JP2021503598A - 磁気ロケータの補償方法、ロケータおよびコンピュータプログラム - Google Patents
磁気ロケータの補償方法、ロケータおよびコンピュータプログラム Download PDFInfo
- Publication number
- JP2021503598A JP2021503598A JP2020526966A JP2020526966A JP2021503598A JP 2021503598 A JP2021503598 A JP 2021503598A JP 2020526966 A JP2020526966 A JP 2020526966A JP 2020526966 A JP2020526966 A JP 2020526966A JP 2021503598 A JP2021503598 A JP 2021503598A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- calculated
- receiver
- transmitter
- magnetic field
- predicted
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01V—GEOPHYSICS; GRAVITATIONAL MEASUREMENTS; DETECTING MASSES OR OBJECTS; TAGS
- G01V3/00—Electric or magnetic prospecting or detecting; Measuring magnetic field characteristics of the earth, e.g. declination, deviation
- G01V3/08—Electric or magnetic prospecting or detecting; Measuring magnetic field characteristics of the earth, e.g. declination, deviation operating with magnetic or electric fields produced or modified by objects or geological structures or by detecting devices
- G01V3/10—Electric or magnetic prospecting or detecting; Measuring magnetic field characteristics of the earth, e.g. declination, deviation operating with magnetic or electric fields produced or modified by objects or geological structures or by detecting devices using induction coils
- G01V3/101—Electric or magnetic prospecting or detecting; Measuring magnetic field characteristics of the earth, e.g. declination, deviation operating with magnetic or electric fields produced or modified by objects or geological structures or by detecting devices using induction coils by measuring the impedance of the search coil; by measuring features of a resonant circuit comprising the search coil
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01V—GEOPHYSICS; GRAVITATIONAL MEASUREMENTS; DETECTING MASSES OR OBJECTS; TAGS
- G01V3/00—Electric or magnetic prospecting or detecting; Measuring magnetic field characteristics of the earth, e.g. declination, deviation
- G01V3/08—Electric or magnetic prospecting or detecting; Measuring magnetic field characteristics of the earth, e.g. declination, deviation operating with magnetic or electric fields produced or modified by objects or geological structures or by detecting devices
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
- A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
- A61B5/06—Devices, other than using radiation, for detecting or locating foreign bodies ; determining position of probes within or on the body of the patient
- A61B5/061—Determining position of a probe within the body employing means separate from the probe, e.g. sensing internal probe position employing impedance electrodes on the surface of the body
- A61B5/062—Determining position of a probe within the body employing means separate from the probe, e.g. sensing internal probe position employing impedance electrodes on the surface of the body using magnetic field
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
- A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
- A61B5/72—Signal processing specially adapted for physiological signals or for diagnostic purposes
- A61B5/7203—Signal processing specially adapted for physiological signals or for diagnostic purposes for noise prevention, reduction or removal
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
- G01B21/00—Measuring arrangements or details thereof, where the measuring technique is not covered by the other groups of this subclass, unspecified or not relevant
- G01B21/02—Measuring arrangements or details thereof, where the measuring technique is not covered by the other groups of this subclass, unspecified or not relevant for measuring length, width, or thickness
- G01B21/04—Measuring arrangements or details thereof, where the measuring technique is not covered by the other groups of this subclass, unspecified or not relevant for measuring length, width, or thickness by measuring coordinates of points
- G01B21/045—Correction of measurements
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
- G01B7/00—Measuring arrangements characterised by the use of electric or magnetic techniques
- G01B7/004—Measuring arrangements characterised by the use of electric or magnetic techniques for measuring coordinates of points
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
- G01B9/00—Measuring instruments characterised by the use of optical techniques
- G01B9/02—Interferometers
- G01B9/02055—Reduction or prevention of errors; Testing; Calibration
- G01B9/0207—Error reduction by correction of the measurement signal based on independently determined error sources, e.g. using a reference interferometer
-
- G—PHYSICS
- G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
- G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
- G06F17/00—Digital computing or data processing equipment or methods, specially adapted for specific functions
- G06F17/10—Complex mathematical operations
- G06F17/16—Matrix or vector computation, e.g. matrix-matrix or matrix-vector multiplication, matrix factorization
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
- A61B34/00—Computer-aided surgery; Manipulators or robots specially adapted for use in surgery
- A61B34/20—Surgical navigation systems; Devices for tracking or guiding surgical instruments, e.g. for frameless stereotaxis
- A61B2034/2046—Tracking techniques
- A61B2034/2051—Electromagnetic tracking systems
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Remote Sensing (AREA)
- Mathematical Physics (AREA)
- Mathematical Analysis (AREA)
- Computational Mathematics (AREA)
- Theoretical Computer Science (AREA)
- Mathematical Optimization (AREA)
- Pure & Applied Mathematics (AREA)
- Data Mining & Analysis (AREA)
- General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Geophysics (AREA)
- Geology (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Biomedical Technology (AREA)
