专利名称：磁定位或磁定向中的误差检测的制作方法
技术领域：
本发明涉及利用磁场来确定物体方位的系统。
探头可以是磁场源或磁传感器。如果探头是源，则利用体外传感器测量探头产生的场。如果探头是传感器，就利用体外磁源产生被测场。
利用磁场测量确定探头方位的系统的共有特征是测量磁场是方位的非线性函数。由于该非线性，就要利用迭代法由测得的磁场值确定探头的方位。迭代法将推断出的探头方位的磁场值与测量值比较。如果被推断的方位处的磁场值接近测量值，那么推断出的探头方位与实际探头方位也很接近。
该迭代法利用了探头环境的物理模型，物理模型规定了每个场源的方位，电动力学定律利用规定的方位确定场值。
发明概述在第一方面中，本发明的特征在于检测探头方位测定失真的方法。该方法包括测量多个磁场值，由最优化函数极值确定探头位置和探头方向之一。该测量值由探头的方位决定；最优化函数由场测量值和场测量值的模型决定。该方法还包括指示响应于属于预选集合的极值而指示存在测定失真。
在第二方面中，本发明的特征在于对探头进行磁定位的系统，该系统包括多个磁场传感器或源、探头以及配合接收测量值的处理器。探头的方位影响磁场测量值。处理器由最优化函数值检测系统故障或场失真。优化函数取决于场测量值与由物理模型预测的场值之差。
在第三方面中，本发明的特征在于一种校正方法。该方法包括由磁场测量值建立改变确定探头方位的失真、确定实际探头方位并测量取决于该方位的磁场值的条件。该方法还包括找出最优化函数极值并将该极值标记为条件指示值。最优化函数取决于场测量值与从推断的探头方位计算出的磁场值之差。
在第四方面中，本发明的特征在于一种方法。该方法包括测量多个磁场值；评估探头的方位；为所评估的方位计算磁场值。场测量值是探头方位的函数。该方法还包括确定误差函数值，所述误差函数值取决于场测量值与场计算值之差，并由误差函数值判断是否已经发生了测量值的失真。
在第五方面中，本发明的特征在于一种存储计算机可执行的用以执行上述方法之一的指令程序的程序存储装置。
由说明书、附图和权利要求将使本发明的其它特征和优点更加清楚。
详细描述磁定位测量系统
图1是利用磁场测量寻找可移动探头12的方位的系统10的示意图。可移动探头12被定位于一容积14内，例如内科病人的体内。系统10还包括多个场源15-20，例如很小的感应线圈，这些场源位于容积14的外部。在其它实施例中还可将场源15-20设置在容积14周围，而在容积14内设置探头12。场源15-20由磁场发生模块22驱动，这些模块例如交流电源或直流电源。
图2是系统10的侧视图，以三维方式表示场源15-20和探头12的方位。每个场源15-20位于正四面体24一边的中心。将场源15-20的方位确定为使其内部磁矩“m”与四面体24的边平行。探头12位于四面体24外部，其方向由测量局部磁场值的传感器13的法线方向“n”限定。传感器13可包括单个线圈、多个线圈、霍尔传感器或磁通选通传感器，它们能测量磁场通量或磁场差异。
每个源15-20还包括单个或多个磁场线圈。对于具有单个线圈的源15-20，容积14内的磁场是偶极场。对于具有多个线圈的源15-20，容积14中的磁场为极数更高的多极磁场。在一个实施例中，每个源15-20使用两个法向矢量反向平行的同样的线圈。该源在容积14内产生四极磁场。四极场的空间变量大于偶极场空间变量，因此对于定位探头12来说四极场更方便。
其它实施例可以使用主要产生极数更高的多极磁场的场源15-20。
其它实施例可以使用不同数量的场源15-20，或者有差别地对场源15-20定位和取向。
参照图1和图2，来自源15-20的磁场在探头的内部传感器线圈13内感应电动势(EMF)。用与探头12相连的电子模块26测量该EMF。通过测量EMF，电子模块26测量出探头方位12处的局部磁场值。电子模块26还能识别产生每个测量EMF的各个源15-20。
