进行切换。

作为本发明的进一步改进，所述信号接收装置被配置为按照固定周期在所述第一无线定位模块和所述第二无线定位模块的通信频率之间进行信息接收的切换，所述信号接收装置与第一无线定位模块的通信时长小于与所述第二无线定位模块的通信时长。

作为本发明的进一步改进，所述第一无线定位模块和所述第二无线定位模块之间的通信频率间隔在10MHz以上。

作为本发明的进一步改进，所述人体定位设备包括至少两个所述第一无线定位模块，每个所述第一无线定位模块和所述第二无线定位模块分别具有不同通信频率，所述信号接收装置被配置为能够在前述至少两个所述第一无线定位模块的通信频率和所述第二无线定位模块的通信频率之间进行切换。

作为本发明的进一步改进，具有不同通信频率的所述第一无线定位模块在所述人体定位设备内分别相互远离设置。

作为本发明的进一步改进，具有不同通信频率的所述第一无线定位模块之间的通信频率间隔在5MHz以上。

作为本发明的进一步改进，所述人体定位设备还包括用以向第一无线定位模块进行供电的电源模块，所述第一无线定位模块包括微控制单元、传感器单元、射频单元，所述传感器单元被配置用于接收所述信号发生装置发射的信号并获取所述第一无线定位模块的第一定位信息，所述射频单元被配置用于向所述信号接收装置发射所述传感器单元获取的第一定位信息。

作为本发明的进一步改进，所述第二无线定位模块的功能单元和所述第一无线定位模块相同，也包括微控制单元、传感器单元和射频单元。

作为本发明的进一步改进，所述人体定位设备包括基板层和设置于基板层下方的软质粘性层，所述第一无线定位模块和电源模块设置于所述基板层上，所述粘性层被配置用于将所述人体定位设备固定贴附于人体表面。

作为本发明的进一步改进，所述基板层平面形状呈四边形或圆角四边形，所述第一无线定位模块的数量为三个，分别设置于所述基板层三个顶点处。

作为本发明的进一步改进，所述信号发生装置为电磁线圈，所述传感器单元包括磁场传感器和惯性传感器，所述磁场传感器被配置用于接收所述电磁线圈发出的磁场信号，所述惯性传感器被配置用于检测所述第一无线定位模块、所述第二无线定位模块的运动信号，所述第一定位信息、所述第二定位信息包括所述磁场信号和所述运动信号。

本发明还提供一种胶囊内窥镜定位系统的控制方法，其包括步骤：

控制信号发生装置向人体定位设备和胶囊内窥镜发送磁场信息；

控制信号接收装置与人体定位设备内的第一无线定位模块通信，以获取人体定位设备的第一定位信息；

控制信号接收装置与胶囊内窥镜内的第二无线定位模块通信，以获取胶囊内窥镜的第二定位信息；

根据所述第一定位信息和第二定位信息计算所述胶囊内窥镜相对于人体定位设备的位姿信息。

作为本发明的进一步改进，所述第一定位信息和第二定位信息是在不同的通信频率下发出的，所述第一定位信息和第二定位信息的获取是所述信号接收装置切换至相应的通信频率下获取而得。

作为本发明的进一步改进，还包括：所述信号接收装置与第一无线定位模块的通信时长小于与所述第二无线定位模块的通信时长。

作为本发明的进一步改进，所述人体定位设备包括多个第一无线定位模块，该多个第一无线定位模块具有不同的通信频率，所述“获取人体定位设备的第一定位信息”为：

控制所述信号接收装置依次切换至多个所述第一无线定位模块的通信频率，依次接收多个所述第一无线定位模块发出的第一定位信息。

作为本发明的进一步改进，在所述信号接收装置与其中一个第一无线定位模块通信时，控制其他第一无线定位模块停止数据采集或者降低无线发射功率。

作为本发明的进一步改进，所述计算所述胶囊内窥镜相对于人体定位设备的位姿信息，具体包括：

根据所述第一定位信息检测得到所述第一无线定位模块相对于所述信号发生装置的位姿，记空间坐标系{s}为以控制信号发生装置为基准的坐标系，所述第一无线定位模块在空间坐标系{s}中的位姿T_s可表示为：