- Public Health (AREA)
- Veterinary Medicine (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Signal Processing (AREA)
- Animal Behavior & Ethology (AREA)
- Surgery (AREA)
- Molecular Biology (AREA)
- Medical Informatics (AREA)
- Heart & Thoracic Surgery (AREA)
- Biophysics (AREA)
- Pathology (AREA)
- Algebra (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Software Systems (AREA)
- Computing Systems (AREA)
- Databases & Information Systems (AREA)
- Computer Vision & Pattern Recognition (AREA)
- Artificial Intelligence (AREA)
- Physiology (AREA)
- Psychiatry (AREA)
- Human Computer Interaction (AREA)
Abstract
本発明は、磁場破壊材料の存在下で磁気ロケータを補償する方法に関し、送信磁場を放出する少なくとも1つのコイルを含む送信器(10)と、少なくとも1つの受信機コイルと、各受信機コイル内の送信磁場によって誘導された受信磁場の複数の測定値Ipiを提供する装置とを備える受信器(20)と、それ自体が測定値Ipiに関して計算される誤差Eiの関数として計算された基準(C)の関数として測定値の予測Hiを計算することにより、受信機の位置(P)および/または配向(Q)を計算することを可能にするフィールドモデルを含む処理ユニット(25)と、を備える。本発明は、式Ei=Ipi−Hpiに従って、測定値Ipiと破壊モデルHpiとの間の差である予測Hiによって規定された初期値からの連続的な反復によって誤差Eiが計算されることを特徴とする。破壊モデルHpiはHpi=Ηi+Ρi(αi=−arctan(βωi)を満たし、(I)パラメータβはすべての測定値Ipiで同じであり、計算は基準Cを最小化するように実行される。【選択図】図8
Description
本発明は、少なくとも1つの破壊材料の存在下における磁気ロケータの補償方法に関する。
磁気ロケータは一般に、互いにしっかりと接続された1つまたは複数の送信機コイルを有する送信装置、いわゆる送信機と、互いにしっかりと接続された1つまたは複数の受信機コイルを有する受信装置、いわゆる受信機とを備えている。送信機コイルによって送信された磁場と受信機コイルによって測定された磁場との共同分析により、処理装置によって送信装置に対する受信装置の位置および/または向きを決定することができる。この処理ユニットは、測定に関して計算された誤差の最小化の基準の関数として測定の予測を計算することによって受信機の位置および/または方向を計算することを可能にするフィールドモデルを含む。
本発明の課題は、送信機と受信機との間の磁場破壊材料が存在する可能性があることである。特に、特定の導電性材料は、これらの材料が磁場に置かれると渦電流を発生させる可能性がある。この導電性材料を循環する渦電流は、破壊的な磁場を生成する。
したがって、破壊材料が存在すると、処理ユニットによる予測の計算において誤差が発生する。
本発明は、少なくとも1つの破壊材料の存在下で磁気ロケータを補償する方法および装置を提案することによりこの問題を解決することを目的とし、それにより、材料によって引き起こされる破壊的な磁場にもかかわらず、可能な限りその実際の位置および/またはその実際の向きに応じて受信機の正しい位置および/または方向を計算することが可能になる。
この目的のため、本発明の第1の主題は、少なくとも1つの磁場破壊材料の存在下における磁気ロケータの補償方法であって、磁気ロケータが、
少なくとも1つの送信機であって、少なくとも1つの送信機コイルと、少なくとも1つの送信機コイルに接続され、少なくとも1つの送信信号を生成する少なくとも1つの発電機と、を含み、これにより、少なくとも1つの送信機コイルが少なくとも1つの発電機から送信された送信信号に応じて、少なくとも1つの既定の周波数ωiで送信磁場を送信する、少なくとも1つの送信機と、
少なくとも1つの受信機であって、少なくとも1つの受信機コイルと、少なくとも1つの受信機コイルに接続され、それぞれの受信機コイルにおいて送信磁場によってそれぞれ誘導された受信磁場の少なくとも1つの測定値Ipiを、1〜Nの範囲のiに関する複数の測定値Ipiを提供するような方法で供給する測定装置と、を含む、少なくとも1つの受信機と、
それ自体が測定値Ipiに関して計算される誤差Eiの関数として計算された基準の関数として測定値の予測Hiを計算することにより、受信機の位置および/または配向を計算することを可能にするフィールドモデルを含む処理ユニットと、
を備え、
誤差Eiは、測定値Ipiと測定値の破壊モデルHpiとの差として、予測Hiの初期の規定値から次式
Ei=Ipi−Hpi
に従って連続した反復によって計算され、
測定値の破壊モデルHpiは次式
Hpi=Hi+Pi、
αi=−arctan(β.ωi)、
を検証し、
Piは磁場破壊材料によって測定値Ipiに加えられた乱れであり、ρiは乱れの強度であり、αiは磁場破壊材料によって引き起こされる位相シフト角であり、βは磁場破壊材料のパラメータであり、
パラメータβはすべての測定値Ipiについて同一であり、
計算は、基準を最小化するような方法で実行される。
少なくとも1つの送信機であって、少なくとも1つの送信機コイルと、少なくとも1つの送信機コイルに接続され、少なくとも1つの送信信号を生成する少なくとも1つの発電機と、を含み、これにより、少なくとも1つの送信機コイルが少なくとも1つの発電機から送信された送信信号に応じて、少なくとも1つの既定の周波数ωiで送信磁場を送信する、少なくとも1つの送信機と、
少なくとも1つの受信機であって、少なくとも1つの受信機コイルと、少なくとも1つの受信機コイルに接続され、それぞれの受信機コイルにおいて送信磁場によってそれぞれ誘導された受信磁場の少なくとも1つの測定値Ipiを、1〜Nの範囲のiに関する複数の測定値Ipiを提供するような方法で供給する測定装置と、を含む、少なくとも1つの受信機と、
それ自体が測定値Ipiに関して計算される誤差Eiの関数として計算された基準の関数として測定値の予測Hiを計算することにより、受信機の位置および/または配向を計算することを可能にするフィールドモデルを含む処理ユニットと、
を備え、
誤差Eiは、測定値Ipiと測定値の破壊モデルHpiとの差として、予測Hiの初期の規定値から次式
Ei=Ipi−Hpi
に従って連続した反復によって計算され、
測定値の破壊モデルHpiは次式
Hpi=Hi+Pi、
αi=−arctan(β.ωi)、
を検証し、
Piは磁場破壊材料によって測定値Ipiに加えられた乱れであり、ρiは乱れの強度であり、αiは磁場破壊材料によって引き起こされる位相シフト角であり、βは磁場破壊材料のパラメータであり、
パラメータβはすべての測定値Ipiについて同一であり、
計算は、基準を最小化するような方法で実行される。
本発明の実施形態によれば、基準の関数として測定の予測Hiを計算することによって受信機の位置および/または方向を計算するために使用されるフィールドモデルは、レーベンバーグ・マーカート最小化アルゴリズムを使用する。
いくつかの第1の実施形態を以下に説明する。各実施形態について、以下に記載される以下のステップは、各反復において実行される。
本発明の第1の実施形態によれば、各々の反復において、
予測Hiは、所定の初期値で初期化され、
次いで、パラメータβがその座標上でベクトルA.β―Bを最小化するために、Δi、および破壊モデルHpiが次式
Hpi=Hi.(1+Δi.(j+β.ωi))、
に従ってHiおよびIpiの関数として計算され、
Aは、その第1の座標および第2の座標がそれぞれ、
で形成されるベクトルであり、
Bは、その第1の座標および第2の座標がそれぞれ
で形成されるベクトルであり、
iは1〜Nの範囲であり、
次いで、誤差Eiが計算され、
次いで、次式
に従って基準Cが計算され、
次いで、基準Cに対応する予測Hiがフィールドモデルによって計算され、
この計算された予測Hiは、計算された基準Cが所定の非ゼロの正の境界η未満になるまで、続く反復で使用される。
予測Hiは、所定の初期値で初期化され、
次いで、パラメータβがその座標上でベクトルA.β―Bを最小化するために、Δi、および破壊モデルHpiが次式
Hpi=Hi.(1+Δi.(j+β.ωi))、
に従ってHiおよびIpiの関数として計算され、
Aは、その第1の座標および第2の座標がそれぞれ、
で形成されるベクトルであり、
Bは、その第1の座標および第2の座標がそれぞれ
で形成されるベクトルであり、
iは1〜Nの範囲であり、
次いで、誤差Eiが計算され、
次いで、次式
に従って基準Cが計算され、
次いで、基準Cに対応する予測Hiがフィールドモデルによって計算され、
この計算された予測Hiは、計算された基準Cが所定の非ゼロの正の境界η未満になるまで、続く反復で使用される。
本発明の別の第1の実施形態によれば、各々の反復において、
予測Hiは、所定の初期値で初期化され、
次いで、Δi、パラメータβ、および破壊モデルHpiが次式
Hpi=Hi.(1+Δi.(j+β.ωi))、
に従ってHiおよびIpiの関数として計算され、
Aは、その第1の座標および第2の座標がそれぞれ、
で形成されるベクトルであり、
Bは、その第1の座標および第2の座標がそれぞれ、
で形成されるベクトルであり、iは1〜Nの範囲であり、
次いで、誤差Eiが計算され、
次いで、次式
に従って基準Cが計算され、
次いで、基準Cに対応する予測Hiを計算するためにフィールドモデルが使用され、
この計算された予測Hiは、計算された基準Cが所定の非ゼロの正の境界η未満になるまで、続く反復で使用される。
予測Hiは、所定の初期値で初期化され、
次いで、Δi、パラメータβ、および破壊モデルHpiが次式
Hpi=Hi.(1+Δi.(j+β.ωi))、
に従ってHiおよびIpiの関数として計算され、
Aは、その第1の座標および第2の座標がそれぞれ、
で形成されるベクトルであり、
Bは、その第1の座標および第2の座標がそれぞれ、
で形成されるベクトルであり、iは1〜Nの範囲であり、
次いで、誤差Eiが計算され、
次いで、次式
に従って基準Cが計算され、
次いで、基準Cに対応する予測Hiを計算するためにフィールドモデルが使用され、
この計算された予測Hiは、計算された基準Cが所定の非ゼロの正の境界η未満になるまで、続く反復で使用される。
いくつかの第2の実施形態を以下に説明する。
本発明の第2の実施形態によれば、各々の反復において、
予測Hiは、所定の初期値で初期化され、
次いで、パラメータβがその座標上でベクトルA’.β+B’を最小化するために、Δi、および破壊モデルHpiが次式
Hpi=Hi.(1+Δi.(j+β.ωi))、
に従ってHiおよびIpiの関数として計算され、
A’は、その座標がそれぞれ、
で形成されるベクトルであり、
B’は、その座標がそれぞれ
で形成されるベクトルであり、
iは1〜Nの範囲であり、
次いで、誤差Eiが計算され、
次いで、次式
に従って基準Cが計算され、
次いで、基準Cに対応する予測Hiがフィールドモデルによって計算され、
この計算された予測Hiは、計算された基準Cが所定の非ゼロの正の境界η未満になるまで、続く反復で使用される。
予測Hiは、所定の初期値で初期化され、
次いで、パラメータβがその座標上でベクトルA’.β+B’を最小化するために、Δi、および破壊モデルHpiが次式
Hpi=Hi.(1+Δi.(j+β.ωi))、
に従ってHiおよびIpiの関数として計算され、
A’は、その座標がそれぞれ、
で形成されるベクトルであり、
B’は、その座標がそれぞれ
で形成されるベクトルであり、
iは1〜Nの範囲であり、
次いで、誤差Eiが計算され、
次いで、次式
に従って基準Cが計算され、
次いで、基準Cに対応する予測Hiがフィールドモデルによって計算され、
この計算された予測Hiは、計算された基準Cが所定の非ゼロの正の境界η未満になるまで、続く反復で使用される。
本発明の別の第2の実施形態によれば、各々の反復において、
予測Hiは、所定の初期値で初期化され、
次いで、Δi、パラメータβ、および破壊モデルHpiが次式
Hpi=Hi.(1+Δi.(j+β.ωi))、
に従ってHiおよびIpiの関数として計算され、
A’は、その座標がそれぞれ、
で形成されるベクトルであり、
B’は、その座標がそれぞれ
で形成されるベクトルであり、
iは1〜Nの範囲であり、
次いで、誤差Eiが計算され、
次いで、次式
に従って基準Cが計算され、
次いで、基準Cに対応する予測Hiがフィールドモデルによって計算され、
この計算された予測Hiは、計算された基準Cが所定の非ゼロの正の境界η未満になるまで、続く反復で使用される。
予測Hiは、所定の初期値で初期化され、
次いで、Δi、パラメータβ、および破壊モデルHpiが次式
Hpi=Hi.(1+Δi.(j+β.ωi))、
に従ってHiおよびIpiの関数として計算され、