在一个实施例中，利用测量计时信息识别产生测量场的源15-20。该实施例中，场发生模块22瞬时将能量多路传输给不同的场源15-20，并向电子模块26传达计时信息。
在另一实施例中，场发生模块22以不同频率驱动每个场源15-20。为了识别测量场的具体源15-20，电子模块26或计算机28将探头线圈13的测量EMF分解成频率成分，测量场的频率成分与各个场源15-20是相匹配的。
在任一实施例中，电子模块26输出几个与各场源15-20对应的测量磁场B1measured到B6medsured。测得的磁场值B1medsured到B6measured取决于探头线圈13的三维方位。
电子模块26将场测量值发送给计算机28。计算机28利用场测量值通过将其与来自下面要描述的物理模型的磁场值作比较米确定探头的方位。
物理模型是一组物理方程，它作为几个参量的函数能确定探头12测得的磁通量。所述参数包括场源15-20的位置、方向以及磁矩；探头12的位置、方向和灵敏度；以及电子模块26的特性。矢量(x，y，z)和一对角度(，θ)规定探头12的传感器线圈13的三维方位。如果探头12具有多个非共线线圈，那么参数可以包括限定探头12的旋转方面的另一角度参数ψ。
模型可以将每个源描述为多磁极的，由此传感器线圈13测量的场是相关的多磁极场，例如偶极或四极场。本领域普通技术人员都知晓描述偶极磁场或四极磁场的物理模型。多极场值取决于每个源15-20的位置、方向和磁矩“m”。磁通量的测量值取决于传感器线圈13相对场源15-20的位置、尺寸和方向。
物理模型还基于下面有关容积14周围附近的假设。例如，模型为每个场源15-20的方位假定了预选值，并且没有其它源或场失真物体。例如没有其他源或场失真物体。场失真物体30、32例如倒替或新场源的出现会使场值的模型预测失效。当然，因为传感线圈13测量时间变化磁场，因此能够消除恒背景场效应。
图3表示利用磁性测量值寻找可移动探头42的方位的另一系统40。在该系统40中，场传感器和源的角色互换。位于观察容积44内的可移动探头42是磁场源，例如它是时间相关或时间多元场，外部场传感器45-50测量探头42产生的磁场。探头42与场发生模块51例如电压源相连。场传感器45-50位于四面体41的棱上，通过感应EMF测量磁场或磁场梯度。每个传感器45-50具有一个或多个被定位成能从不同方向测量场的磁场传感器。每个传感器45-50具有被它的一个和多个内部磁场传感器方向固定的方向“p”。
在另一传感器中，传感器45-50的位置、方向和数量可以不同。
电子模块52监视各场传感器45-50的EMF。电子模块52测量感应EMF以寻找磁场值。场测量值被发送给计算机54，计算机利用磁场测量值计算探头42的方位。
参照图1-3，系统10和40都测量一组磁通量来获得一组磁场测量值{Bimeasured}。该组场测量值{Bimeasured}带有标志“i”，用于区分与探头方位相关的不同场测量值。对于系统10和40来说，标志“i”有六个值，但其它实施例可以测量不同数量的磁场值。
从测量磁通量获得的该组场测量值{Bimeasured}还具有对探头的三维方位的非线性相关性。探头的方位分别由矢量(x，y，z)和一对方位和极化角(，θ)限定。用“测得”的场相关性的物理模型，系统10、40能通过迭代法由相关组的场测量值{Bimeasured}确定探头方位。
物理模型描述了场传感器[s]范围内、例如图1和3中示出的容积14和44内的预选的磁环境。预选的磁性环境可以包括或不包括附近导体即物体30和32的作用。如果预选环境与实际环境不同，模型将预测出不正确的磁场值。实际环境由于存在场失真物体30、32而有所不同。场失真物体30、32包括支持涡流的导体，例如手术钳、铁磁材料、有源磁场源。这些物体的存在能使探头方位的磁测定无效。
由于模块22、26、51、52或计算机28、54中的硬件或软件故障，迭代法也会产生不正确的探头方位。