其中，R表示所述第一无线定位模块在空间坐标系{s}中的姿态，其为3×3的旋转矩阵，P表示所述第一无线定位模块在空间坐标系{s}中的位置，其为3×1的坐标向量；

根据所述第一无线定位模块在空间坐标系{s}中的位姿T_s解算得到所述人体定位设备在空间坐标系{s}中的位姿T_sb；

采用同样方法检测得到所述第二无线定位模块相对于所述信号发生装置的位姿，具体地，根据所述第二定位信息检测得到第二无线定位模块相对于信号发生装置的位姿，获得所述胶囊内窥镜在空间坐标系{s}中的位姿T_sc；

计算得到所述胶囊内窥镜相对于所述人体定位设备的位姿，所述胶囊内窥镜相对于人体定位设备的位姿T_bc可表示为：

其中表示T_sb的逆矩阵。

本发明的有益效果是：本发明提供一种胶囊内窥镜定位系统，通过设置人体定位设备，能够辅助获得胶囊内窥镜相对人体的位姿，并且，可以通过进一步设置多个第一无线定位模块来提高定位精度。在设置有多个第一无线定位模块时，多个第一无线定位模块之间采用不同的无线通信频率，信号接收装置在不同通信频率之间进行切换，来和不同第一无线定位模块之间分别建立通信连接，方法实现简单，具有优秀的可靠性和扩展性。

附图说明

图1是本发明一实施方式中的胶囊内窥镜定位系统示意图。

图2是本发明实施例1中的人体定位设备俯视图。

图3是本发明实施例1中的人体定位设备正视图。

图4是本发明实施例2中的人体定位设备俯视图。

图5是本发明一实施方式中的胶囊内窥镜定位系统的控制方法。

图6是本发明一实施方式中的胶囊内窥镜定位系统坐标示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明具体实施方式及相应的附图对本发明技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施方式仅是本发明一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本发明中的实施方式，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本发明保护的范围。

下面详细描述本发明的实施方式，实施方式的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施方式是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

为方便说明，本文使用表示空间相对位置的术语来进行描述，例如“上”、“下”、“后”、“前”等，用来描述附图中所示的一个单元或者特征相对于另一个单元或特征的关系。空间相对位置的术语可以包括设备在使用或工作中除了图中所示方位以外的不同方位。例如，如果将图中的装置翻转，则被描述为位于其他单元或特征“下方”或“上方”的单元将位于其他单元或特征“下方”或“上方”。因此，示例性术语“下方”可以囊括下方和上方这两种空间方位。

实施例1

如图1所示，本实施例提供一种胶囊内窥镜定位系统，其包括胶囊内窥镜1、信号发生装置2、信号接收装置3和上位机4，胶囊内窥镜1可供使用者吞服，胶囊内窥镜1接收信号发生装置2发射的信号并向信号接收装置3发射其在人体5内检测到的定位信息。另外，胶囊内窥镜定位系统还包括用于控制胶囊内窥镜1的控制设备7。

呈胶囊形状的胶囊内窥镜1被吞服进入人体5后可以采集目标组织腔体的图像，并构建目标组织腔体的三维结构。在本实施方式中，胶囊内窥镜1主要应用于观察检测人体5消化系统的组织腔体，例如胃部、食道、大肠、结肠、小肠等。在另一些实施方式中，也可用于对诸如腹腔、胸腔等组织腔体的检测。

胶囊内窥镜1包括图像采集模块、第二无线定位模块和射频模块等。图像采集模块包括摄像头等，用于采集目标组织腔体内图像数据信息。第二无线定位模块用于接收信号发生装置2发射的信号并向信号接收装置3发射胶囊内窥镜1的第二定位信息，上位机5根据第二定位信息计算得到胶囊内窥镜1的绝对物理坐标，如图6所述，所述绝对物理坐标为胶囊内窥镜1相对于信号发生装置2的位姿，记空间坐标系{s}为以控制信号发生装置2为基准的坐标系，所述绝对物理坐标为胶囊内窥镜1在空间坐标系{s}中的位姿。然而，由于人体5在检查过程中也可能发生移动，使得位于人体5内的胶囊内窥镜1也同步运动，此时则需要引入胶囊内窥镜1相对人体5的坐标，才能更好地反映胶囊内窥镜1和人体5之间的位置关系，便于后续诸如腔体地图重建等工作的进行。

