具有自动测量磁矩功能的磁跟踪系统

田思雨¹，高晋阳^{1, 2}，黄鹏¹，马欣瑜¹，马子毓¹

 （1. 中北大学 动态测试技术国家重点实验室，太原 030051；2. 中北大学 微纳器件与系统教育部重点实验室，太原 030051） 

摘要：磁跟踪技术在检测胶囊内窥镜的实时位置和姿态方面有着广阔的应用前景。然而，它们大多需要提前精确测量嵌入胶囊中的永磁体的磁矩，这会给实际应用带来不便。为了解决这个问题，提出了一种能够自动测量永磁体磁矩的磁跟踪系统。该系统以4×4的磁传感器阵列为基础，参照磁偶极子模型分析其传感数据来确定磁矩。利用确定的磁矩，提出了一种融合线性计算和 Levenberg-Marquardt算法的方法，以确定永磁体的三维位置和二维姿态。实验证明，对于距离磁传感器阵列垂直高度分别为 5 cm、10 cm和 15 cm的永磁体（Ø10 mm × 10 mm），所提出的系统可实现的定位误差分别为0.48 mm、0.42 mm和 0.83 mm，定向误差分别为0.66°、0.64°和 0.87°。

关键词：永磁体，磁矩测量，优化Levenberg-Marquardt算法，MAG3110磁传感器，跟踪系统

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Cite this article

Tian, S., Gao, J., Huang, P. et al. Magnetic Tracking System with Capability of Automatic Magnetic Moment Measurement. J. Shanghai Jiaotong Univ. (Sci.) 30, 646–657 (2025). https://doi.org/10.1007/s12204-024-2720-5