为了解决介入式诊疗装置在体外的定位问题,本文在国家863计划项目(编号:2006AA04Z368、2007AA04Z234)和国家自然科学基金项目(编号:60875061、30800235)的资助和支持下,提出了基于低频交流励磁定位的解决方案。针对目前存在的各种定位方法,论文首先分析了各类方法的优缺点,经过分析得出交流励磁定位方法是比较适合于该系统的方法,该方法具有不受视线阻碍,便于小型化,在小工作范围内,准确性和分辨率以及它的合群性能都很好,成本低等优点,非常适合短距离内的使用。交流励磁定位是由系统测得的磁场相关数据来反推出被测物体位置的一种定位方法。具体方案为:在人体的腹部布置若干个励磁线圈,由数据接收器里的单片机提供的PWM信号经过放大后轮流驱动每一个线圈,产生低频磁场;放置在定位胶囊内的接收线圈感应磁场,产生感应电动势;胶囊内的检测电路通过前级放大、滤波、PGA(programmable gain amplifier)放大、有效值转换变换后由AD芯片采集该感应电动势的大小,之后通过射频芯片将采集到的数据传送给体外的数据接收器;数据接收器在接收到定位胶囊发出的数据后将其存放在MMC卡中,之后导入到上位机的软件中,根据建立好的电磁场模型,由该电动势的大小即可求解出接收线圈和励磁线圈的距离,当系统工作一个周期后,即可建立方程组,通过方程组的求解来获得接收线圈的位置和姿态,也就是定位胶囊的位置和姿态。为了求解由定位模型导出的非线性方程组,提出了基于表面响应模型和模拟退火算法的混合定位算法。通过仿真与传统算法相比较,得出此算法计算精度高,收敛速度较快。根据上述方案,首先对电磁场进行了数学化的建模,并研制了便携式的交流励磁定位系统。分析了系统总体结构、定位胶囊系统、体外励磁控制和数据接收子系统的设计方案,研究了系统参数的选取和优化方法。定位胶囊主要实现数据的采集和发送,由于装载在胶囊内,对其外形尺寸和功耗要求较高,设计完成的胶囊外形为φ1 0 mm×22mm,功耗在30mW左右,符合低功耗及临床应用对外形尺寸的要求。搭建了定位实验台架,应用便携式交流励磁定位系统,进行了大量的体外定位实验,评价其定位精度。同时为了更加准确的获得实验数据,对计算中所需用到的关键参数进行了标定。实验结果表明,交流励磁定位方案能够满足对遥测胶囊进行体外便携定位要求。而且根据此方案设计的便携式交流励磁定位系统,定位精度较高,抗干扰能力强,对人体无电磁辐射伤害。因此,本文设计的定位系统具有很高的临床应用价值。