为建立胶囊内窥镜1和人体5之间的位置关系，胶囊内窥镜定位系统还包括相固定于人体5设置的人体定位设备6。人体定位设备包括第一无线定位模块61，第一无线定位模块配置用于接收信号发生装置2发射的信号，并向所述信号接收装置3发射第一无线定位模块61所在位置的第一定位信息。

具体的，如图2和图3所示，人体定位设备6包括一个第一无线定位模块61和电源模块62，电源模块62用以对第一无线定位模块61供电，第一无线定位模块61包括微控制单元611、传感器单元612、具有第一发送天线的射频单元613，所述微控制单元611、所述射频单元613集成到同一个模块上，传感器单元612被配置用于接收信号发生装置2发射的信号并获取第一无线定位模块61的第一定位信息，所述第一发送天线被配置用于向信号接收装置3发射传感器单元612获取的第一定位信息。并可通过无线信号对第一无线定位模块61的发射功率、无线频率、采样率、采样精度、传感器使能状态等参数进行控制。

在本实施方式中，胶囊内窥镜1中的第二无线定位模块和人体定位设备6中的第一无线定位模块61包括相同的功能单元，所述第二无线定位模块包括微控制单元、传感器单元、具有第二发送天线的射频单元，所述第二发送天线被配置用于向信号接收装置3发射传感器单元获取的第二定位信息。第一无线定位模块61和第二无线定位模块采用相同的定位方法，定位算法无需额外进行设计，易于实施。在本发明的其他实施方式中，也可根据装置的具体应用场景，调整第一无线定位模块61和第二无线模块的功能单元结构。

上位机4至少被配置为根据第二定位信息和第一定位信息分别计算胶囊内窥镜1和人体定位设备6的位姿信息，并计算胶囊内窥镜1相对于人体定位设备6的位姿信息。

在本实施例中，信号发生装置2为电磁线圈，在其他实施方式中，信号发生装置2也可为或永磁铁或电磁线圈和永磁铁的组合等。第一无线定位模块61的传感器单元612包括磁场传感器6121和惯性传感器6122，磁场传感器6121用于接收电磁线圈发射的磁场信号，惯性传感器6122被配置用于检测第一无线定位模块61(人体定位设备6)的运动信号。同样的，胶囊内窥镜的第二无线定位模块也包括磁场传感器和惯性传感器，磁传感器用于接收电磁线圈发射的磁场信号，惯性传感器用于检测第二无线定位模块(胶囊内窥镜)的运动信号。第一定位信息和第二定位信息包括所述磁场信号和所述运动信号。所述第一无线定位模块61和第二无线定位模块分别将相关信号发送至信号接收装置3后，上位机4通过解算求得胶囊内窥镜1和人体定位设备6的位姿，并进一步换算得到胶囊内窥镜1相对于人体5的位姿。所述第一无线定位模块61和第二无线定位模块包括相同的功能单元以及对应的定位原理相同，在此不再赘述。采用外部磁场信号源的定位方式，能够有效提升信号的强度，使胶囊内窥镜1和人体定位设备6探测到信噪比足够的磁场信号用于定位，从而增加定位系统的探测范围和测量精度。

通过人体定位设备6，能够准确检测获得人体5在胶囊内窥镜定位系统中的位姿，并且其采用与胶囊内窥镜1相同的定位方法，定位算法无需额外进行设计，易于实施。

进一步的，在本实施例中，第一无线定位模块61和胶囊内窥镜1分别具有不同通信频率，信号接收装置3被配置为能够在第一无线定位模块61和胶囊内窥镜1的通信频率之间进行信息接收的切换。第一无线定位模块61和胶囊内窥镜1设置有不同的通信频率，可以避免两者之间的信号干扰，提高信号接收质量。并且，第一无线定位模块61和胶囊内窥镜1两者的定位流程无需同时进行，因此，信号接收装置3被配置为能够在两种通信频率之间进行切换，依次接收通信信号，无需同时建立多条通信信道，降低了系统复杂度。