失真条件的存在对于系统10、40的使用者来说并不明显。用户可能对磁性定位系统的物理原理不熟悉，例如用户是医学领域的医生。为了避免技术不熟悉的用户出错，每个系统10、40要检测有关潜在测量失真条件的出现，并例如通过利用视频监视器闪烁信息或通过声音报警信号将上述信息警告给用户。
图4表示用于确定探头方位的迭代法60的流程图。该方法60利用磁场测量值{Bimeasured}针对探头方位的确定。方法60由磁场测量值确定图1-2的探头12或图3的探头42中任何一个的方位。
方法60接收对探头方位的原始推断(步骤62)，原始推断是定义探头方位的(x，y，z；，θ)参数空间的预选点，该原始推断是探头方位的第一接受推断，该方法由最后接受的推断作出对探头方位的新推断(步骤64)。
用一个程序从最后接受的推断中找到对探头方位的每个新推断。该程序可以使用Levenberg-Marquardt法、神经网络法、模拟熟练法法、遗传运算法或者单向法。
Levenberg-Marquardt法作为一种迭代法用于寻找一组测量值与从预选非线性模型方程获得的一组值之间的最佳配合对于本领域普通技术人员来说是公知的。W.H.Press等人在Cambridge University Press1992的“Numerical Recipes in Cthe Art of Scientific Computing”中描述了Levenberg Marquardt法。
在此，模型方程是一组物理方程Bi＝Bi(x，y，z；，θ)，以探头方位坐标(x，y，z；，θ)的形式定义磁场值Bi。模型方程源于电动力学物理定律。在一个实施例中，模型方程将每个场源的磁场描述成偶磁极或四磁极。
Levenberg-Marquardt程序通过迭代设法寻找磁场测量值B1measured与由物理模型方程预测的磁场值Bi之间的最佳配合。第N次被接受的匹配推断与探头方位坐标(xN，yN，zN；N，θN)相关。Levenberg-Marquardt法利用这些坐标和物理模型方程产生第(N+1)次匹配推断Bi以及相关的方位坐标(xN+1，yN+1，zN+1；N+1，θN+1)。该第(N+1)次推断的Levenberg-Marquardt方程包括场Bi的值和根据第N次被接受的匹配推断估算的场Bi的推导。Levenberg-Marquard法提供迅速产生场测量值Bimeasured和从非线性模型方程获得的场值Bi之间的最佳匹配的新推断。
方法60评估探头方位的每个新推断的品质。为了确定品质，方法60计算与探头方位的新推断相对应的新磁场值，即第(N+1)次推断的Binew＝Bi(xN+1，yN+1，zN+1；N+1，θN+1)(步骤66)。方法60利用磁场计算值和磁场测量值评估最优化函数(步骤68)。因为最优化函数对场测量值和场计算值之差很灵敏，因此它还被称为误差函数。最优化函数的全局极值为探头的方位定义出“最佳”推断。
一个实施例利用最小平方和即x2作为最优化函数，最小平方和的极值是最小值。与第N次推断有关的磁场最小平方和x2(N)的值为以下形式x2(N)＝∑i〔Bimeasured-Bi(xN，yN，zN；N，θN)〕2/σi2总和加到所获得的单个探头方位的场测量值集合Bimeasured中的“i”项。σi是与测量值Bimeasured有关的误差。
方法60判断新推断的最优化函数值是否比最后被接受的推断值更接近极值处的函数值(步骤70)。对于最小平方和来说，极值是最小值，如果x2(N+1)＜x2(N)，新值就更接近最小值。如果新推断的优化函数值接近极值，方法60就接受对探头方位的新推断(步骤72)。如果新推断的最优化函数值离极值更远，例如x2(N+1)＞x2(N)，方法60就拒绝新推断(步骤74)。在接受或拒绝了对探头方位的新推断后，方法60为执行迭代的次数增加一个计数(步骤76)。然后，方法60循环返回78寻找探头方位的更好的新推断。
