【作 者】葛鑫，邬小玫，汪源源，方祖祥

电磁跟踪（electromagnetic tracking），亦称磁场定位，是一种利用磁场获得物体位置和空间姿态的方法。可广泛应用于瞄准、运动跟踪、介入手术导航、自由臂三维超声成像等诸多领域。相比于其他空间定位方法，电磁跟踪具有无损伤、三维、无视线问题、操作简便等优点，但也有易受环境中金属及铁磁性物质干扰的缺点。最早的电磁跟踪方法包括1975年J.Kuipers提出的方法[1]和1977年F.H.Raab提出的方法[2]。之后的三十年，研究人员围绕提高精度和降低干扰（如金属导致的磁场扭曲等）两个主要问题，提出了多种电磁跟踪的方法、并在跟踪和校准算法、干扰抑制和消除等方面做了一系列工作，使得电磁跟踪技术有了长足的进展。本文对电磁跟踪方法发展过程中的主要方法进行了归类和总结，并就跟踪算法、校准方法两个关键问题进行了探讨。

1 电磁跟踪方法

一个基本的电磁跟踪系统一般由以下几部分构成：磁场源、磁传感器、计算和控制单元（如PC机）。在基本单元一致的前提下，不同跟踪方法的区别主要体现以下几点：磁场激励方式（AC、DC等）、磁场源和传感器的数量、配置方式（平面、正交）和几何形状等方面[3]。

1.1 磁场激励方式

在磁场激励方式方面，目前主要有交流（AC）磁场、脉冲直流磁场（Pulsed DC）两种方式。

早期的电磁跟踪方法一般采用交流磁场[1-2]，也称之为第一代电磁跟踪方法[4]。采用线圈作为传感器，故只能测量交流磁场。当环境中存在金属时，交变的磁场会在金属内部感应出涡流，进而产生干扰磁场，影响系统的测量精度。……