进一步的，信号接收装置3被配置为按照固定周期在第一无线定位模块61和第二无线定位模块的通信频率之间进行切换，且信号接收装置与第一无线定位模块61的通信时长小于与第二无线定位模块的通信时长。对于胶囊内窥镜1的应用场景，在检查的的时间段内，受检者基本处于平躺或侧卧的状态，不需要进行频繁的身体移动，因此低频率的检测即可满足定位需求，将较多的时间用于与胶囊内窥镜1进行通信，确保对胶囊内窥镜1的定位产生的干扰较小。

优选的，第一无线定位模块61和胶囊内窥镜1之间的通信频率间隔在10MHz以上，需要说明的是，这里胶囊内窥镜1的通信频率包括其图像信息传输频率和第一定位信息传输频率。

在本实施例中，人体定位设备6包括基板层6a和设置于基板层6a下方的软质粘性层6b。基板层6a起到支撑作用，第一无线定位模块61和电源模块62设置于基板层6a上。粘性层6b被配置用于将人体定位设备6固定贴附于人体5表面，通过软质的粘性层6b，人体定位设备6可以直接粘附在人体5腹部、背部、腰部等不同部位，具有良好的适配性，便于进行定位操作。电源模块62为纽扣电池、锂离子可充电电池或通过外部供电等，用以对第一无线定位模块61供电。在基板层6a上还设置有开关63、开关指示灯64等结构，用以说明人体定位设备6的工作状态。

进一步的，当采用电池作为电源模块62时，由于电池包含金属，且人体定位设备6的尺寸较小，其厚度在3～5mm，宽度在10～20mm左右，因此为避免电池对第一无线定位模块61的干扰，第一无线定位模块61和电池之间相互远离设置，分别设置于基板层6a的相对两侧。

实施例2

如图4所示，实施例2与实施例1的区别在于，人体定位设备6设置有三个第一无线定位模块61。并且，每个第一无线定位模块61和胶囊内窥镜1分别具有不同通信频率，且较优的选择是，每个第一无线定位模块61的无线频率之间间隔5MHz以上，并与正在使用的无线胶囊的无线频率(包括图像传输和定位信息传输的)间隔10MHz以上，以保证信号之间更小的干扰，信号接收装置3被配置为能够在不同第一无线定位模块61和胶囊内窥镜1的通信频率之间进行切换。上位机4可以根据数据中的指示标识(如频率、设备编号等)对数据进行识别，从而对计算结果进行分类。

相比于设置一个第一无线定位模块61，设置多个第一无线定位模块61，可以对多个第一无线定位模块61的位姿信息分别进行检测，并对结果进行综合，从而降低单第一无线定位模块61定位可能带来的随机误差。

并且，不同的第一无线定位模块61之间分别设置有不同的通信频率，信号接收装置3能够在不同第一无线定位模块61的通信频率之间切换，同一时间仅与一个第一无线定位模块61建立通信连接。当一个第一无线定位模块61处于工作状态时，其他的第一无线定位模块61可以停止数据采集或降低无线发射功率，从而降低整体的功耗。

另外，通过切频的方式对第一无线定位模块61进行控制的操作方法具有较优的可控性和可扩展性，即可支持的跟踪目标数上限很高。

进一步的，不同第一无线定位模块61在人体定位设备6内分别相互远离设置，从而可以降低坐标轴方向的误差。

具体的，在本实施例中，基板层6a平面形状呈四边形或圆角四边形，第一无线定位模块61的数量为三个，分别设置于基板层6a三个顶点处，分别为第一无线定位模块61o、第一无线定位模块61x和第一无线定位模块61y，它们安装于同一个平面且组成正交的水平坐标轴。优选的，不同第一无线定位模块61之间的通信频率间隔在5MHz以上，从而进一步减少不同定位模块之间的通信干扰。

关于上述误差，以第一无线定位模块61o和第一无线定位模块61x为例进行说明。第一无线定位模块61o和第一无线定位模块61x的坐标分别为Po和Px，则X轴在系统坐标系中的方向可用向量表示。由于定位存在误差，假设为Δ，那么它引入的X轴方向误差可用tanθ＝Δ/Lox表示，其中Lox为第一无线定位模块61o和第一无线定位模块61x之间的间距，Lox越大，则Δ导致的方向误差角θ就越小。当然也要综合考虑无线定位贴的尺寸，贴合人体时的舒适性等。