方法60输出最后接受的探头方位推断和已执行过的迭代次数计数。某些实施例中，方法60在报告被接受的探头方位之前执行预选次数的迭代循环寻找更好的推断。这产生了更接近最优化函数极值的相关值的报告推断。
图5是利用磁场测量确定探头方位的方法80的流程图。方法80为探头的方位提供初始推断(步骤82)。初始推断可以是预选的固定值或在探头方位的(x，y，z；，θ)空间内随机选取的点。对于选定的初始点，方法80执行图4的迭代法60以获得对探头方位的“更好”推断(步骤84)。“更好”推断以选定的初始推断和磁场测量值为基础。方法80执行若干次方法60的迭代循环，从而获得“更好”推断，该推断更接近方法60中使用的最优化函数的极值。最优化法60提供了最优化函数值例如x2函数值和循环计数，所述循环计数表示为获得“更好”推断而执行的迭代次数。
最优化函数值提供了有关对探头方位的更好推断的可靠性的数据。随机测量误差使最优化函数值落到某一概率分布函数上，所述概率分布函数的形式与磁场测量的物理方程无关。对于最小平方和来说，概率分布函数是公知的x2分布。系统测量误差也会影响最优化函数值。
最优化函数的极值可以是最大或最小，并能分成若干类。极值可以是局部极值和全局极值。可通过最优化函数的关联值分辩局部极值与全局极值。对于最小平方和，全局最小值处的最优化函数值小于局部最小值处的函数值。由此，全局最小值和局部最小值与相应的最小平方和低值和高值相关。
极值还对应于磁场测量是失真或不失真的情况。对于最小平方和，不失真测量时全局最小值处的最优化函数值小于失真测量时全局最小值处的最优化函数值。另外，失真测量时全局最小值处的最优化函数值小于局部最小值处的最优化函数值。
于是，极值处的最优化函数值带有有关用方法60获得的探头方位评估的信息，该信息能够判断是否存在随机误差或系统误差。极值处最小平方和的值通常是有规律的，最小值对应于场测量没有失真情况下的全局最小值，中间值对应于场测量存在失真情况下的全局最小值。最高值对应于错误和局部最小，此时对探头方位的评估不可信。
在磁场发生、磁场测量、磁场测量采集或场测量处理时会出现失真。磁场发生时的失真是由于例如源15-50或探头42的场源故障或例如模块22或51的场发生模块故障产生的。磁场测量失真是由于在测量系统附近出现能使时间变化的磁场产生失真的导体或铁磁体所致。磁场测量采集或处理时的失真是由于例如图1和3中所示的电子模块26、53或计算机28、54中的硬件或软件出现故障所致。
在执行方法80以前，要进行校正以便对最优化函数的极值进行归类。校正将最优化函数的极值分成三个或更多集合Sio一个集合SG-XD对应于场测量和场测量处理不失真时的最优化函数的真全局极值。另一集合SL对应于错误或最优化函数的局部极值。第三集合SG-D对应于场测量和场测量处理失真时的最优化函数的真全局极值。
可由集合SG-ND、SL和SG-D通过集交叉和结合操作形成新的集合。一个集合SND包括仅与场测量和场测量处理不失真时的最优化函数的全局极值相关的函数值。该集合是SND＝SG-ND-(SL∪SG-D)。另一集合SD包括仅与场测量或场测量处理失真时的最优化函数的全局极值相关的函数值。该集合用SD＝SG-D(SL∪SG-ND)定义。另一集合SL0包括仅与错误或最优化函数局部极值相关的函数值。该集合用SLO＝SL-(SG-ND∪SG-0)定义。最后，集合SN-D包括仅与最优化函数的全局极值相关的最优化函数值。对于SND-D中的值，场测量或场测量处理可以失真或不失真。该集合用SND-D＝SG-ND∪G-D定义。
在各个实施例中，上述某些集合Si可以是空集。
