无线胶囊机器人的出现极大的减轻了患者在进行肠胃检查期间的不适感,它提高了在肠胃道这种复杂环境中检查的安全性和稳定性。如何准确的描述机器人的位置是进行胶囊机器人研究的重点问题之一。本文提出了一种基于永磁体跟踪技术的面向肠道解剖结构的相对位置跟踪方法,磁定位跟踪技术具有定位精度高,占用体积小,价格便宜等优点。相对位置是指胶囊机器人相对于肠胃道中某个解剖特征点或口腔的长度位置信息,它的描述对医生进行内窥镜手术时器械的插入深入和长度具有重要的参考意义。为了得到与肠道解剖结构相匹配的定位结果,我们提出了相对位置跟踪方法。首先通过磁定位技术获得胶囊机器人在空间中的位置,然后通过判断机器人上下时刻的移动角度变化判断机器人的运动方向,接下来对不同方向的运动路径进行拟合以更符合肠道的长度,通过对各个部分拟合路径的叠加最后我们可以得到胶囊机器人从某肠道特征点计算的相对位置。磁定位技术的一个缺点是定位范围窄,永磁体的磁场强度会随着距离的三次方衰减,因此当目标远离传感器时,由于信噪比的降低,跟踪的精度将会受到很大影响。为了得到胶囊机器人更高的定位精度,本文提出了一种基于磁场伺服的大范围跟踪技术,通过预设距离阈值,当目标超出阈值范围后,磁定位系统将跟随目标移动,以保证目标一直都保持在跟踪精度最有效的区域内。肠道模型实验结果表明,所提出的方法具有良好的定位和定向精度,在静态定位中相对位置的平均定位的误差率为1.27%,最大的定位误差率为3.3%。在所提出的基于磁场伺服的大范围跟踪方法中,定位误差比没有伺服的情况下具有巨大的改善,与静态小范围的定位精度基本一致。本文实验验证了所提出方法在整个上半身覆盖的大区域内的定位的有效性,相对位置的描述能够给内窥镜手术,活检采样,止血等操作提供重要的位置参考信息。