电磁跟踪是一种利用磁场信息获得物体位置和空间姿态的方法，在生物医学、虚拟现实等应用中具有广泛而重要的应用，特别是为微创手术医疗器械的实时导航提供了非常大的便利与帮助，最大限度的避开危险区，减少手术的创伤和并发症。较之机械跟踪技术和超声测距技术而言，电磁跟踪技术具有使用方便、精度高、不受视线阻挡等优点。为了深入研究电磁跟踪定位系统原理及算法，本文开展了电磁跟踪系统建模及仿真分析、实验平台搭建、误差分析和算法验证等工作，主要研究内容及进展如下：开展了电磁跟踪系统的基本工作原理研究。利用COMSOL Multiphysic软件建立发射线圈及感应线圈的物理模型，对算法中的磁感应强度、感应电动势等物理量进行仿真，分析算法的理论误差。仿真结果表明用磁偶极子模型计算的空间磁场分布、感应电势与理论分析结果一致，当场点到源点距离大于20倍圆环线圈尺寸时，模型计算的空间磁场值与仿真得到的磁场值相对误差小于1%，对感应线圈感应电势仿真结果具有相同的结论。因此，采用磁偶极子模型是适用于电磁跟踪定位的。自行绕制了发射线圈及感应线圈，搭建了实验测试平台。通过高速采集卡实时获取感应线圈的交流感应电动势波形，为降低噪声影响，利用Matlab软件通过采集的感应信号数据和参考信号数据进行数字锁相放大，获取感应线圈的感应电动势幅值。对空间高频磁场感应量和信号采集通道的噪声进行了实验测试与分析，测试结果表明，上述干扰信号对测量结果影响不大。在对理论计算数据和实际测试数据进行归一化处理的基础上，测试数据和理论计算结果可以较好地吻合。开展了电磁跟踪系统位置和方向参数的非线性方程组优化求解问题研究。针对基于磁偶极子模型列出的磁场源与传感器之间的磁场耦合方程组，分别用高斯牛顿法和遗传算法进行求解。求解结果表明，高斯牛顿法计算快、求解精度高，但算法收敛度依赖于初始点的选取；遗传算法对初始条件要求不高，能较好的实现全局收敛，但运算时间长，精度不及高斯牛顿法高。为此，提出先用遗传算法求解获取初始值，再用高斯牛顿法精确求解的方法，能够保证算法中不会出现无法收敛的情况，同时又能获得最优解。限于实验条件和工作进度，论文主要是从电磁跟踪系统的原理探讨入手，对测量和求解问题进行了初步研究，尚有很多问题需要进一步解决，如对理论模型进行细化修正，减小模型计算值与实验数据的误差；需要制作一个可灵活定标并且旋转测量角度的机械结构以提高实验操作的方便度、实验测量的完整性等。这些都需要日后改进加强。