A’は、その座標がそれぞれ、
で形成されるベクトルであり、
B’は、その座標がそれぞれ
で形成されるベクトルであり、
iは1〜Nの範囲であり、
次いで、誤差Eiが計算され、
次いで、次式
に従って基準Cが計算され、
次いで、基準Cに対応する予測Hiがフィールドモデルによって計算され、
この計算された予測Hiは、計算された基準Cが所定の非ゼロの正の境界η未満になるまで、続く反復で使用される。
いくつかの第3の実施形態を以下に説明する。
本発明の第3の実施形態によれば、各々の反復において、
予測Hiは、所定の初期値で初期化され、
パラメータβは、レーベンバーグ・マーカート最小化アルゴリズムの状態変数として追加され、
次いで、Δiが次式
Hpi=Hi.(1+Δi.(j+β.ωi))、
に従ってHiおよびIpiの関数として計算され、
Δiは次の連立方程式
および
の解であり、
iは1〜Nの範囲であり、
次いで、誤差Eiが計算され、
次いで、次式
に従って基準Cが計算され、
次いで、基準Cに対応する予測Hiがフィールドモデルによって計算され、
この計算された予測Hiは、計算された基準Cが所定の非ゼロの正の境界η未満になるまで、続く反復で使用される。
予測Hiは、所定の初期値で初期化され、
パラメータβは、レーベンバーグ・マーカート最小化アルゴリズムの状態変数として追加され、
次いで、Δiが次式
Hpi=Hi.(1+Δi.(j+β.ωi))、
に従ってHiおよびIpiの関数として計算され、
Δiは次の連立方程式
および
の解であり、
iは1〜Nの範囲であり、
次いで、誤差Eiが計算され、
次いで、次式
に従って基準Cが計算され、
次いで、基準Cに対応する予測Hiがフィールドモデルによって計算され、
この計算された予測Hiは、計算された基準Cが所定の非ゼロの正の境界η未満になるまで、続く反復で使用される。
本発明の別の第3の実施形態によれば、各々の反復において、
予測Hiは、所定の初期値で初期化され、
パラメータβはレーベンバーグ・マーカート最小化アルゴリズムの状態変数として追加され、
次に、次式
Hpi=Hi.(1+Δi.(j+β.ωi))、
に従ってΔiがHiおよびIpiおよびβの関数としてその座標上でベクトルC.Δ−Dを最小化するものとして計算され、
ΔはΔiを座標とするベクトルΔであり、
Dは、その第1座標および第2座標がそれぞれ
によって形成されるベクトルであり、
Cは、他の場所でΔiにそれぞれ対応する係数として、
および係数0を有する行列であり、
iは1〜Nの範囲であり、
次いで、誤差Eiが計算され、
次いで、次式
に従って基準Cが計算され、
次いで、基準Cに対応する予測Hiがフィールドモデルを用いて計算され、
この計算された予測Hiは、計算された基準Cが所定の非ゼロの正の境界η未満になるまで、続く反復で使用される。
予測Hiは、所定の初期値で初期化され、
パラメータβはレーベンバーグ・マーカート最小化アルゴリズムの状態変数として追加され、
次に、次式
Hpi=Hi.(1+Δi.(j+β.ωi))、
に従ってΔiがHiおよびIpiおよびβの関数としてその座標上でベクトルC.Δ−Dを最小化するものとして計算され、
ΔはΔiを座標とするベクトルΔであり、
Dは、その第1座標および第2座標がそれぞれ
によって形成されるベクトルであり、
Cは、他の場所でΔiにそれぞれ対応する係数として、
および係数0を有する行列であり、
iは1〜Nの範囲であり、
次いで、誤差Eiが計算され、
次いで、次式
に従って基準Cが計算され、
次いで、基準Cに対応する予測Hiがフィールドモデルを用いて計算され、
この計算された予測Hiは、計算された基準Cが所定の非ゼロの正の境界η未満になるまで、続く反復で使用される。
本発明の一実施形態によれば、決定された周波数ωiは互いに分離している。
本発明の一実施形態によれば、送信機は、複数の送信磁場をそれぞれ送信する複数の送信機コイルを備え、
測定装置は、各々の受信機コイルに関して、受信機コイルにおける複数の送信磁場によってそれぞれ誘導される複数の受信磁場を測定するとともに、1〜Nの範囲であるiの測定値Ipiを形成する。
測定装置は、各々の受信機コイルに関して、受信機コイルにおける複数の送信磁場によってそれぞれ誘導される複数の受信磁場を測定するとともに、1〜Nの範囲であるiの測定値Ipiを形成する。
本発明の他の実施形態によれば、ロケータは、K個の異なる周波数ωjkで送信する送信機コイルとJ個の受信機コイルとを備え、測定装置は、1〜Jの範囲のインデックスjおよび1〜Kの範囲のインデックスkの測定値Ipjkを提供し、
処理ユニットは、
として、
および
を計算し、
Hjkは予測、ρjは破壊の強度、Hpjkは破壊モデル、Hpjk−Ipjk=0である。
処理ユニットは、
として、
および
を計算し、
Hjkは予測、ρjは破壊の強度、Hpjkは破壊モデル、Hpjk−Ipjk=0である。
本発明の他の実施形態によれば、ロケータは、K個の異なる周波数ωjklで送信するL個の送信機コイルまたはL個の送信機と、J個の受信機コイルとを含み、測定装置は、1〜Jの範囲のインデックスjと、1〜Kの範囲のインデックスkと、1〜Lの範囲のインデックスlとに関する測定値Ipjklを提供し、
処理ユニットは、
として
および
を計算し、
Hjklは予測であり、ρjlは破壊の強度であり、Hpjklは破壊モデルであり、Hpjkl−Ipjkl=0である。
処理ユニットは、
として
および
を計算し、
Hjklは予測であり、ρjlは破壊の強度であり、Hpjklは破壊モデルであり、Hpjkl−Ipjkl=0である。
本発明の第2の主題は、磁気ロケータであって、
少なくとも1つの送信機であって、少なくとも1つの送信機コイルと、少なくとも1つの送信機コイルに接続され、少なくとも1つの送信信号を生成可能な少なくとも1つの発電機と、を含み、これにより、少なくとも1つの送信機コイルが少なくとも1つの発電機から送信された送信信号に応じて、少なくとも1つの既定の周波数ωiで送信磁場を送信できる、少なくとも1つの送信機と、
少なくとも1つの受信機であって、少なくとも1つの受信機コイルと、少なくとも1つの受信機コイルに接続され得、それぞれの受信機コイルにおいて送信磁場によってそれぞれ誘導された受信磁場の少なくとも1つの測定値Ipiを、1〜Nの範囲のiに関する複数の測定値Ipiを提供するために供給可能な測定装置と、を含む、少なくとも1つの受信機と、
それ自体が測定値Ipiに関して計算される誤差Eiの関数として計算された基準の関数として測定値の予測Hiを計算することにより、受信機の位置および/または配向を計算することを可能にするフィールドモデルを含む処理ユニットと、
を備え、
処理ユニットは、誤差Eiが、測定値Ipiと測定値の破壊モデルHpiとの差として、予測Hiの初期の規定値から次式
Ei=Ipi−Hpi
に従って連続した反復によって計算されるように構成されており、
測定値の破壊モデルHpiは次式
Hpi=Hi+Pi、
αi=−arctan(β.ωi)、
を検証し、
Piは磁場破壊材料によって測定値Ipiに加えられた乱れであり、ρiは乱れの強度であり、αiは磁場破壊材料によって引き起こされる位相シフト角であり、βは磁場破壊材料のパラメータであり、
パラメータβはすべての測定値Ipiについて同一であり、
処理ユニットは、計算が、基準を最小化するような方法で実行されるように構成されている。
少なくとも1つの送信機であって、少なくとも1つの送信機コイルと、少なくとも1つの送信機コイルに接続され、少なくとも1つの送信信号を生成可能な少なくとも1つの発電機と、を含み、これにより、少なくとも1つの送信機コイルが少なくとも1つの発電機から送信された送信信号に応じて、少なくとも1つの既定の周波数ωiで送信磁場を送信できる、少なくとも1つの送信機と、
少なくとも1つの受信機であって、少なくとも1つの受信機コイルと、少なくとも1つの受信機コイルに接続され得、それぞれの受信機コイルにおいて送信磁場によってそれぞれ誘導された受信磁場の少なくとも1つの測定値Ipiを、1〜Nの範囲のiに関する複数の測定値Ipiを提供するために供給可能な測定装置と、を含む、少なくとも1つの受信機と、
それ自体が測定値Ipiに関して計算される誤差Eiの関数として計算された基準の関数として測定値の予測Hiを計算することにより、受信機の位置および/または配向を計算することを可能にするフィールドモデルを含む処理ユニットと、
を備え、
処理ユニットは、誤差Eiが、測定値Ipiと測定値の破壊モデルHpiとの差として、予測Hiの初期の規定値から次式
Ei=Ipi−Hpi
に従って連続した反復によって計算されるように構成されており、
測定値の破壊モデルHpiは次式
Hpi=Hi+Pi、
αi=−arctan(β.ωi)、
を検証し、
Piは磁場破壊材料によって測定値Ipiに加えられた乱れであり、ρiは乱れの強度であり、αiは磁場破壊材料によって引き起こされる位相シフト角であり、βは磁場破壊材料のパラメータであり、
パラメータβはすべての測定値Ipiについて同一であり、
処理ユニットは、計算が、基準を最小化するような方法で実行されるように構成されている。
ロケータは、いくつかの実施形態に従って生成されてもよく、処理ユニットは、各反復において、方法の上記の各実施形態のステップをそれぞれ実装するように構成される。
本発明の第3の主題は、コンピュータプログラムであって、コンピュータプログラムが計算機で実行されるとき、上記のように、少なくとも1つの磁場破壊材料の存在下で磁気ロケータを補償する方法を実装するためのコード命令を含むコンピュータプログラムである。
本発明は、添付の図面を参照して非限定的な例としてのみ与えられる以下の説明を読むことにより、よりよく理解されるであろう。
以下は、図を参照した、磁気ロケータの補償方法および磁気ロケータの補償装置の説明である。
図1では、磁気ロケータ1または磁気ロケーションのための装置1は、1つまたは複数の送信機10と、1つまたは複数の受信機20とを備えている。
送信機10は、1つの送信機コイルまたは複数(数Ne)の送信機コイル、例えばE1、E2、E3、および送信機コイルE1、E2、E3に接続され、それぞれの送信信号で送信機コイルを制御する、少なくとも1つの送信信号の生成器または複数の生成器、例えば101、102、103を含む。送信機コイルは、既知の位置を占め、既知の向きを有し、且つ、例えば別々の軸線に沿って向けることができるように、送信機10の同一の機械的支持体にしっかりと取り付けられる。送信機10は、例えば、既知の位置および既知の向きを有する。ここで、非限定的な例として、送信機10が3つの別個の軸線に沿って、例えば正規直交基準フレームの3つの軸線に沿って向けられた3つの送信機コイルE1、E2、E3を備えるシステムの場合を考える。コイルE1、E2、E3のそれぞれの磁気モーメントのこれらの3つの軸線は、巻線の軸線に直交するコイルの場合、コイルの巻線の軸線と同一線上にあり得る。しかしながら、コイルが90°ではない場合、例えば45°である場合、3つの軸線はそれらとは異なり得る。送信機コイルE1、E2、E3の端子間に電圧がかかると、トランスミッタコイルE1、E2、E3に電流が循環し、そこを流れる電流に比例した磁場Be1、Be2、Be3が生成され、そしてその形状はコイルの特徴(向き、磁気モーメント、形状など)に依存する。電圧源は、例えば、電流の生成を駆動する送信機コイルE1、E2、E3の端子間に電圧をかけるための発電機101、102、103として使用されてもよい。
各発電機101、102、103が始動され、それぞれ送信機コイルE1、E2、E3に接続されると、各送信機コイルE1、E2、E3は、発電機101、102、103によって送られる送信信号に応答して送信磁場Be1、Be2、Be3をそれぞれ送信する。送信信号および送信磁場Be1、Be2、Be3はそれぞれ、例えば正弦波であり、例えば定められた周波数f1、f2、f3をそれぞれ有する。定められた周波数は、互いに同一であっても、互いに異なっていてもよい。定められた周波数は、例えば、100Hz〜50kHzであり得る。
受信機20は、1つの受信機コイルまたはいくつかの(数Nr)受信機コイル、例えばR1、R2、R3、および受信機コイルR1、R2、R3に接続される測定装置21を備えている。受信機コイルの数Nrは、送信機コイルの数Neと異なっていても等しくてもよい。受信機コイルは、受信機120の1つの同じ機械的支持体にしっかりと取り付けられており、例えば、別個の軸線に沿って向けられてもよい。受信機20は、例えば、既知の位置および既知の向きを有する。ここでは、例として、受信機20が3つの別個の軸線に沿って、例えば正規直交基準系の3つの軸線に沿って向けられた3つの受信機コイルR1、R2、R3を備えるシステムの場合を考える。コイルR1、R2、R3のそれぞれの磁気モーメントのこれらの3つの軸線は、巻線の軸線に直交するコイルの場合には、コイルの巻線の軸線と同一線上にあり得る。しかしながら、コイルが90°でない場合、例えば45°である場合、3つの軸線はそれらとは異なり得る。可変磁場が存在する場合、磁場の磁束の変化に比例する電圧(測定値)が受信機コイルに現れる。たとえば電圧計または他の同様の手段を使用して受信機コイルの端子間の電圧を測定することによって、またはたとえば電流計または他の同様の手段によって受信機コイルを流れる電流(測定値)を測定することによって、特に受信機コイルの磁気モーメントを含む受信機コイルの特徴が既知であるという条件で、受信機コイルが受ける磁場を決定することができる。