在本发明的其他实施方式中，也可设置其他数量的第一无线定位模块61，如分别在基板四角处分别设置一个第一无线定位模块61等，本发明对此不做具体限制。另外，信号接收装置3也可配置为同步接收多个第一无线定位模块61的信号。

如图5所示，本发明还提供一种胶囊内窥镜定位系统的控制方法，适用于上述的胶囊内窥镜定位系统，其包括步骤：

S1：控制信号发生装置2向人体定位设备6和胶囊内窥镜1发送磁场信息。

S2：控制信号接收装置3与人体定位设备6内的第一无线定位模61块通信，以获取人体定位设备6的第一定位信息。

S3：控制信号接收装置3与胶囊内窥镜1内的第二无线定位模块通信，以获取胶囊内窥镜1的第二定位信息。

S4：根据第一定位信息和第二定位信息计算胶囊内窥镜1相对于人体定位设备6的位姿信息。

第一定位信息和第二定位信息是在不同的通信频率下发出的，第一定位信息和第二定位信息的获取是信号接收装置3切换至相应的通信频率下获取而得。

当第一无线定位模块61和胶囊内窥镜1采用不同通信频率时，在步骤S1中，其还包括：

在检测到进入胶囊内窥镜1定位流程之后，控制信号接收装置3切换至胶囊内窥镜1的通信频率，接收第二定位信息。

信号接收装置与第一无线定位模块61的通信时长小于与第二无线定位模块的通信时长。

进一步的，当人体定位设备6包括多个第一无线定位模块61时，在检测到进入人体5坐标定位流程之后，还包括：

控制信号接收装置3依次切换至不同第一无线定位模块61的通信频率，依次接收不同第一无线定位模块61发出的第一定位信息。

在本发明的一些实施方式中，胶囊内窥镜1和人体定位设备6之间采用周期性自动切换的定位模式：

在检测到进入胶囊定位周期后，进入胶囊内窥镜1定位流程；在检测到进入人体5定位周期后，进入人体5坐标定位流程。

示例性的，对于设置有3个第一无线定位模块61的人体定位设备6，一个检测周期可以设置为30s，其中，胶囊内窥镜1的定位时间为27s，人体定位设备6的定位时间为3s，其中每个第一无线定位模块61定位时间为1s。

这样，每30s系统对人体5上的无线定位设备进行一次定位。在两次更新之间，默认人体定位设备6(人体5)位姿基本不变。如上文所述，对于胶囊内窥镜1的应用场景，在检查的10～30分钟内，受检者无需频繁移动，因此低频率的检测即可满足定位需求。并且，每次更新体位只需要很短暂的时间，获得各个第一无线定位模块61的位置即可，进一步确保对胶囊内窥镜1的定位产生的干扰较小。

在本发明的其他实施方式中，也可根据应用场景、第一无线定位模块61的数量等因素调整检测周期，本发明对此不作限制。

在本发明的另一些实施方式中，也可通过主动控制模式来进入胶囊内窥镜1和人体定位设备6定位流程：

在检测到胶囊定位主动需求后，进入胶囊内窥镜1定位流程；在检测到进入人体5定位主动需求后，进入人体5坐标定位流程。

如上所述，在检测过程中，由于人体5移动频率较低，因此可在受检者更换体位后，主动控制对人体5的位置进行检测更新，从而使系统在大部分时间保持对胶囊内窥镜1位置的追踪，从而提高系统的准确度。

在步骤S4中，其具体包括：

步骤S41：如图6所示，根据所述第一定位信息检测得到第一无线定位模块61相对于信号发生装置2的位姿，记空间坐标系{s}为以控制信号发生装置2为基准的坐标系，第一无线定位模块61在空间坐标系{s}中的位姿T_s可表示为：

其中，R表示第一无线定位模块61在空间坐标系{s}中的姿态，其为3×3的旋转矩阵，P表示第一无线定位模块61在空间坐标系{s}中的位置，其为3×1的坐标向量。如前所述，所述第一无线定位模块61和第二无线定位模块包括相同的功能单元以及对应的定位原理相同，步骤S41中的T_s可分别表示为人体定位设备6和胶囊内窥镜1的位姿表达式。