再次参照图5，方法80用最优化函数值的校正分类对用迭代法60找到的极值进行分类。方法80判断每个极值处的最优化函数值是否仅对应于不失真的全局最小值(步骤86)，即值是否属于SND-D。如果值属于SND-D，方法80就将对探头方位的相关“更好”推断登记为探头方位(步骤88)。例如，可在计算机显示屏上显示出坐标(x，y，z；，θ)的“更好”推断，以作为对探头方位的最后评估供用户观察。
方法80判断“更好”推断的最优化函数值是否对应于出现失真时的全局极值(步骤90)，即该值是否属于集合SG-D。如果该值属于SG-D，方法80就向用户提出警告(步骤92)，另外还登记探头方位的新推断以供观察者观察(步骤88)。例如，警告可以是供用户听或看的声音信号或计算机显示器上的闪烁信号。
方法80还判断最优化函数值是否对应于局部极值，即该值是否属于集合SL(步骤94)。如果值属于SND-D，方法80就判断循环计数(LC)是否大于预选的超时值(LCmax)(步骤96)。如果LC＞LCmax，方法80就产生超时警告(步骤98)。如果LC＜＝LC最大，方法80就循环返回99，产生对探头方位的更好新推断，即忽略当前的新推断。在循环返回99时，方法80例如通过在探头的(x，y，z；，θ)坐标空间内随机选择新点为探头方位选择新的初始值。选择新初始推断以便使方法60接着产生“全局”极值的更好推断的其它方法对本领域普通技术人员来说是公知的。
在某些实施例中，方法80在产生存在失真的警告后设法获得对探头方位的更好推断。例如，如果场测量的次数大于参数数加1，方法80就通过放弃一个场测量值Bimeasured并重复方法80来产生更好的推断。如果失真仅影响到放弃的场值，则放弃该失真值将产生通过方法80对探头方位的更好评估。由于在一个场传感器附近出现导体或由于一个传感器中的硬件故障，就会使一个场测量失真。
方法80的一些实施例以不同方式处理属于集合SG-ND、SL和SG-D中的一个以上集合的重复极值。对于既在SL中又在SG-D中的极值，该方法给出警告(步骤90)，指示所推断的探头方位(步骤88)，并通过为探头方位的新初始推断重复步骤82和84来设法寻找不重复的极值。对于属于SL-SLO的极值，该方法产生将该极值确定为重复的警告，然后重新为探头方位选择初始推断，并重新执行方法60，以试图找到不属于SL-SLO的值。当然，诸如SL-SLO的重复子集也可以是空集。
磁定位系统的校正图6是找出极值处的最优化函数值以确定集合SG-ND与SL的从属关系的校正方法100的流程图。如果图4的迭代法产生了真全局极值，通过方法60找到的探头方位就会与探头的实际方位紧密相符。如果图4的迭代法产生错误或最优化函数的局部极值，那么方法60找到的探头方位就不能与探头的实际方位紧密相符。
为了实施校正，方法100将探头定位于选定方位(步骤102)。在校正过程中，探头安装在能进行移动以便将已选定了方位的探头定位的机械定位架(未示出)上。机械定位架由不会使磁场失真的材料制成，并提供对选定的探头实际位置和方向分开的测量。分开测量可以是光学测量或机械测量。方法100测量对应于选定探头方位的一组磁场值(步骤104)。
方法100为最优化方法60选择探头方位的初始推断(步骤106)。方法100由场测量值和初始推断执行图4的迭代优化程序60，以获得探头方位的更好推断值(步骤108)。最优化程序60还提供与探头方位的更好推断相对应并且是极值处的最优化函数值的最优化函数值。
方法100将探头方位的更好推断与其实际坐标进行比较，以判断这两个坐标是否都对应于接近点(步骤110)。如果探头坐标的更好推断(xN，yN，zN；N，θN)与实际值(x，y，z；，θ)彼此分量对分量地落在预选范围内，则这些值是接近的。如果更好推断与实际坐标接近，方法100就将最优化函数的对应值标记为属于SG-ND的值(步骤112)。如果更好推断与实际探头坐标不接近，方法100就将最优化函数的对应值标记为属于SL的值(步骤114)。