測定装置24は、各受信機コイルR1、R2、R3について、複数の送信磁場Be1、Be2、Be3によってそれぞれ誘導され、1〜Nの範囲のiについて測定値Ipiと呼ばれる複数の受信磁場を測定し、例えば、この目的のため、それぞれ受信機コイルR1、R2、R3に接続されている測定モジュール21、22、23を含む。N=Nr.Ne個の送信機コイルおよび受信機コイルの対があり得、それにより、測定装置24によってN回の測定値Ipiを構成することが可能になる。一実施形態によれば、Nは1よりも大きい。測定値Ipiは、例えば、それぞれが利得および位相を有する複素数である。測定値Ipiは、例えば、測定装置24の復調出力に供給される。送信信号が決定された周波数の正弦波である場合、対応する測定値Ipiも同じ決定された周波数の正弦波である。したがって、図1の例では、測定装置21は、受信機コイルR1に接続された測定モジュール21を介して:
送信機コイルE1の送信磁場Be1によって受信機コイルR1に誘導される受信磁場Br11(E1→R1と表記)、
送信機コイルE2の送信磁場Be2によって受信機コイルR1に誘導される受信磁場Br21(E2→R1と表記)、
送信機コイルE1の送信磁場Be3によって受信機コイルR1に誘導される受信磁場Br31(E3→R1と表記)、
を測定する。
送信機コイルE1の送信磁場Be1によって受信機コイルR1に誘導される受信磁場Br11(E1→R1と表記)、
送信機コイルE2の送信磁場Be2によって受信機コイルR1に誘導される受信磁場Br21(E2→R1と表記)、
送信機コイルE1の送信磁場Be3によって受信機コイルR1に誘導される受信磁場Br31(E3→R1と表記)、
を測定する。
測定装置21は、受信機コイルR2に接続された測定モジュール23を介して:
送信機コイルE1の送信磁場Be1によって受信機コイルR2に誘導される受信磁場Br12(E1→R2と表記)、
送信機コイルE2の送信磁場Be2によって受信機コイルR2に誘導される受信磁場Br22(E2→R2と表記)、
送信機コイルE1の送信磁場Be3によって受信機コイルR2に誘導される受信磁場Br32(E3→R2と表記)、
を測定する。
送信機コイルE1の送信磁場Be1によって受信機コイルR2に誘導される受信磁場Br12(E1→R2と表記)、
送信機コイルE2の送信磁場Be2によって受信機コイルR2に誘導される受信磁場Br22(E2→R2と表記)、
送信機コイルE1の送信磁場Be3によって受信機コイルR2に誘導される受信磁場Br32(E3→R2と表記)、
を測定する。
測定装置21は、受信機コイルR3に接続された測定モジュール22用に、
送信機コイルE1の送信磁場Be1によって受信機コイルR3に誘導される受信磁場Br13(E1→R3と表記)、
送信機コイルE2の送信磁場Be2によって受信機コイルR3に誘導される受信磁場Br23(E2→R3と表記)、
送信機コイルE1の送信磁場Be3によって受信機コイルR3に誘導される受信磁場Br33(E3→R3と表示)、
を測定する。
送信機コイルE1の送信磁場Be1によって受信機コイルR3に誘導される受信磁場Br13(E1→R3と表記)、
送信機コイルE2の送信磁場Be2によって受信機コイルR3に誘導される受信磁場Br23(E2→R3と表記)、
送信機コイルE1の送信磁場Be3によって受信機コイルR3に誘導される受信磁場Br33(E3→R3と表示)、
を測定する。
送信機10および受信機20は、一方で送信装置10の発生器101、102、103に接続され、他方で受信装置20の測定装置24に接続される処理ユニット25(例えば、マイクロプロセッサを備えることができる)に接続されている。処理ユニット25は、送信された送信信号および受信された測定値Ipiを処理するように構成され、したがって、これらの送信された送信信号およびこれらの測定値Ipiから、送信機10に対する受信機20の位置Pおよび向きQを検索することを可能にする。処理ユニット25は、送信機コイルに印加される送信信号の特徴に関する情報、ならびに受信機コイルを通って流れる信号の特徴に関する情報(受信機コイルによる受信磁場、したがって測定値Ipiを表す)を受信する。処理ユニット25は、送信機コイルに印加される送信信号の特徴に関する情報、ならびに受信機コイルを通って流れる信号の特徴に関する情報(受信機コイルによる受信磁場、したがって測定値Ipiを表す)を受信する。処理ユニット25は、受信機コイルによって感知された受信磁場の強度および位相に基づき、例えば、レーベンバーグ・マーカート(Levenberg−Marquardt)型の最小化アルゴリズムを使用して、すべての送信機コイルに対するすべての受信機コイルの位置Pおよび向きQの空間座標を決定し、測定された磁場(受信磁場または測定値Ipi)と、送信機と受信機とに関する事前の知識に基づいてモデル化された理論的な磁場との間の誤差を最小限に抑えることを可能にする。
磁場破壊材料3は、送信機10の送信機コイルと受信機20の受信機コイルとが例示されている図2に示すように、ロケータ1の近く、例えば送信機10と受信機20との間、またはそれらの近くに存在し得る。破壊材料3は、例えば導電性材料、例えば金属であってよい。可変磁場内に配置されたあらゆる導電性材料3は、図2の電流ループCFで表されるように、導電性材料3に渦電流を発生させる。次に、この導体3を循環する渦電流CFは、破壊的な磁場を発生させ、その位相は、導体3のインピーダンスに依存する。しかし、この位相は、所定の周波数に対して一定である。破壊材料3は、例えば、人工股関節の大腿骨頭、人工股関節の大腿骨ステム、例えば、銅製の金属板、別の金属コイル(送信機コイルおよび受信機コイル以外)などまたはその他の、人工金属であってもよい。
かく乱物質により誘導された磁場が送信機の信号と同相でない場合、かく乱を検出し、部分的にそれを補償することができる。概説された方法は、単一の妨害波を補償することを可能にするが、信号の位相の妨害を補償しない。
状況は、図3、図4、および図5の3つの相図(横軸の磁場の実部Re、縦軸の磁場の虚部Im)で要約でき、Bpは、破壊なしの初期磁場(たとえば、送信磁場Be1またはBe2またはBe3)、Bsは磁場破壊材料3の渦電流CFによって送信される磁場、Bcは結果として生じる磁場であり、BpとBsとの合計に等しくなる。
図3において、強磁性材料(例えばフェライトなど)の場合、材料は、渦電流がなく、初期磁場Bpと結果の磁場Bcとの間に位相シフトがない強磁性破壊を生成する。
図4において、(例えば、銅および/または銀および/またはアルミニウム板のような)導電性である磁場破壊材料3の場合、材料3によって誘導される渦電流CFは、初期磁場Bpを低減し、位相シフトを導入する効果を有する二次磁場Bsを生成する。結果として生じる磁場Bcは位相シフトされ、初期磁場Bpに対して振幅が小さくなる。
図5において、比較的低周波数に対する混合された(強磁性と導電性の両方の)磁場破壊材料3の場合、強磁性の性質は、結果として生じる磁場Bcの振幅が初期磁場Bpよりも大きいことを意味する。材料3によって同時に誘導される渦電流CFは、位相シフトを引き起こす。周波数が増加すると、強磁性の影響が減少し、材料3CFによって誘導される渦電流CFの影響が増加し、結果として生じる磁場Bcの振幅がますます減少し、位相シフトが増加し、次いで材料3に固有の法則に従って減少する。
本発明は、材料3により誘導される渦電流CFによる破壊Bsを補償することを可能にする。強磁性破壊はゼロであると仮定される。
磁場破壊材料3は、送信機コイルに対して空間内の特定の位置にある導電性金属物体であり得る。これは、金属オブジェクトが移動すると、特徴が異なる新しいかく乱物質を構成することを意味する。
磁気ロケータ1は、以下に説明する磁場破壊材料3の存在を補償する方法を実施する。
図8において、ロケータ1は、測定値の予測Hiを測定値Ipiに関して計算された誤差Eiの最小化の基準Cの関数として計算することにより、受信機20の位置Pおよび/または方向Qを計算することを可能にする場をモデル化するモジュール26を含む処理ユニット25を含む。このモジュール26は、例えば、予測Hiを計算するためのカルマンフィルタを含み得る。モジュール26は、妨害が存在しない場合、および受信機20の位置Pおよび/または向きQの関数としてN個の測定値を予測するロケータ1の物理モデルを破棄して予測Hiを提供する。モジュール26は、位置Pおよび/または向きQ(またはセンサP、Qの状態)を検索し、基準Cを検証する予測Hiを計算する。基準Cは、モジュール26によって予測Hiと測定値Ipiとの間の偏差(たとえば、L2の意味での誤差のノルムである場合があり、1〜Nの範囲のiの誤差Eiの二乗の合計)を表すものと見なされる。基準Cは、例えばL2の意味で採用される誤差Eiのノルムとして計算できる。一実施形態によれば、基準Cは、1〜Nの範囲のiにわたる誤差Eiの二乗の合計であるとして計算することができる。一実施形態によれば、基準Cは、以下の式
に従って計算することができる。
に従って計算することができる。
一実施形態によれば、誤差Eiは、次式
Ei=Ipi−Hpi
に従って、測定値Ipiと測定値の乱されたモデルHpiとの間の差であるとして、誤差計算モジュール27によって計算される。
Ei=Ipi−Hpi
に従って、測定値Ipiと測定値の乱されたモデルHpiとの間の差であるとして、誤差計算モジュール27によって計算される。
ある瞬間に、1〜Nの範囲のiについて、モデル26からのN個の複素測定値IpiとN個の複素予測値Hiとがある。これらの各測定値Ipiは、特定の周波数または角周波数(周波数に2πを掛けたものに等しい)で行われ、ωiの下に書き込まれる。
測定値Ipiは、例えば、これらの測定値Ipiを座標として有するベクトルIp、すなわち、
に記憶される。
に記憶される。
予測Hiは、例えば、これらの予測Hiを座標として有するベクトルH(P、Q)、すなわち、
に記憶される。
に記憶される。
渦電流Pi=0による磁場破壊材料3が存在しない場合、モデル26は適切に調整されていると仮定され、また時間tの関数として、式Hi(t)=Ii(t)+εi(εiは無視できる)(テキストの残りの部分ではεi=0)に従って測定値に正確に従っていると仮定される(そして、磁場破壊材料3が存在しない場合、Iiと呼ばれる)。
磁場破壊材料3が存在する場合、無視できない破壊Piが測定値Iiに追加され、これによりIpi=Ii+Piが得られ、破壊モデルHpiはHpi=Hi+Piに等しくなる。図6は、破壊されていない測定値Iiに対する破壊された測定値Ipiを表すフレネル図である。図7は、破壊モデルHpiに対する破壊されていない予測Hiを表すフレネル図である。
それ自体が正確な測定値Ipiには補正は行われないが、破壊Piは、破壊モデルHpiを計算して、基準Cが最小になるようにモデル化される。一実施形態によれば、処理ユニット25は、測定値Ipiに関して計算された誤差Eiの最小化の基準Cを計算するためのモジュール29を備える。一実施形態によれば、
である。
である。
一実施形態によれば、磁場破壊材料3に特有のパラメータβの関数として、例えばパラメータβの関数としてのみ、測定値Ipiへの予測Hiの投影を破壊モデルHpiとして計算する。この投影により、渦電流による磁場破壊材料3の影響を低減することができる。
一実施形態によれば、基準C=ET.EはE=Ip−Hp(H、Ip、β)を用いて最小化される。
ベクトルHp(H、Ip、β)は、HのIpへの投影関数であり、ベクトルH(P、Q)およびベクトルIpの関数として計算される。
ベクトルHp(H、Ip、β)は、1〜Nまでの範囲のiについて、この破壊モデルHpiを座標として有している。つまり、
である。
である。
測定の破壊されたモデルHpiは、以下の式
Ii=Hi=Ipi−Pi
による測定値Ipiおよび予測Hiに基づいて破壊モデルを計算するモジュール28によって計算され、
Piは磁場破壊材料3によって測定値Ipiに対して行われた破壊であり、ρiは破壊Piの強度であり、αiは破壊Pi中の磁場破壊材料3によって生じる位相シフト角度である。
Ii=Hi=Ipi−Pi
による測定値Ipiおよび予測Hiに基づいて破壊モデルを計算するモジュール28によって計算され、
Piは磁場破壊材料3によって測定値Ipiに対して行われた破壊であり、ρiは破壊Piの強度であり、αiは破壊Pi中の磁場破壊材料3によって生じる位相シフト角度である。
位相シフト角αiは、式
αi=−arctan(β.ωi)
に従って、磁場破壊材料3の特徴的な関係によって関係付けられ、
βは磁場破壊材料3の特性パラメータである。
αi=−arctan(β.ωi)
に従って、磁場破壊材料3の特徴的な関係によって関係付けられ、
βは磁場破壊材料3の特性パラメータである。
パラメータβは、すべての測定値Ipiで同一であると計算され、妨害物質3をモデル化するインダクタンスLpと妨害物質3をモデル化する抵抗Rpとの比を表し、破壊物質3のインピーダンスはZp=Rp+j.Lp.ωiである。
破壊Piおよび/または破壊Piの強度ρiおよび/または位相シフト角αiおよび/またはパラメータβおよび/または破壊モデルHpiは、誤差Eiを最小化するような方法で計算される。
ベクトル投影関数Hp(H、Ip、β)は、パラメータβを特定するためにモデル化される。
iが1〜Nの範囲の場合、N個の方程式が解かれる。
Ii=HiおよびIpi=Hpiとすると、これにより
Hi+Pi−Ipi=0
が得られ、次いで、投影されたモデルベクトルHpが取得され、その座標は次の方程式
Hpi=Hi.(1+Δi.(j+β.ωi))
