【技术实现步骤摘要】
本申请涉及电磁导航领域，特别是涉及一种电磁导航系统及其数据同步方法、装置和电子设备。
技术介绍
1、电磁导航系统(electro-magnetic transient simulator，emts)是主流手术导航系统技术方案之一。最典型的emts基本原理是通过场发射器产生时变磁场，通过磁传感器检测该时变磁场后，进行磁传感器的位姿解算。相位法是一种常用的定位计算方法，该方法需要获得同一物理时刻的磁场工作状态(如相位、强度)和磁场检测数据。其中，磁场工作状态根据场发射器的磁场工作数据确定，磁场工作数据是指场发射器中各电机旋转轴的角度位置数据；磁场检测数据则由磁传感器对时变磁场进行检测得到。
2、由于场发射器和磁传感器之间的设备时钟不同步，且在磁传感器中，磁场检测数据的采集时刻和时间戳生成时刻也不同步，使得对应于同一物理时刻的磁场工作数据和磁场检测数据的时间信息之间存在时间差。进而在位姿解算器中，使得时变磁场的实测值与模型值存在相位差，则会导致磁传感器的定位误差增大。其中，时变磁场的模型值是场发射器的时变磁场模型中的理论磁场信号。
3、针对电磁导航系统中，对应于同一物理时刻的磁场工作数据和磁场检测数据的时间信息之间存在时间差，导致磁传感器的定位误差增大的问题，目前还没有提出有效的解决方案。
技术实现思路
1、在本专利技术中提供了一种电磁导航系统及其数据同步方法、装置和电子设备，以解决相关电磁导航系统中，对应于同一物理时刻的磁场工作数据和磁场检测数据的时间信息之间存
2、第一个方面，在本专利技术中提供了一种电磁导航系统，所述电磁导航系统包括：场发射器和磁传感器，所述场发射器包括第一发射单元和第二发射单元；
3、所述第一发射单元用于产生工作磁场，所述工作磁场用于定位所述磁传感器；
4、所述第二发射单元用于产生参考信号，所述参考信号用于同步所述工作磁场的磁场检测数据和磁场工作数据；其中，所述磁场检测数据通过所述磁传感器对所述工作磁场进行检测得到，所述磁场工作数据由所述场发射器提供；
5、所述第一发射单元和所述第二发射单元被配置为共用所述场发射器的工作时钟。
6、在其中的一些实施例中，所述第二发射单元包括方波发射器或脉冲发射器。
7、在其中的一些实施例中，所述第二发射单元包括电磁线圈。
8、在其中的一些实施例中，所述第一发射单元和所述第二发射单元被配置为同步工作；
9、所述第一发射单元和第二发射单元的工作频率不同。
10、第二个方面，在本专利技术中提供了一种电磁导航系统的数据同步方法，所述数据同步方法应用于第一个方面所述的电磁导航系统；
11、所述电磁导航系统的数据同步方法包括：
12、获取工作磁场的磁场检测数据；其中，所述磁场检测数据由磁传感器对所述工作磁场进行检测得到，所述工作磁场由第一发射单元产生；
13、获取参考信号的信号检测数据；其中，所述信号检测数据由所述磁传感器对所述参考信号进行检测得到，所述参考信号由第二发射单元产生；
14、获取所述工作磁场的磁场工作数据；其中，所述磁场工作数据由场发射器提供；
15、确定所述信号检测数据和所述参考信号之间的参考时间差，根据所述参考时间差，同步所述磁场检测数据和所述磁场工作数据。
16、在其中的一些实施例中，所述确定所述信号检测数据和所述参考信号之间的参考时间差，包括：
17、在所述信号检测数据中确定目标信号数据，并在所述参考信号中确定与所述目标信号数据对应的目标位置；
18、根据所述目标位置的时间信息和所述目标信号数据的时间信息，确定所述参考时间差。
19、在其中的一些实施例中，所述参考信号包括周期方波信号，所述周期方波信号的半周期大于所述磁传感器的采样间隔；
20、所述在所述信号检测数据中确定目标信号数据，并在所述参考信号中确定与所述目标信号数据对应的目标位置，包括：
21、在所述信号检测数据中，将相同且相邻的两个信号数据确定为参考信号数据，将其中一个所述参考信号数据确定为所述目标信号数据；
22、在所述周期方波信号中，将距离所述目标信号数据最近的信号沿确定为目标信号沿；其中，所述目标信号沿所在位置为所述目标位置。
23、在其中的一些实施例中，所述根据所述目标位置的时间信息和所述目标信号数据的时间信息，确定所述参考时间差，包括：
24、根据所述目标信号沿的时间信息和所述目标信号数据的时间信息之间的时间差，确定所述参考时间差。
25、在其中的一些实施例中，所述根据所述目标位置的时间信息和所述目标信号数据的时间信息，确定所述参考时间差，包括：
26、根据所述目标信号沿的时间信息和所述目标信号数据的时间信息之间的时间差，以及所述目标信号沿和所述目标信号数据对应采样点之间的物理时间间隔，确定所述参考时间差；其中，所述物理时间间隔通过预先仿真得到。
27、在其中的一些实施例中，所述目标信号沿的时间信息包括所述目标信号沿的触发时间信息；
28、所述电磁导航系统的数据同步方法在确定所述信号检测数据和所述参考信号之间的参考时间差之前，还包括：
29、采用预设阈值对所述信号检测数据进行二值化处理；
30、所述根据所述目标位置的时间信息和所述目标信号数据的时间信息，确定所述参考时间差，包括：