为了对每个极值处的最优化函数值进行分类，方法100返回116并对探头方位的其它初始推断重复步骤106-114。例如，通过在(x，y，z；，θ)空间内随机选取点，这些不同初始推断的重复操作均匀地覆盖了可能的探头坐标的整个(x，y，z；，θ)空间。
方法100还为其它实际探头方位的选择重复极值处最优化函数值的分类。例如，这些对其它实际探头方位的重复操作利用随机选取的点均匀地覆盖了参数空间(x，y，z；，θ)的代表性部分。该代表性部分可以是通过对称旋转与一部分空间相关的整个空间(x，y，z；，θ)的另一部分。
这些重复可以产生属于SG-ND和/或SL的最优化函数值的不同极值。对于最小平方和，最优化函数在全局最小值即有或没有测量失真处的值小于局部最小处的值。
图7是用于找出属于SG-D的最优化函数值的校正方法120的流程图。SG-D的值对应于失真影响到图4的方法60时产生的最优化函数极值。对于影响磁场测量或磁场测量处理的每种失真，可以分开执行方法120。失真可由附近导体或铁磁物体、附近场源、传感器硬件故障、场源硬件/软件故障和/或软件测量处理故障引起。
方法120以物理方式为系统10或40创设选定的失真类型(步骤122)。例如，失真创设包括如图1所示将一对导电剪置于容积14内或使电子模块16内的硬件发生故障。在建立了失真条件后，方法120利用机械定位架将探头定位，同时接收探头的实际方位值(步骤124)。该方法还测量磁场值Bi’，这些磁场值取决于探头的实际方位(步骤126)。方法120还为探头的方位选择初始推断(步骤128)。
方法120利用图4的迭代法由场测量值和所选择的初始推断获得对探头方位的更好推断(步骤130)。迭代法60返回与每个更好推断对应的最优化函数的相关极值。方法120判断新值是否优于其它的最优化函数极值(步骤132)，这些极值是由对探头方位的不同初始推断产生的。对于最小平方和来说，最佳极值是最小值。
如果新值优于与早期接受的推断相关的值，方法120就将该新值标记为全局极值处的最优化函数值，即标记为SG-D的元素(步骤134)。属于SG-D的最优化函数值指示出现失真。如果新值不能优于与早期被接受的推断相关的最优化函数值，方法120就忽略新值，将其作为与错误或与局部极值对应的值(步骤136)。在完成了极值分类后，方法120返回138、140，通过为探头方位选择不同的初始推断，重复寻找其它极值处的最优化函数值。探头方位的各种初始推断的最佳极值提供SG-D中的值。
另外该方法还重复寻找SG-D中不同的探头实际方位的最优化函数值。对于每个实际方向和位置，都可产生SG-D中的最优化函数极值。类似地，失真物体例如图1的物体30、32的不同位置产生不同的最优化函数极值，这些值都属于SG-D。
在某些实施例中，不同类型失真的最优化函数极值也是可以分辨的。这些可分辨的极值落在不同范围内。在这些实施例中，对于不同类型的失真要分开执行校正方法120，以获得每种单独失真类型的最优化函数极值范围。图5的方法80利用极值对失真类型进行分类，例如硬件故障、软件故障或附近导体。
图8表示由磁场测量确定探头方位并指示测定出现失真的计算机142。计算机142可以是图1的计算机28或图3的计算机54的实施例。
计算机142从与电子模块146的输出相连的线路144接收有关磁场测量值的数据。模块146分别是图1和图3的模块26或模块52。计算机142根据图4和5的方法60和80处理数据，确定探头方位，并确定测定有无失真。计算机142将测定结果显示在显示屏148上。
计算机142具有用于存储可执行程序和数据的有源存储媒体150和用于从存储媒体154例如磁盘或光盘读取可执行程序的驱动器152。媒体150、152能够存储方法60和80的供计算机142执行的指令程序。
其它实施例都在下述权利要求的范围内。
权利要求
1.一种用于检测探头方位测定中的失真的方法，其包括测量多个磁场值，该测量值取决于探头位置和探头方向；由最优化函数极值确定探头位置和探头方向之一，所述函数取决于场测量值与来自模型的场值之差；以及响应于属于与出现失真相关的预选值范围的极值而指示存在测定失真。