で与えられるHpiであり、
Δiは投影距離と呼ばれる。
Hi+Pi−Ipi=0
が得られ、次いで、投影されたモデルベクトルHpが取得され、その座標は次の方程式
Hpi=Hi.(1+Δi.(j+β.ωi))
で与えられるHpiであり、
Δiは投影距離と呼ばれる。
破壊Piおよび/または破壊Piの強度ρiおよび/または位相シフト角αiおよび/またはパラメータβおよび/または破壊モデルHpiおよび/または投影距離Δiは、処理ユニット25によって、図8〜図11のいずれかによる連続的な反復を使用する計算方法によって計算され得る。例えば、一実施形態によれば、各反復において、
モジュール26の予測Hiは、所定の値で初期化され、
次いで、モジュール28を使用して、説明した計算方法またはアルゴリズムの1つによって、破壊されたモデルHpiを、HiとIpiの関数として、たとえば次式
Hpi=Hi.(1+Δi.(j+β.ωi))、
に従って計算し、
次いで、モジュール27を使用して、式Ei=Ipi−Hpiに従って誤差Eiを計算し、
次いで、式
に従って、または式
に従って、モジュール29を使用して基準Cを計算し、
次いで、モジュール26のモデルを使用して、モデルの、例えばレーベンバーグ・マーカート型の最小化アルゴリズムを使用して、基準Cに対応する予測Hiを計算する。この最小化アルゴリズムは、モジュール26を介して、基準Cによる測定値Hiと測定値Ipiとの間の予測Hiの間の偏差を最小にする受信機20の位置Pおよび/または方向Qを検索する。モデル26によってこのように計算された予測Hiは、次の反復に使用される。反復は、例えば、計算された基準Cが所定の非ゼロの正の境界η未満になるまで継続される。
モジュール26の予測Hiは、所定の値で初期化され、
次いで、モジュール28を使用して、説明した計算方法またはアルゴリズムの1つによって、破壊されたモデルHpiを、HiとIpiの関数として、たとえば次式
Hpi=Hi.(1+Δi.(j+β.ωi))、
に従って計算し、
次いで、モジュール27を使用して、式Ei=Ipi−Hpiに従って誤差Eiを計算し、
次いで、式
に従って、または式
に従って、モジュール29を使用して基準Cを計算し、
次いで、モジュール26のモデルを使用して、モデルの、例えばレーベンバーグ・マーカート型の最小化アルゴリズムを使用して、基準Cに対応する予測Hiを計算する。この最小化アルゴリズムは、モジュール26を介して、基準Cによる測定値Hiと測定値Ipiとの間の予測Hiの間の偏差を最小にする受信機20の位置Pおよび/または方向Qを検索する。モデル26によってこのように計算された予測Hiは、次の反復に使用される。反復は、例えば、計算された基準Cが所定の非ゼロの正の境界η未満になるまで継続される。
破壊物質3が送信機10および/または受信機20に対して移動している場合、パラメータβは、破壊物質3の移動の関数として時間とともに変化する。
処理ユニット25の各モジュール26、27、28、29および/または方法の各ステップは、例えば1つまたは複数の計算機、1つまたは複数のコンピュータ、1つまたは複数のマイクロプロセッサおよび1つ以上のコンピュータプログラムなどの計算手段によって実装することができる。コンピュータプログラムは、補償方法を実施するためのコード命令を含む。
一実施形態によれば、磁気ロケータ1は、
少なくとも1つの送信機10であって、複数(Ne)の送信機コイルと、送信機コイルに接続され、少なくとも1つの送信信号を生成可能な発電機と、を含み、これにより、各々の送信機コイルが、発電機から送信された送信信号に応じて、少なくとも1つの既定の周波数ωiで少なくとも1つの送信磁場を送信できる、少なくとも1つの送信機と、
少なくとも1つの受信機であって、1つまたはそれ以上(Nr)の受信機コイルと、少なくとも1つの受信機コイルに接続され得、それぞれの受信機コイルにおいて複数の送信磁場によってそれぞれ誘導された、1〜Nの範囲のiに関する測定値Ipiと呼ばれる複数の受信磁場を測定可能な測定装置と、を含む、少なくとも1つの受信機と、
それ自体が測定値Ipiに関して計算される誤差Eiの関数として計算された基準Cの関数として測定値の予測Hiを計算することにより、受信機の位置Pおよび/または配向Qを計算することを可能にするフィールドモデルを含む処理ユニット25と、
を備え、
処理ユニット25は、誤差Eiが、測定値Ipiと測定値の破壊モデルHpiとの差として、予測Hiの初期の規定値から次式
Ei=Ipi−Hpi
に従って連続した反復によって計算されるように構成されており、
測定値の破壊モデルHpiは次式
Hpi=Hi+Pi、
αi=−arctan(β.ωi)、
を検証し、
Piは磁場破壊材料3によって測定値Ipiに加えられた乱れであり、ρiは乱れの強度であり、αiは磁場破壊材料3によって引き起こされる位相シフト角であり、βは磁場破壊材料3のパラメータであり、
パラメータβはすべての測定値Ipiについて同一であり、
処理ユニット25は、計算が、基準Cを最小化するような方法で実行されるように構成されている。
少なくとも1つの送信機10であって、複数(Ne)の送信機コイルと、送信機コイルに接続され、少なくとも1つの送信信号を生成可能な発電機と、を含み、これにより、各々の送信機コイルが、発電機から送信された送信信号に応じて、少なくとも1つの既定の周波数ωiで少なくとも1つの送信磁場を送信できる、少なくとも1つの送信機と、
少なくとも1つの受信機であって、1つまたはそれ以上(Nr)の受信機コイルと、少なくとも1つの受信機コイルに接続され得、それぞれの受信機コイルにおいて複数の送信磁場によってそれぞれ誘導された、1〜Nの範囲のiに関する測定値Ipiと呼ばれる複数の受信磁場を測定可能な測定装置と、を含む、少なくとも1つの受信機と、
それ自体が測定値Ipiに関して計算される誤差Eiの関数として計算された基準Cの関数として測定値の予測Hiを計算することにより、受信機の位置Pおよび/または配向Qを計算することを可能にするフィールドモデルを含む処理ユニット25と、
を備え、
処理ユニット25は、誤差Eiが、測定値Ipiと測定値の破壊モデルHpiとの差として、予測Hiの初期の規定値から次式
Ei=Ipi−Hpi
に従って連続した反復によって計算されるように構成されており、
測定値の破壊モデルHpiは次式
Hpi=Hi+Pi、
αi=−arctan(β.ωi)、
を検証し、
Piは磁場破壊材料3によって測定値Ipiに加えられた乱れであり、ρiは乱れの強度であり、αiは磁場破壊材料3によって引き起こされる位相シフト角であり、βは磁場破壊材料3のパラメータであり、
パラメータβはすべての測定値Ipiについて同一であり、
処理ユニット25は、計算が、基準Cを最小化するような方法で実行されるように構成されている。
処理ユニット25は、このように磁場破壊材料3の存在を補償するように構成される。
磁気ロケータ1は、このように、その処理ユニット25に、磁場破壊材料3の存在を補償するための手段を備える。
以下は、図9を参照して、計算を実行するための第1のアルゴリズムの説明である。
一実施形態によれば、式Hi−Ipi+Δi.Hi.(j+β.ωi))=0の場合、実数部と虚数部に2つの方程式系が得られる。これにより、Δiとβの一意の解、つまり解
および
が得られる。
および
が得られる。
一実施形態によれば、第1の計算アルゴリズムAは、Hpiを与える前述の式から得られる、以下の連立方程式
および
の解であるとして計算されるようにβを準備する。
iは1〜Nの範囲であり、
および
の解であるとして計算されるようにβを準備する。
iは1〜Nの範囲であり、
一実施形態によれば、この第1の計算アルゴリズムAは、その座標にわたってベクトルA.β−Bを最小化するものとして計算されるパラメータβを準備することができ、ここで、
Aは、その第1の座標および第2の座標がそれぞれ、
で形成されるベクトルであり、
Bは、その第1の座標および第2の座標がそれぞれ
で形成されるベクトルである。
Aは、その第1の座標および第2の座標がそれぞれ、
で形成されるベクトルであり、
Bは、その第1の座標および第2の座標がそれぞれ
で形成されるベクトルである。
一実施形態では、パラメータβは、1〜Nの範囲のiについて、ベクトルA.β−Bの座標の二乗の合計を最小化するものとして計算することができる。
別の実施形態では、パラメータβは、ベクトル方程式A.β=Bに対する最小解であるとして、
により計算することができる。
により計算することができる。
演算子Tは転置を示す。
別の実施形態では、Wと表される重み付け行列は、
W=P.Iとして、
(W.A).β=(W.B)、
およびP=(p1、p2、p3、…、pN)
のように使用される。
W=P.Iとして、
(W.A).β=(W.B)、
およびP=(p1、p2、p3、…、pN)
のように使用される。
パラメータβは次のように計算できる。
たとえば、piはHiのノルムの累乗に等しくすることができる。
したがって、kが大きいほど、小さい測定値に対して大きい測定値が考慮される。k=2は良い妥協案のようである。このことは、誤った位相につながるベクトルAとBの座標の小さな値を回避し、βの推定において、それらはより頻繁に拒否される可能性がある。
一実施形態では、この第1の計算アルゴリズムAは、
式、
に従ってΔiを計算するステップと、
式
または
に従ってβを計算するステップと、
図9に示すように、式、Hpi=Hi.(1+Δi.(j+β.ωi))に従ってHpi、を計算するステップと、
によって実装することができる。
式、
に従ってΔiを計算するステップと、
式
または
に従ってβを計算するステップと、
図9に示すように、式、Hpi=Hi.(1+Δi.(j+β.ωi))に従ってHpi、を計算するステップと、
によって実装することができる。
以下は、図10を参照した、第2の計算アルゴリズムの説明である。
一実施形態によれば、式
Hi−Ipi+Δi.Hi.(j+β.ωi))=0の場合、
実数部と虚数部で2つの方程式系を取得し、Δiとβの一意の解、つまり
が得られる。
Hi−Ipi+Δi.Hi.(j+β.ωi))=0の場合、
実数部と虚数部で2つの方程式系を取得し、Δiとβの一意の解、つまり
が得られる。
一実施形態によれば、第2の計算アルゴリズムBは、以下の方程式
の解であるとして計算されるようにβを準備し、
iは1〜Nの範囲である。
の解であるとして計算されるようにβを準備し、
iは1〜Nの範囲である。
一実施形態によれば、この第2の計算アルゴリズムBは、その座標にわたってベクトルA’.β+B’を最小化するものとして計算されるパラメータβを準備することができ、
A’は、その座標がそれぞれ、
で形成されるベクトルであり、
B’は、その座標がそれぞれ
で形成されるベクトルである。
A’は、その座標がそれぞれ、
で形成されるベクトルであり、
B’は、その座標がそれぞれ
で形成されるベクトルである。
一実施形態では、パラメータβは、1〜Nまでの範囲のiについて、ベクトルA’.β+B’の座標の二乗の合計を最小化するものとして計算することができる。
別の実施形態では、パラメータβは、ベクトル方程式A’.β=−B’に対する最小解であるとして、
により計算することができる。
により計算することができる。
一実施形態では、この第2の計算アルゴリズムBは、
上記の座標に従ってベクトルA’とB’を計算するステップと、
前述の重み付け行列Wが使用される場合、
式
または式
に従ってβを計算するステップと、
図10に示すように、式
に従ってΔiを計算し、式Hpi=Hi.(1+Δi.(j+β.ωi))に従ってHpiを計算するステップと、
によって実装することができる。
上記の座標に従ってベクトルA’とB’を計算するステップと、
前述の重み付け行列Wが使用される場合、
式
または式
に従ってβを計算するステップと、
図10に示すように、式
に従ってΔiを計算し、式Hpi=Hi.(1+Δi.(j+β.ωi))に従ってHpiを計算するステップと、
によって実装することができる。
以下は、図11を参照した、第3の計算アルゴリズムCの説明である。
一実施形態によれば、式
Hi−Ipi+Δi.Hi.(j+β.ωi))=0の場合、
実数部と虚数部で2つの連立方程式、すなわち、
および
が得られる。
Hi−Ipi+Δi.Hi.(j+β.ωi))=0の場合、
実数部と虚数部で2つの連立方程式、すなわち、
および
が得られる。
一実施形態によれば、第3の計算アルゴリズムCは、この方程式系の解であるとして計算されるβを準備する。例えば、逆解を生成するレーベンバーグ・マーカートアルゴリズムも、パラメータβを状態変数として計算する。
一実施形態によれば、この第3の計算アルゴリズムCは、その座標にわたってベクトルC.Δ−Dを最小化することとして計算される座標としてΔiを有するベクトルΔを準備することができ、ここで、
Dは、その第1座標および第2座標がそれぞれ
によって形成されるベクトルであり、
Cは、他の場所でΔiにそれぞれ対応する係数として、
を有する行列であり、つまり、ベクトルC.Δ−Dは、
に等しい。
Dは、その第1座標および第2座標がそれぞれ
によって形成されるベクトルであり、
Cは、他の場所でΔiにそれぞれ対応する係数として、
を有する行列であり、つまり、ベクトルC.Δ−Dは、
に等しい。
別の実施形態では、パラメータβは、ベクトル方程式C.Δ=Dの解であるとして計算することができる。例えば、Cの疑似逆行列である行列C+が計算され、ベクトルΔが、
Δ=C+.D.
と計算される。
Δ=C+.D.