31、根据所述目标信号沿的触发时间信息和所述目标信号数据的时间信息之间的时间差，以及所述目标信号沿从触发值变化至所述预设阈值所需的变化时间，确定所述参考时间差；其中，所述变化时间根据所述第二发射单元的工作特性确定。
32、在其中的一些实施例中，所述参考信号包括周期脉冲信号；
33、所述在所述信号检测数据中确定目标信号数据，并在所述参考信号中确定与所述目标信号数据对应的目标位置，包括：
34、在所述信号检测数据中，将高信号数据确定为所述目标信号数据；
35、在所述周期脉冲信号中，将对应于所述目标信号数据的脉冲确定为目标脉冲；其中，所述目标脉冲所在位置为所述目标位置。
36、在其中的一些实施例中，所述根据所述目标位置的时间信息和所述目标信号数据的时间信息，确定所述参考时间差，包括：
37、根据所述目标脉冲的时间信息和所述目标信号数据的时间信息之间的时间差，确定所述参考时间差。
38、在其中的一些实施例中，所述参考信号叠加于所述工作磁场，所述参考信号的频率不同于所述工作磁场的频率。
39、第三个方面，在本专利技术中提供了一种电磁导航系统的数据同步装置，所述数据同步装置应用于第一个方面所述的电磁导航系统；
40、所述电磁导航系统的数据同步装置包括：
41、第一数据获取模块，用于获取工作磁本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种电磁导航系统，其特征在于，所述电磁导航系统包括：场发射器(100)和磁传感器(200)，所述场发射器(100)包括第一发射单元(110)和第二发射单元(120)；
2.根据权利要求1所述的电磁导航系统，其特征在于，所述第二发射单元(120)包括方波发射器或脉冲发射器。
3.根据权利要求1所述的电磁导航系统，其特征在于，所述第二发射单元(120)包括电磁线圈。
4.根据权利要求1所述的电磁导航系统，其特征在于，所述第一发射单元(110)和所述第二发射单元(120)被配置为同步工作；
5.一种电磁导航系统的数据同步方法，其特征在于，所述数据同步方法应用于如权利要求1-4中任一项所述的电磁导航系统；
6.根据权利要求5所述的电磁导航系统的数据同步方法，其特征在于，所述确定所述信号检测数据和所述参考信号之间的参考时间差，包括：
7.根据权利要求6所述的电磁导航系统的数据同步方法，其特征在于，所述参考信号包括周期方波信号，所述周期方波信号的半周期大于所述磁传感器的采样间隔；
8.根据权利要求7所述的
9.根据权利要求7所述的电磁导航系统的数据同步方法，其特征在于，所述根据所述目标位置的时间信息和所述目标信号数据的时间信息，确定所述参考时间差，包括：
10.根据权利要求7所述的电磁导航系统的数据同步方法，其特征在于，所述目标信号沿的时间信息包括所述目标信号沿的触发时间信息；
11.根据权利要求6所述的电磁导航系统的数据同步方法，其特征在于，所述参考信号包括周期脉冲信号；
12.根据权利要求11所述的电磁导航系统的数据同步方法，其特征在于，所述根据所述目标位置的时间信息和所述目标信号数据的时间信息，确定所述参考时间差，包括：
13.根据权利要求5所述的电磁导航系统的数据同步方法，其特征在于，所述参考信号叠加于所述工作磁场，所述参考信号的频率不同于所述工作磁场的频率。
14.一种电磁导航系统的数据同步装置，其特征在于，所述数据同步装置应用于如权利要求1-4中任一项所述的电磁导航系统；
15.一种电子设备，包括存储器和处理器，其特征在于，所述存储器中存储有计算机程序，所述处理器被设置为运行所述计算机程序以执行权利要求5至13中任一项所述的电磁导航系统的数据同步方法。
...【技术特征摘要】
1.一种电磁导航系统，其特征在于，所述电磁导航系统包括：场发射器(100)和磁传感器(200)，所述场发射器(100)包括第一发射单元(110)和第二发射单元(120)；
2.根据权利要求1所述的电磁导航系统，其特征在于，所述第二发射单元(120)包括方波发射器或脉冲发射器。
3.根据权利要求1所述的电磁导航系统，其特征在于，所述第二发射单元(120)包括电磁线圈。
4.根据权利要求1所述的电磁导航系统，其特征在于，所述第一发射单元(110)和所述第二发射单元(120)被配置为同步工作；
5.一种电磁导航系统的数据同步方法，其特征在于，所述数据同步方法应用于如权利要求1-4中任一项所述的电磁导航系统；
6.根据权利要求5所述的电磁导航系统的数据同步方法，其特征在于，所述确定所述信号检测数据和所述参考信号之间的参考时间差，包括：
7.根据权利要求6所述的电磁导航系统的数据同步方法，其特征在于，所述参考信号包括周期方波信号，所述周期方波信号的半周期大于所述磁传感器的采样间隔；
8.根据权利要求7所述的电磁导航系统的数据同步方法，其特征在于，所述根据所述目标位置的时间信息和所述目标信号数据的时间信息...
【专利技术属性】
技术研发人员：杨戴天杙，
申请(专利权)人：武汉联影智融医疗科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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