2.根据权利要求1所述的方法，进一步包括响应属于另一预选值范围的极值而为探头位置和探头方向之一提供预测值。
3.根据权利要求2所述的方法，响应于极值与函数的全局极值不对应而重新进行确定以寻找另一极值。
4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于预选值范围对应于函数的全局极值。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于确定过程包括推断探头的方位；由模型计算与推断的方位相关的磁场值；以及由计算值和测量值评估新的最优化函数值。
6.根据权利要求5所述的方法，进一步包括响应新值比早期的函数计算值离函数极值更远而拒绝所推断的方位。
7.根据权利要求2所述的方法，其特征在于最优化函数是场测量值和场计算值的最小平方和。
8.根据权利要求6所述的方法，其特征在于另一预选范围对应于最优化函数的全局最小值。
9.根据权利要求6所述的方法，其特征在于预选范围包括与最小平方函数的全局最小值对应的值。
10.根据权利要求1所述的方法，其特征在于指示行为响应于由于附近导体导致测量磁场出现无源失真。
11.根据权利要求1所述的方法，其特征在于指示行为响应于由于附近场源导致测量磁场出现有源失真。
12.根据权利要求1所述的方法，其特征在于指示行为响应于用于处理来自场传感器的数据的硬件和软件之一出现故障。
13.根据权利要求1所述的方法，其特征在于指示行为响应于控制场源的硬件和软件之一出现故障。
14.根据权利要求1所述的方法，进一步包括放弃一个场测量值；以及响应于发现存在失真而由剩余的场测量值重新确定探头位置和探头方向之一。
15.一种磁定位探头的系统，包括多个磁场传感器和多个磁场源之一；其方位影响磁场测量值的探头；以及配合接收磁场测量值和通过评估最优化函数检测系统故障和场失真之一的处理器；所述最优化函数取决于场测量值与由物理模型预测的场值之差。
16.根据权利要求15所述的系统，其特征在于处理器由场测量值确定探头位置。
17.根据权利要求15所述的系统，其特征在于处理器寻找最优化函数的极值。
18.一种校正方法，包括建立由测量场确定探头方位的失真的条件；确定实际的探头方位；测量取决于方位的磁场值；寻找最优化函数的极值，所述最优化函数取决于场测量值与根据模型和推断的探头方位计算出的场值之差；以及将极值标记为条件表示值。
19.根据权利要求18所述的方法，进一步包括响应极值是局部极值而拒绝该极值。
20.根据权利要求18所述的方法，其特征在于寻找包括选择探头方位的初始推断；由模型计算出与初始推断相关的磁场值；以及由磁场计算值和磁场测量值评估最优化函数新值。
21.根据权利要求18所述的方法，其特征在于条件是电子模块和软件之一出现故障，所述软件处理有关从一个或多个场传感器接收的磁场值的数据。
22.根据权利要求18所述的方法，其特征在于条件是出现了非来自模型的磁场源。
23.根据权利要求18所述的方法，其特征在于条件是出现了导体和铁磁体之一。
24.根据权利要求18所述的方法，进一步包括对第二种类型的条件重复建立条件、确定、测量、寻找和标记的行为。
25.根据权利要求19所述的方法，其特征在于标记行为区分有关极值的至少两种条件。
26.一种存储计算机可执行指令的程序存储媒体，所述指令让计算机接收代表取决于探头方位的磁场测量值的数据；由最优化函数的极值确定探头位置和探头方向之一，所述函数取决于场测量值与来自模型的场值之差；以及响应极值属于与存在失真相关的预选范围而指示出现测定失真。
27.根据权利要求26所述的媒体，指令还让计算机响应极值属于另一预选值范围而为探头位置和探头方向之一提供预测值。