と計算される。
一実施形態では、この第3の計算アルゴリズムCは、
レーベンバーグ・マーカートアルゴリズムによってパラメータβを推定するステップと、
行列CとベクトルDとを計算し、例えば、Δ=C+.DによりベクトルΔを計算して、方程式C.Δ=Dを検証するステップと、
図11に示すように、式Hpi=Hi.(1+Δi.(j+β.ωi))に従ってHpiを計算するステップと、
によって実装することができる。
レーベンバーグ・マーカートアルゴリズムによってパラメータβを推定するステップと、
行列CとベクトルDとを計算し、例えば、Δ=C+.DによりベクトルΔを計算して、方程式C.Δ=Dを検証するステップと、
図11に示すように、式Hpi=Hi.(1+Δi.(j+β.ωi))に従ってHpiを計算するステップと、
によって実装することができる。
以下は、本発明による補償方法および装置の変形例の説明である。この変形によれば、各送信機コイルはいくつかの周波数を送信する。したがって、送信機コイル軸ごとにいくつかの周波数が送信される。したがって、磁場破壊材料3は、いくつかの磁場破壊材料3を構成し、投影距離は、異なる周波数に対してリンクされていると考えることができる。例えば、Kが2以上でJが2以上であるK個の異なる周波数で送信する送信機コイルおよびJが2以上であるロケータlを考えることが可能である。これは、N=K.J個の測定値Ipiを与える。これにより、次の形式のN個の方程式が得られる。
Ipi=Hi.(1+Δi.(j+β.ωi))
Ipi=Hi.(1+Δi.(j+β.ωi))
[1、N]に属するインデックスiを、[1、J]に属する2つのインデックスjと[1、K]に属するkとに分解することができる。上記の方程式は、次のようになる。
Ipjk=Hjk.(1+Δjk.(j+β.ωjk))
Ipjk=Hjk.(1+Δjk.(j+β.ωjk))
当業者に知られているように、すべての方程式において、インデックスに現れない文字jは複素数であり、その二乗は−1に等しい。
変数の変更は、
と設定され、ρjはjのみに依存する。
と設定され、ρjはjのみに依存する。
最小化される方程式は次のようになる。
これにより、J+1の未知数を最小化する2JKの連立方程式が得られる。
一実施形態によれば、2.J.K≧J+1である。
2つずつ解決すると、次のようになる。
最小二乗解は、
および
次のように表される。
および
次のように表される。
Lが2以上のL個の送信機10が存在する場合、[1、L]に属する第3のインデックスlがあり、以下の式
および
に従って、送信機10lごとに1つのパラメータβ1が検索される。
および
に従って、送信機10lごとに1つのパラメータβ1が検索される。
この場合、L(J+1)の未知数に対して2JKLの測定がある。一実施形態によれば、2.J.K.L≧L.(J+1)である。
軸あたりの周波数の数を増やしても、未知数の数は増えず、冗長性が増えることがわかる。
もちろん、上記の可能性、実施形態、特徴、変形、および例は、互いに組み合わせることができ、または互いに独立して選択することができる。
Claims (15)
- 少なくとも1つの磁場破壊材料の存在下における磁気ロケータの補償方法であって、前記磁気ロケータが、
少なくとも1つの送信機であって、少なくとも1つ(Ne)の送信機コイル(E1、E2、E3、…)と、前記少なくとも1つの送信機コイル(E1、E2、E3、…)に接続され、少なくとも1つの送信信号を生成する少なくとも1つの発電機と、を含み、これにより、前記少なくとも1つの送信機コイル(E1、E2、E3、…)が前記少なくとも1つの発電機から送信された前記送信信号に応じて、少なくとも1つの既定の周波数ωiで送信磁場(Be1、Be2、Be3、…)を送信する、少なくとも1つの送信機と、
少なくとも1つの受信機であって、少なくとも1つ(Nr)の受信機コイル(R1、R2、R3、…)と、前記少なくとも1つの受信機コイル(R1、R2、R3、…)に接続され、それぞれの前記受信機コイル(R1、R2、R3、…)において前記送信磁場(Be1、Be2、Be3、…)によってそれぞれ誘導された受信磁場(Br11、Br21、Br31;Br12、Br22、Br32;Br13、Br23、Br33、…)の少なくとも1つの測定値Ipiを、1〜Nの範囲のiに関する複数の測定値Ipiを提供するような方法で供給する測定装置と、を含む、少なくとも1つの受信機と、
それ自体が前記測定値Ipiに関して計算される誤差Eiの関数として計算された基準(C)の関数として前記測定値の予測Hiを計算することにより、前記受信機の位置(P)および/または配向(Q)を計算することを可能にするフィールドモデルを含む処理ユニット(25)と、
を備え、
前記誤差Eiは、前記測定値Ipiと前記測定値の破壊モデルHpiとの差として、前記予測Hiの初期の規定値から次式
Ei=Ipi−Hpi
に従って連続した反復によって計算され、
前記測定値の前記破壊モデルHpiは次式
Hpi=Hi+Pi、
αi=−arctan(β.ωi)、
を検証し、
Piは磁場破壊材料(3)によって前記測定値Ipiに加えられた乱れであり、ρiは前記乱れの強度であり、αiは前記磁場破壊材料(3)によって引き起こされる位相シフト角であり、βは前記磁場破壊材料(3)のパラメータであり、
前記パラメータβはすべての前記測定値Ipiについて同一であり、
前記計算は、前記基準(C)を最小化するような方法で実行され、
各々の前記反復において、
前記予測Hiは、前記所定の初期値で初期化され、
次いで、前記パラメータβがその座標上でベクトルA.β―Bを最小化するために、Δi、および前記破壊モデルHpiが次式
Hpi=Hi.(1+Δi.(j+β.ωi))、
に従ってHiおよびIpiの関数として計算され、
Aは、その第1の座標および第2の座標がそれぞれ、
で形成されるベクトルであり、
Bは、その第1の座標および第2の座標がそれぞれ
で形成されるベクトルであり、
iは1〜Nの範囲であり、
次いで、前記誤差Eiが計算され、
次いで、次式
に従って前記基準Cが計算され、
次いで、前記基準Cに対応する前記予測Hiが前記フィールドモデルによって計算され、
この計算された予測Hiは、前記計算された基準Cが所定の非ゼロの正の境界η未満になるまで、続く反復で使用される
ことを特徴とする、補償方法。 - 少なくとも1つの磁場破壊材料の存在下における磁気ロケータの補償方法であって、前記磁気ロケータは、
少なくとも1つの送信機であって、少なくとも1つ(Ne)の送信機コイル(E1、E2、E3、…)と、前記少なくとも1つの送信機コイル(E1、E2、E3、…)に接続され、少なくとも1つの送信信号を生成する少なくとも1つの発電機と、を含み、これにより、前記少なくとも1つの送信機コイル(E1、E2、E3、…)が前記少なくとも1つの発電機から送信された前記送信信号に応じて、少なくとも1つの既定の周波数ωiで送信磁場(Be1、Be2、Be3、…)を送信する、少なくとも1つの送信機と、
少なくとも1つの受信機であって、少なくとも1つ(Nr)の受信機コイル(R1、R2、R3、…)と、前記少なくとも1つの受信機コイル(R1、R2、R3、…)に接続され、それぞれの受信機コイル(R1、R2、R3、…)において前記送信磁場(Be1、Be2、Be3、…)によってそれぞれ誘導された受信磁場(Br11、Br21、Br31;Br12、Br22、Br32;Br13、Br23、Br33、…)の少なくとも1つの測定値Ipiを、1〜Nの範囲のiに関する複数の測定値Ipiを提供するような方法で供給する測定装置と、を含む、少なくとも1つの受信機と、
それ自体が前記測定値Ipiに関して計算される誤差Eiの関数として計算された基準(C)の関数として前記測定値の予測Hiを計算することにより、前記受信機の位置(P)および/または配向(Q)を計算することを可能にするフィールドモデルを含む処理ユニット(25)と、
を備え、
前記誤差Eiは、前記測定値Ipiと前記測定値の破壊モデルHpiとの差として、前記予測Hiの初期の規定値から次式
Ei=Ipi−Hpi
に従って連続した反復によって計算され、
前記測定値の前記破壊モデルHpiは次式
Hpi=Hi+Pi、
αi=−arctan(β.ωi)、
を検証し、
Piは磁場破壊材料(3)によって前記測定値Ipiに加えられた乱れであり、ρiは前記乱れの強度であり、αiは前記磁場破壊材料(3)によって引き起こされる位相シフト角であり、βは前記磁場破壊材料(3)のパラメータであり、
前記パラメータβはすべての前記測定値Ipiについて同一であり、
前記計算は、前記基準(C)を最小化するような方法で実行され、
各々の前記反復において、
前記予測Hiは、前記所定の初期値で初期化され、
次いで、Δi、前記パラメータβ、および前記破壊モデルHpiが次式
Hpi=Hi.(1+Δi.(j+β.ωi))、
に従ってHiおよびIpiの関数として計算され、
Aは、その第1の座標および第2の座標がそれぞれ、
で形成されるベクトルであり、
Bは、その第1の座標および第2の座標がそれぞれ、
で形成されるベクトルであり、iは1〜Nの範囲であり、
次いで、前記誤差Eiが計算され、
次いで、次式
に従って前記基準Cが計算され、
次いで、前記基準Cに対応する前記予測Hiが前記フィールドモデルによって計算され、
この計算された予測Hiは、前記計算された基準Cが所定の非ゼロの正の境界η未満になるまで、続く反復で使用される
ことを特徴とする、補償方法。 - 少なくとも1つの磁場破壊材料の存在下における磁気ロケータの補償方法であって、前記磁気ロケータが、
少なくとも1つの送信機であって、少なくとも1つ(Ne)の送信機コイル(E1、E2、E3、…)と、前記少なくとも1つの送信機コイル(E1、E2、E3、…)に接続され、少なくとも1つの送信信号を生成する少なくとも1つの発電機と、を含み、これにより、前記少なくとも1つの送信機コイル(E1、E2、E3、…)が前記少なくとも1つの発電機から送信された前記送信信号に応じて、少なくとも1つの既定の周波数ωiで送信磁場(Be1、Be2、Be3、…)を送信する、少なくとも1つの送信機と、
少なくとも1つの受信機であって、少なくとも1つ(Nr)の受信機コイル(R1、R2、R3、…)と、前記少なくとも1つの受信機コイル(R1、R2、R3、…)に接続され、それぞれの受信機コイル(R1、R2、R3、…)において前記送信磁場(Be1、Be2、Be3、…)によってそれぞれ誘導された受信磁場(Br11、Br21、Br31;Br12、Br22、Br32;Br13、Br23、Br33、…)の少なくとも1つの測定値Ipiを、1〜Nの範囲のiに関する複数の測定値Ipiを提供するような方法で供給する測定装置と、を含む、少なくとも1つの受信機と、
それ自体が前記測定値Ipiに関して計算される誤差Eiの関数として計算された基準(C)の関数として前記測定値の予測Hiを計算することにより、前記受信機の位置(P)および/または配向(Q)を計算することを可能にするフィールドモデルを含む処理ユニット(25)と、
を備え、
前記誤差Eiは、前記測定値Ipiと前記測定値の破壊モデルHpiとの差として、前記予測Hiの初期の規定値から次式
Ei=Ipi−Hpi
に従って連続した反復によって計算され、
前記測定値の前記破壊モデルHpiは次式
Hpi=Hi+Pi、
αi=−arctan(β.ωi)、
を検証し、
Piは磁場破壊材料(3)によって前記測定値Ipiに加えられた乱れであり、ρiは前記乱れの強度であり、αiは前記磁場破壊材料(3)によって引き起こされる位相シフト角であり、βは前記磁場破壊材料(3)のパラメータであり、
前記パラメータβはすべての前記測定値Ipiについて同一であり、
前記計算は、前記基準(C)を最小化するような方法で実行され、
各々の前記反復において、
前記予測Hiは、前記所定の初期値で初期化され、
次いで、前記パラメータβがその座標上でベクトルA’.β+B’を最小化するために、Δi、および前記破壊モデルHpiが次式
Hpi=Hi.(1+Δi.(j+β.ωi))、
に従ってHiおよびIpiの関数として計算され、
A’は、その座標がそれぞれ、
で形成されるベクトルであり、
B’は、その座標がそれぞれ
で形成されるベクトルであり、
iは1〜Nの範囲であり、
次いで、前記誤差Eiが計算され、
次いで、次式
に従って前記基準Cが計算され、
次いで、前記基準Cに対応する前記予測Hiが前記フィールドモデルによって計算され、
この計算された予測Hiは、前記計算された基準Cが所定の非ゼロの正の境界η未満になるまで、続く反復で使用される
ことを特徴とする、補償方法。 - 少なくとも1つの磁場破壊材料の存在下における磁気ロケータの補償方法であって、前記磁気ロケータが、
少なくとも1つの送信機であって、少なくとも1つ(Ne)の送信機コイル(E1、E2、E3、…)と、前記少なくとも1つの送信機コイル(E1、E2、E3、…)に接続され、少なくとも1つの送信信号を生成する少なくとも1つの発電機と、を含み、これにより、前記少なくとも1つの送信機コイル(E1、E2、E3、…)が前記少なくとも1つの発電機から送信された前記送信信号に応じて、少なくとも1つの既定の周波数ωiで送信磁場(Be1、Be2、Be3、…)を送信する、少なくとも1つの送信機と、
少なくとも1つの受信機であって、少なくとも1つ(Nr)の受信機コイル(R1、R2、R3、…)と、前記少なくとも1つの受信機コイル(R1、R2、R3、…)に接続され、それぞれの受信機コイル(R1、R2、R3、…)において前記送信磁場(Be1、Be2、Be3、…)によってそれぞれ誘導された受信磁場(Br11、Br21、Br31;Br12、Br22、Br32;Br13、Br23、Br33、…)の少なくとも1つの測定値Ipiを、1〜Nの範囲のiに関する複数の測定値Ipiを提供するような方法で供給する測定装置と、を含む、少なくとも1つの受信機と、
それ自体が前記測定値Ipiに関して計算される誤差Eiの関数として計算された基準(C)の関数として前記測定値の予測Hiを計算することにより、前記受信機の位置(P)および/または配向(Q)を計算することを可能にするフィールドモデルを含む処理ユニット(25)と、
を備え、
前記誤差Eiは、前記測定値Ipiと前記測定値の破壊モデルHpiとの差として、前記予測Hiの初期の規定値から次式
Ei=Ipi−Hpi