根据第一无线定位模块61在空间坐标系{s}中的位姿T_s解算得到人体定位设备6在空间坐标系{s}中的位姿T_sb。

步骤S42：采用同样方法检测得到所述第二无线定位模块相对于所述信号发生装置2的位姿，具体地，根据所述第二定位信息检测得到第二无线定位模块相对于信号发生装置2的位姿，获得所述胶囊内窥镜(或第二无线定位模块)在空间坐标系{s}中的位姿T_sc。

步骤S43：计算得到所述胶囊内窥镜相对于所述人体定位设备6的位姿，胶囊内窥镜1相对于人体定位设备6的位姿T_bc可表示为：

其中表示T_sb的逆矩阵。

综上所述，本实施方式提供一种胶囊内窥镜定位系统，通过设置人体定位设备，能够辅助获得胶囊内窥镜相对人体的位姿，并且，可以通过进一步设置多个第一无线定位模块来提高定位精度。在设置有多个第一无线定位模块时，多个第一无线定位模块之间采用不同的无线通信频率，信号接收装置在不同通信频率之间进行切换，来和不同第一无线定位模块之间分别建立通信连接，方法实现简单，具有优秀的可靠性和扩展性。

应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施方式中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

上文所列出的一系列的详细说明仅仅是针对本发明的可行性实施方式的具体说明，并非用以限制本发明的保护范围，凡未脱离本发明技艺精神所作的等效实施方式或变更均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (18)

1.一种胶囊内窥镜定位系统，其包括胶囊内窥镜、信号发生装置、信号接收装置和上位机，所述胶囊内窥镜可供使用者吞服，其特征在于，

还包括固定于人体设置的人体定位设备，所述人体定位设备包括第一无线定位模块，所述第一无线定位模块配置用于接收所述信号发生装置发射的信号，并向所述信号接收装置发射第一无线定位模块所在位置的第一定位信息；

所述胶囊内窥镜包括第二无线定位模块，所述第二无线定位模块被配置为接收所述信号发生装置发射的信号，并向所述信号接收装置发射胶囊内窥镜所在位置的第二定位信息；

所述上位机至少被配置为根据所述第一定位信息和第二定位信息计算所述胶囊内窥镜相对于所述人体定位设备的位姿信息。

2.根据权利要求1所述的胶囊内窥镜定位系统，其特征在于，所述第一无线定位模块和所述第二无线定位模块分别具有不同通信频率，所述信号接收装置被配置为能够在所述第一无线定位模块和所述第二无线定位模块的通信频率之间进行切换。

3.根据权利要求2所述的胶囊内窥镜定位系统，其特征在于，所述信号接收装置被配置为按照固定周期在所述第一无线定位模块和所述第二无线定位模块的通信频率之间进行信息接收的切换，所述信号接收装置与第一无线定位模块的通信时长小于与所述第二无线定位模块的通信时长。

4.根据权利要求2所述的胶囊内窥镜定位系统，其特征在于，所述第一无线定位模块和所述第二无线定位模块之间的通信频率间隔在10MHz以上。

5.根据权利要求2所述的胶囊内窥镜定位系统，其特征在于，所述人体定位设备包括至少两个所述第一无线定位模块，每个所述第一无线定位模块和所述第二无线定位模块分别具有不同通信频率，所述信号接收装置被配置为能够在前述至少两个所述第一无线定位模块的通信频率和所述第二无线定位模块的通信频率之间进行切换。

6.根据权利要求5所述的胶囊内窥镜定位系统，其特征在于，具有不同通信频率的所述第一无线定位模块在所述人体定位设备内分别相互远离设置。

7.根据权利要求6所述的胶囊内窥镜定位系统，其特征在于，具有不同通信频率的所述第一无线定位模块之间的通信频率间隔在5MHz以上。

8.根据权利要求1所述的胶囊内窥镜定位系统，其特征在于，所述人体定位设备还包括用以向第一无线定位模块进行供电的电源模块，所述第一无线定位模块包括微控制单元、传感器单元、射频单元，所述传感器单元被配置用于接收所述信号发生装置发射的信号并获取所述第一无线定位模块的第一定位信息，所述射频单元被配置用于向所述信号接收装置发射所述传感器单元获取的第一定位信息。