28.根据权利要求27所述的媒体，指令进一步让计算机响应在先找到的极值与最优化函数全局极值不对应而寻找函数的另一极值。
29.根据权利要求27所述的媒体，其特征在于预选集合的值对应于函数的全局极值。
30.根据权利要求27所述的媒体，其特征在于确定指令让计算机推断探头的方位；由模型计算与推断方位相关的磁场值；以及由计算值和测量值计算最优化函数的新值。
31.根据权利要求30所述的媒体，指令进一步让计算机响应新值比早期的函数计算值离函数极值更远而拒绝推断的方位。
32.根据权利要求27所述的媒体，其特征在于最优化函数是场测量值与场计算值的最小平方和。
33.根据权利要求32所述的媒体，其特征在于另一预选范围对应于最小平方函数的全局最小值。
34.根据权利要求30所述的媒体，其特征在于预选范围包括与最优化函数的全局极值对应的值。
35.根据权利要求26所述的媒体，其特征在于让计算机指示响应出现了由附近导体引起的测量磁场失真。
36.根据权利要求26所述的媒体，其特征在于让计算机指示响应处理来自场传感器的数据的硬件和软件之一出现故障。
37.一种方法，其包括测量多个磁场值，这些磁场值是探头方位的函数；评估探头的方位；计算被评估的方位的磁场值；计算误差函数值，该函数值取决于场测量值与场计算值之差；以及由误差函数值确定是否已经发生测量值失真。
38.根据权利要求37所述的方法，其特征在于误差函数值与误差函数的极值相关联。
39.根据权利要求37所述的方法，进一步包括响应误差函数值与全局极值对应而指示所评估的位置是探头位置。
40.根据权利要求37所述的方法，其特征在于误差函数是最小平方和。
41.根据权利要求37所述的方法，其特征在于确定行为响应于由导体与铁磁体之一引起场失真。
42.根据权利要求37所述的方法，其特征在于确定行为响应于场源、场传感器、以及处理来自传感器的数据的装置发生故障。
43.根据权利要求37所述的方法，进一步包括放弃一个场测量值；以及响应于判定出现了失真而由剩余的场测量值重新确定探头位置和探头方向之一。
44.根据权利要求37所述的方法，进一步包括对评估、计算磁场值以及计算误差函数值进行迭代，以找到更接近误差函数极值的函数值；以及其中确定是否已经发生测量值失真基于误差函数的确定值更接近于极值。
45.一种存储计算机可执行指令的程序存储媒体，所述指令让计算机评估探头的方位；计算被评估的方位的磁场值；计算误差函数值，该函数取决于场计算值与场测量值之差，场测量值取决于探头的方位；以及由误差函数值确定是否已经发生场测量值失真。
46.根据权利要求45所述的媒体，其特征在于误差函数值与误差函数的极值相关。
47.根据权利要求45所述的媒体，其特征在于指令进一步让计算机响应于全局极值而指示所评估的位置就是对应于误差函数值的探头位置。
48.根据权利要求45所述的媒体，其特征在于误差函数是最小平方和。
49.根据权利要求45所述的媒体，其特征在于确定指令响应于由导体和铁磁体引起场失真。
50.根据权利要求45所述的媒体，其特征在于确定指令响应于源场、场传感器和传感器数据的处理单元之一出现故障。
51.根据权利要求37所述的媒体，指令还让计算机对评估、计算磁场值以及计算误差函数值进行迭代，以寻找更接近误差函数极值的函数值；以及其中确定是否已经发生测量值失真的指令基于确定误差函数的确定值更接近极值。
全文摘要
一种检测磁位置或方向测定中的失真的方法。该方法包括测量多个磁场值，由最优化函数的极值确定探头位置(12)和探头方向之一。测量值取决于探头位置(12)和方向。最优化函数取决于场测量值和由模型计算的场值。该方法还包括指示响应于属于预选范围的极值而存在测定失真。
文档编号G01R33/00GK1427955SQ01808978
公开日2003年7月2日 申请日期2001年4月6日 优先权日2000年4月7日
发明者斯特凡·R·基尔希, 克里斯蒂安·J·席林 申请人:北方数字化技术公司