に従って連続した反復によって計算され、
前記測定値の前記破壊モデルHpiは次式
Hpi=Hi+Pi、
αi=−arctan(β.ωi)、
を検証し、
Piは磁場破壊材料(3)によって前記測定値Ipiに加えられた乱れであり、ρiは前記乱れの強度であり、αiは前記磁場破壊材料(3)によって引き起こされる位相シフト角であり、βは前記磁場破壊材料(3)のパラメータであり、
前記パラメータβはすべての前記測定値Ipiについて同一であり、
前記計算は、前記基準(C)を最小化するような方法で実行され、
各々の前記反復において、
前記予測Hiは、前記所定の初期値で初期化され、
次いで、Δi、前記パラメータβ、および前記破壊モデルHpiが次式
Hpi=Hi.(1+Δi.(j+β.ωi))、
に従ってHiおよびIpiの関数として計算され、
A’は、その座標がそれぞれ、
で形成されるベクトルであり、
B’は、その座標がそれぞれ
で形成されるベクトルであり、
iは1〜Nの範囲であり、
次いで、前記誤差Eiが計算され、
次いで、次式
に従って前記基準Cが計算され、
次いで、前記基準Cに対応する前記予測Hiが前記フィールドモデルによって計算され、
この計算された予測Hiは、前記計算された基準Cが所定の非ゼロの正の境界η未満になるまで、続く反復で使用される
ことを特徴とする、補償方法。 - 前記基準(C)の関数として前記測定値の前記予測Hiを計算することによって前記受信機の位置(P)や方向(Q)を計算できる前記フィールドモデルは、レーベンバーグ・マーカート最小化アルゴリズムを使用することを特徴とする、請求項1〜4のいずれか一項に記載の補償方法。
- 前記決定された周波数ωiが互いに分離していることを特徴とする、請求項1〜5のいずれか一項に記載の補償方法。
- 前記送信機(10)は、複数の送信磁場(Be1、Be2、Be3)をそれぞれ送信する複数(Ne)の送信機コイル(E1、E2、E3)を備え、
前記測定装置は、各々の前記受信機コイル(R1、R2、R3)に関して、前記受信機コイル(R1、R2、R3)における前記複数の送信磁場(Be1、Be2、Be3)によってそれぞれ誘導される複数の受信磁場(Br11、Br21、Br31;Br12、Br22、Br32;Br13、Br23、Br33)を測定するとともに、1〜Nの範囲であるiの測定値Ipiを形成する、請求項1〜6のいずれか一項に記載の補償方法。 - 前記ロケータ(1)は、K個の異なる周波数ωjkで送信する送信機コイルとJ個の受信機コイルとを備え、前記測定装置は、1〜Jの範囲のインデックスjおよび1〜Kの範囲のインデックスkの測定値Ipjkを提供し、
前記処理ユニット(25)は、
として、
および
を計算し、
Hjkは前記予測、ρjは前記破壊の強度、Hpjkは前記破壊モデル、Hpjk−Ipjk=0であることを特徴とする、請求項1〜7のいずれか一項に記載の補償方法。 - 前記ロケータ(1)は、K個の異なる周波数ωjklで送信するL個の送信機コイルまたはL個の送信機(10)と、J個の受信機コイルとを含み、
前記測定装置は、1〜Jの範囲のインデックスjと、1〜Kの範囲のインデックスkと、1〜Lの範囲のインデックスlとに関する測定値Ipjklを提供し、
前記処理ユニット(25)は、
として
を計算し、
Hjklは前記予測であり、ρjlは前記破壊の強度であり、Hpjklは前記破壊モデルであり、Hpjkl−Ipjkl=0である
ことを特徴とする、請求項1〜8にいずれか一項に記載の補償方法。 - 磁気ロケータ(1)であって、
少なくとも1つの送信機であって、少なくとも1つ(Ne)の送信機コイル(E1、E2、E3)と、前記少なくとも1つの送信機コイル(E1、E2、E3)に接続され、少なくとも1つの送信信号を生成可能な少なくとも1つの発電機と、を含み、これにより、前記少なくとも1つの送信機コイル(E1、E2、E3)が前記少なくとも1つの発電機から送信された前記送信信号に応じて、少なくとも1つの既定の周波数ωiで送信磁場(Be1、Be2、Be3)を送信できる、少なくとも1つの送信機と、
少なくとも1つの受信機であって、少なくとも1つ(Nr)の受信機コイル(R1、R2、R3)と、前記少なくとも1つの受信機コイル(R1、R2、R3)に接続され得、それぞれの前記受信機コイル(R1、R2、R3)において前記送信磁場(Be1、Be2、Be3)によってそれぞれ誘導された受信磁場(Br11、Br21、Br31;Br12、Br22、Br32;Br13、Br23、Br33)の少なくとも1つの測定値Ipiを、1〜Nの範囲のiに関する複数の測定値Ipiを提供するために供給可能な測定装置と、を含む、少なくとも1つの受信機と、
それ自体が前記測定値Ipiに関して計算される誤差Eiの関数として計算された基準(C)の関数として前記測定値の予測Hiを計算することにより、前記受信機の位置(P)および/または配向(Q)を計算することを可能にするフィールドモデルを含む処理ユニット(25)と、
を備え、
前記処理ユニット(25)は、前記誤差Eiが、前記測定値Ipiと前記測定値の破壊モデルHpiとの差として、前記予測Hiの初期の規定値から次式
Ei=Ipi−Hpi
に従って連続した反復によって計算されるように構成されており、
前記測定値の前記破壊モデルHpiは次式
Hpi=Hi+Pi、
αi=−arctan(β.ωi)、
を検証し、
Piは磁場破壊材料(3)によって前記測定値Ipiに加えられた乱れであり、ρiは前記乱れの強度であり、αiは前記磁場破壊材料(3)によって引き起こされる位相シフト角であり、βは前記磁場破壊材料(3)のパラメータであり、
前記パラメータβはすべての前記測定値Ipiについて同一であり、
前記処理ユニット(25)は、前記計算が、前記基準(C)を最小化するような方法で実行されるように構成されており、
前記処理ユニット(25)は、各々の前記反復において、
前記予測Hiが、前記所定の初期値で初期化されるステップと、
次いで、前記パラメータβがその座標上でベクトルA.β―Bを最小化するために、Δi、および前記破壊モデルHpiが次式
Hpi=Hi.(1+Δi.(j+β.ωi))、
に従ってHiおよびIpiの関数として計算されるステップであって、
Aは、その第1の座標および第2の座標がそれぞれ、
で形成されるベクトルであり、
Bは、その第1の座標および第2の座標がそれぞれ
で形成されるベクトルであり、
iは1〜Nの範囲であり、
次いで、前記誤差Eiが計算されるステップと、
次いで、次式
に従って前記基準Cが計算されるステップと、
次いで、前記基準Cに対応する前記予測Hiが前記フィールドモデルによって計算されるステップと、
この計算された予測Hiが、前記計算された基準Cが所定の非ゼロの正の境界η未満になるまで、続く反復で使用されるステップと、
を実行するように構成されている
ことを特徴とする、磁気ロケータ(1)。 - 磁気ロケータ(1)であって、
少なくとも1つの送信機であって、少なくとも1つ(Ne)の送信機コイル(E1、E2、E3)と、前記少なくとも1つの送信機コイル(E1、E2、E3)に接続され、少なくとも1つの送信信号を生成可能な少なくとも1つの発電機と、を含み、これにより、前記少なくとも1つの送信機コイル(E1、E2、E3)が前記少なくとも1つの発電機から送信された前記送信信号に応じて、少なくとも1つの既定の周波数ωiで送信磁場(Be1、Be2、Be3)を送信できる、少なくとも1つの送信機と、
少なくとも1つの受信機であって、少なくとも1つ(Nr)の受信機コイル(R1、R2、R3)と、前記少なくとも1つの受信機コイル(R1、R2、R3)に接続され得、それぞれの前記受信機コイル(R1、R2、R3)において前記送信磁場(Be1、Be2、Be3)によってそれぞれ誘導された受信磁場(Br11、Br21、Br31;Br12、Br22、Br32;Br13、Br23、Br33)の少なくとも1つの測定値Ipiを、1〜Nの範囲のiに関する複数の測定値Ipiを提供するために供給可能な測定装置と、を含む、少なくとも1つの受信機と、
それ自体が前記測定値Ipiに関して計算される誤差Eiの関数として計算された基準(C)の関数として前記測定値の予測Hiを計算することにより、前記受信機の位置(P)および/または配向(Q)を計算することを可能にするフィールドモデルを含む処理ユニット(25)と、
を備え、
前記処理ユニット(25)は、前記誤差Eiが、前記測定値Ipiと前記測定値の破壊モデルHpiとの差として、前記予測Hiの初期の規定値から次式
Ei=Ipi−Hpi
に従って連続した反復によって計算され、
前記測定値の前記破壊モデルHpiは次式
Hpi=Hi+Pi、
αi=−arctan(β.ωi)、
を検証し、
Piは磁場破壊材料(3)によって前記測定値Ipiに加えられた乱れであり、ρiは前記乱れの強度であり、αiは前記磁場破壊材料(3)によって引き起こされる位相シフト角であり、βは前記磁場破壊材料(3)のパラメータであり、
前記パラメータβはすべての前記測定値Ipiについて同一であり、
前記処理ユニット(25)は、前記計算が、前記基準(C)を最小化するような方法で実行されるように構成されており、
前記処理ユニット(25)は、各々の前記反復において、
前記予測Hiが、前記所定の初期値で初期化されるステップと、
次いで、Δi、前記パラメータβ、および前記破壊モデルHpiが次式
Hpi=Hi.(1+Δi.(j+β.ωi))、
に従ってHiおよびIpiの関数として計算されるステップであって、
Aは、その第1の座標および第2の座標がそれぞれ、
で形成されるベクトルであり、
Bは、その第1の座標および第2の座標がそれぞれ
で形成されるベクトルであり、
iは1〜Nの範囲であり、
次いで、前記誤差Eiが計算されるステップと、
次いで、次式
に従って前記基準Cが計算されるステップと、
次いで、前記基準Cに対応する前記予測Hiが前記フィールドモデルによって計算されるステップと、
この計算された予測Hiが、前記計算された基準Cが所定の非ゼロの正の境界η未満になるまで、続く反復で使用されるステップと、
を実行するように構成されている
ことを特徴とする、磁気ロケータ(1)。 - 磁気ロケータ(1)であって、
少なくとも1つの送信機であって、少なくとも1つ(Ne)の送信機コイル(E1、E2、E3)と、前記少なくとも1つの送信機コイル(E1、E2、E3)に接続され、少なくとも1つの送信信号を生成可能な少なくとも1つの発電機と、を含み、これにより、前記少なくとも1つの送信機コイル(E1、E2、E3)が前記少なくとも1つの発電機から送信された前記送信信号に応じて、少なくとも1つの既定の周波数ωiで送信磁場(Be1、Be2、Be3)を送信できる、少なくとも1つの送信機と、
少なくとも1つの受信機であって、少なくとも1つ(Nr)の受信機コイル(R1、R2、R3)と、前記少なくとも1つの受信機コイル(R1、R2、R3)に接続され得、それぞれの前記受信機コイル(R1、R2、R3)において前記送信磁場(Be1、Be2、Be3)によってそれぞれ誘導された受信磁場(Br11、Br21、Br31;Br12、Br22、Br32;Br13、Br23、Br33)の少なくとも1つの測定値Ipiを、1〜Nの範囲のiに関する複数の測定値Ipiを提供するために供給可能な測定装置と、を含む、少なくとも1つの受信機と、
それ自体が前記測定値Ipiに関して計算される誤差Eiの関数として計算された基準(C)の関数として前記測定値の予測Hiを計算することにより、前記受信機の位置(P)および/または配向(Q)を計算することを可能にするフィールドモデルを含む処理ユニット(25)と、
を備え、
前記処理ユニット(25)は、前記誤差Eiが、前記測定値Ipiと前記測定値の破壊モデルHpiとの差として、前記予測Hiの初期の規定値から次式
Ei=Ipi−Hpi
に従って連続した反復によって計算されるように構成されており、
前記測定値の前記破壊モデルHpiは次式
Hpi=Hi+Pi、
αi=−arctan(β.ωi)、
を検証し、
Piは磁場破壊材料(3)によって前記測定値Ipiに加えられた乱れであり、ρiは前記乱れの強度であり、αiは前記磁場破壊材料(3)によって引き起こされる位相シフト角であり、βは前記磁場破壊材料(3)のパラメータであり、
前記パラメータβはすべての前記測定値Ipiについて同一であり、
前記処理ユニット(25)は、前記計算が、前記基準(C)を最小化するような方法で実行されるように構成されており、
前記処理ユニット(25)は、各々の前記反復において、
前記予測Hiが、前記所定の初期値で初期化されるステップと、
次いで、前記パラメータβがその座標上でベクトルA’.β+B’を最小化するために、Δi、および前記破壊モデルHpiが次式
Hpi=Hi.(1+Δi.(j+β.ωi))、
に従ってHiおよびIpiの関数として計算されるステップであって、
A’は、その座標がそれぞれ、
で形成されるベクトルであり、
B’は、その座標がそれぞれ
で形成されるベクトルであり、
iは1〜Nの範囲であり、
次いで、前記誤差Eiが計算されるステップと、
次いで、次式
に従って前記基準Cが計算されるステップと、
次いで、前記基準Cに対応する前記予測Hiが前記フィールドモデルによって計算されるステップと、
この計算された予測Hiは、前記計算された基準Cが所定の非ゼロの正の境界η未満になるまで、続く反復で使用されるステップと、
を実行するように構成されている
ことを特徴とする、磁気ロケータ(1)。 - 磁気ロケータ(1)であって、
少なくとも1つの送信機であって、少なくとも1つ(Ne)の送信機コイル(E1、E2、E3)と、前記少なくとも1つの送信機コイル(E1、E2、E3)に接続され、少なくとも1つの送信信号を生成可能な少なくとも1つの発電機と、を含み、これにより、前記少なくとも1つの送信機コイル(E1、E2、E3)が前記少なくとも1つの発電機から送信された前記送信信号に応じて、少なくとも1つの既定の周波数ωiで送信磁場(Be1、Be2、Be3)を送信できる、少なくとも1つの送信機と、
少なくとも1つの受信機であって、少なくとも1つ(Nr)の受信機コイル(R1、R2、R3)と、前記少なくとも1つの受信機コイル(R1、R2、R3)に接続され得、それぞれの前記受信機コイル(R1、R2、R3)において前記送信磁場(Be1、Be2、Be3)によってそれぞれ誘導された受信磁場(Br11、Br21、Br31;Br12、Br22、Br32;Br13、Br23、Br33)の少なくとも1つの測定値Ipiを、1〜Nの範囲のiに関する複数の測定値Ipiを提供するために供給可能な測定装置と、を含む、少なくとも1つの受信機と、