9.根据权利要求8所述的胶囊内窥镜定位系统，其特征在于，所述第二无线定位模块的功能单元和所述第一无线定位模块相同，也包括微控制单元、传感器单元和射频单元。

10.根据权利要求8所述的胶囊内窥镜定位系统，其特征在于，所述人体定位设备包括基板层和设置于基板层下方的软质粘性层，所述第一无线定位模块和电源模块设置于所述基板层上，所述粘性层被配置用于将所述人体定位设备固定贴附于人体表面。

11.根据权利要求10所述的胶囊内窥镜定位系统，其特征在于，所述基板层平面形状呈四边形或圆角四边形，所述第一无线定位模块的数量为三个，分别设置于所述基板层三个顶点处。

12.根据权利要求9所述的胶囊内窥镜定位系统，其特征在于，所述信号发生装置为电磁线圈，所述传感器单元包括磁场传感器和惯性传感器，所述磁场传感器被配置用于接收所述电磁线圈发出的磁场信号，所述惯性传感器被配置用于检测所述第一无线定位模块、所述第二无线定位模块的运动信号，所述第一定位信息、所述第二定位信息包括所述磁场信号和所述运动信号。

13.一种胶囊内窥镜定位系统的控制方法，其特征在于，包括步骤：

控制信号发生装置向人体定位设备和胶囊内窥镜发送磁场信息；

控制信号接收装置与人体定位设备内的第一无线定位模块通信，以获取人体定位设备的第一定位信息；

控制信号接收装置与胶囊内窥镜内的第二无线定位模块通信，以获取胶囊内窥镜的第二定位信息；

根据所述第一定位信息和第二定位信息计算所述胶囊内窥镜相对于人体定位设备的位姿信息。

14.根据权利要求13所述的胶囊内窥镜定位系统的控制方法，其特征在于，

所述第一定位信息和第二定位信息是在不同的通信频率下发出的，所述第一定位信息和第二定位信息的获取是所述信号接收装置切换至相应的通信频率下获取而得。

15.根据权利要求14所述的胶囊内窥镜定位系统的控制方法，其特征在于，还包括：所述信号接收装置与第一无线定位模块的通信时长小于与所述第二无线定位模块的通信时长。

16.根据权利要求13所述的胶囊内窥镜定位系统的控制方法，其特征在于，所述人体定位设备包括多个第一无线定位模块，该多个第一无线定位模块具有不同的通信频率，所述“获取人体定位设备的第一定位信息”为：

控制所述信号接收装置依次切换至多个所述第一无线定位模块的通信频率，依次接收多个所述第一无线定位模块发出的第一定位信息。

17.根据权利要求16所述的胶囊内窥镜定位系统的控制方法，其特征在于：在所述信号接收装置与其中一个第一无线定位模块通信时，控制其他第一无线定位模块停止数据采集或者降低无线发射功率。

18.根据权利要求13所述的胶囊内窥镜定位系统的控制方法，其特征在于，所述计算所述胶囊内窥镜相对于人体定位设备的位姿信息，具体包括：

根据所述第一定位信息检测得到所述第一无线定位模块相对于所述信号发生装置的位姿，记空间坐标系{s}为以控制信号发生装置为基准的坐标系，所述第一无线定位模块在空间坐标系{s}中的位姿T_s可表示为：

其中，R表示所述第一无线定位模块在空间坐标系{s}中的姿态，其为3×3的旋转矩阵，P表示所述第一无线定位模块在空间坐标系{s}中的位置，其为3×1的坐标向量；

根据所述第一无线定位模块在空间坐标系{s}中的位姿T_s解算得到所述人体定位设备在空间坐标系{s}中的位姿T_sb；

采用同样方法检测得到所述第二无线定位模块相对于所述信号发生装置的位姿，具体地，根据所述第二定位信息检测得到第二无线定位模块相对于信号发生装置的位姿，获得所述胶囊内窥镜在空间坐标系{s}中的位姿T_sc；

计算得到所述胶囊内窥镜相对于所述人体定位设备的位姿，所述胶囊内窥镜相对于人体定位设备的位姿T_bc可表示为：

其中表示T_sb的逆矩阵。