それ自体が前記測定値Ipiに関して計算される誤差Eiの関数として計算された基準(C)の関数として前記測定値の予測Hiを計算することにより、前記受信機の位置(P)および/または配向(Q)を計算することを可能にするフィールドモデルを含む処理ユニット(25)と、
を備え、
前記処理ユニット(25)は、前記誤差Eiが、前記測定値Ipiと前記測定値の破壊モデルHpiとの差として、前記予測Hiの初期の規定値から次式
Ei=Ipi−Hpi
に従って連続した反復によって計算されるように構成されており、
前記測定値の前記破壊モデルHpiは次式
Hpi=Hi+Pi、
αi=−arctan(β.ωi)、
を検証し、
Piは磁場破壊材料(3)によって前記測定値Ipiに加えられた乱れであり、ρiは前記乱れの強度であり、αiは前記磁場破壊材料(3)によって引き起こされる位相シフト角であり、βは前記磁場破壊材料(3)のパラメータであり、
前記パラメータβはすべての前記測定値Ipiについて同一であり、
前記処理ユニット(25)は、前記計算が、前記基準(C)を最小化するような方法で実行されるように構成されており、
前記処理ユニット(25)は、各々の前記反復において、
前記予測Hiが、前記所定の初期値で初期化されるステップと、
次いで、前記パラメータβ、Δi、および前記破壊モデルHpiが次式
Hpi=Hi.(1+Δi.(j+β.ωi))、
に従ってHiおよびIpiの関数として計算されるステップであって、
A’は、その座標がそれぞれ、
で形成されるベクトルであり、
B’は、その座標がそれぞれ
で形成されるベクトルであり、
iは1〜Nの範囲であり、
次いで、前記誤差Eiが計算されるステップと、
次いで、次式
に従って前記基準Cが計算されるステップと、
次いで、前記基準Cに対応する前記予測Hiが前記フィールドモデルによって計算されるステップと、
この計算された予測Hiは、前記計算された基準Cが所定の非ゼロの正の境界η未満になるまで、続く反復で使用されるステップと、
を実行するように構成されている
ことを特徴とする、磁気ロケータ(1)。 - 前記基準(C)の関数として前記測定値の前記予測Hiを計算することによって前記受信機の位置(P)や方向(Q)を計算できる前記フィールドモデルは、レーベンバーグ・マーカート最小化アルゴリズムを使用することを特徴とする、請求項10〜13のいずれか一項に記載の磁気ロケータ(1)。
- 計算機で実行されるときに、請求項1〜9のいずれか一項に記載の少なくとも1つの磁場破壊材料の存在下で磁気ロケータを補償する方法を実施するためのコード命令を含むコンピュータプログラム。
Applications Claiming Priority (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
FR1760773 | 2017-11-16 | ||
FR1760773A FR3073629B1 (fr) | 2017-11-16 | 2017-11-16 | Procede de compensation d'un localisateur magnetique, localisateur et programme d'ordinateur |
PCT/EP2018/081309 WO2019096877A1 (fr) | 2017-11-16 | 2018-11-15 | Procédé de compensation d'un localisateur magnétique, localisateur et programme d'ordinateur |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2021503598A true JP2021503598A (ja) | 2021-02-12 |
Family
ID=61224038
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2020526966A Pending JP2021503598A (ja) | 2017-11-16 | 2018-11-15 | 磁気ロケータの補償方法、ロケータおよびコンピュータプログラム |
Country Status (5)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US11428840B2 (ja) |
EP (1) | EP3710869B1 (ja) |
JP (1) | JP2021503598A (ja) |
FR (1) | FR3073629B1 (ja) |
WO (1) | WO2019096877A1 (ja) |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2004505253A (ja) * | 2000-07-26 | 2004-02-19 | ノーザン・デジタル・インコーポレイテッド | センサ要素の位置確定方法 |
US20050246122A1 (en) * | 2004-04-30 | 2005-11-03 | Jones Herbert R Jr | Magnetic position and orientation measurement system with eddy current distortion compensation |
JP2006523473A (ja) * | 2003-04-17 | 2006-10-19 | ノーザン・デジタル・インコーポレイテッド | 渦電流の検出及び補正のための方法 |
JP2007163462A (ja) * | 2005-10-19 | 2007-06-28 | Biosense Webster Inc | 反転磁界システムでの金属不感受性 |
Family Cites Families (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6172499B1 (en) * | 1999-10-29 | 2001-01-09 | Ascension Technology Corporation | Eddy current error-reduced AC magnetic position measurement system |
-
2017
- 2017-11-16 FR FR1760773A patent/FR3073629B1/fr not_active Expired - Fee Related
-
2018
- 2018-11-15 JP JP2020526966A patent/JP2021503598A/ja active Pending
- 2018-11-15 WO PCT/EP2018/081309 patent/WO2019096877A1/fr unknown
- 2018-11-15 EP EP18799791.1A patent/EP3710869B1/fr active Active
- 2018-11-15 US US16/764,280 patent/US11428840B2/en active Active
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2004505253A (ja) * | 2000-07-26 | 2004-02-19 | ノーザン・デジタル・インコーポレイテッド | センサ要素の位置確定方法 |
JP2006523473A (ja) * | 2003-04-17 | 2006-10-19 | ノーザン・デジタル・インコーポレイテッド | 渦電流の検出及び補正のための方法 |
US20050246122A1 (en) * | 2004-04-30 | 2005-11-03 | Jones Herbert R Jr | Magnetic position and orientation measurement system with eddy current distortion compensation |
JP2007163462A (ja) * | 2005-10-19 | 2007-06-28 | Biosense Webster Inc | 反転磁界システムでの金属不感受性 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
EP3710869A1 (fr) | 2020-09-23 |
FR3073629B1 (fr) | 2021-05-28 |
US11428840B2 (en) | 2022-08-30 |
EP3710869B1 (fr) | 2021-10-27 |
FR3073629A1 (fr) | 2019-05-17 |
WO2019096877A1 (fr) | 2019-05-23 |
US20200363555A1 (en) | 2020-11-19 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN1330978C (zh) | 确定传感器元件位置的方法 | |
KR20050014759A (ko) | 자기 추적 시스템에서 금속 교란 검출 방법 | |
US10996288B2 (en) | Method for calibrating a magnetometer | |
JP2009074953A (ja) | 電磁探査装置、電磁探査方法及びプログラム | |
WO2003081265A1 (fr) | Dispositif de detection de source de production d'ondes electromagnetiques | |
Álvarez et al. | Comparative performance analysis of time local positioning architectures in NLOS urban scenarios | |
JP2021503598A (ja) | 磁気ロケータの補償方法、ロケータおよびコンピュータプログラム | |
Moschitta et al. | Estimation of the magnetic dipole moment of a coil using AC voltage measurements | |
JP2002277500A (ja) | 電磁波発生源探査方法 | |
JP6042693B2 (ja) | ポインティングベクトル計測装置 | |
JPH08114658A (ja) | ヘルメット照準装置の位置および向きの決定に特に適用できる、磁性物体および導電性物体の運動による電磁摂動を補償する方法 | |
Durand et al. | Main achievements of the PACMAN project for the alignment at micrometric scale of accelerator components | |
JP2009047470A (ja) | 磁気式3次元位置検出装置 | |
De Angelis et al. | An accurate Indoor Position-measurement system using mutually coupled resonating circuits | |
Pasku et al. | Analysis of the sensitivity of AC magnetic ranging systems to environmental configurations | |
JP6807338B2 (ja) | 目的物を検出するための方法及び装置 | |
Ege et al. | Direction finding of moving ferromagnetic objects inside water by magnetic anomaly | |
JP2020527242A (ja) | 磁気探知機の較正方法 | |
Weichman | Validation of advanced EM models for UXO discrimination | |
Benyoubi et al. | Fast evaluation of low frequency near field magnetic shielding effectiveness | |
Tkhorenko et al. | Algorithm to position an object moving in the low-frequency electromagnetic field | |
AU2011204519B2 (en) | Improved method for determining the magnetisation of the hull of a ship, and associated device | |
JP2755955B2 (ja) | 電磁界強度推定方法及び電磁界強度推定システム | |
RU2743495C1 (ru) | Гибридный способ обнаружения подповерхностных металлических объектов | |
RU2461850C2 (ru) | Способ калибровки устройства для наземного электромагнитного индукционного частотного зондирования |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20210924 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20220928 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20221004 |
|
A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20230425 |