Echtzeitlokalisierung magnetoelektrischer Sensoren

Die Messung magnetischer Felder in der Medizin gewinnt zunehmend an Bedeutung. Die außerhalb des Körpers von den Magnetfeldsensoren gemessenen Signale werden genutzt, um auf die Prozesse im Körperinneren zurückzuschließen. Dazu wird ein sogenanntes inverses Problem gelöst, welches neben den Signalen auch die Positionen und Orientierungen der messenden Sensoren benötigt. Da die Position und Orientierung relativ zum Messobjekt bei einer magnetischen Messung nicht notwendigerweise fix ist, sollten diese während der Messung kontinuierlich ermittelt werden. Dies geschieht mittels einer magnetischen Ortung. In dieser Arbeit wird eine Signalverarbeitungskette zur Lokalisierung magnetischer Sensoren in Echtzeit vorgestellt. Diese beinhaltet Vorverarbeitungsschritte zur Extraktion der wichtigsten Informationen aus den Sensordaten, die Schätzung der Position und Orientierung des Sensor(array)s und eine Nachverarbeitung der geschätzten Daten. Die entwickelte Signalverarbeitungskette wird zunächst theoretisch beschrieben und im Anschluss simulativ und mittels Messungen evaluiert. Die vorgestellte Signalverarbeitungskette zur Lokalisierung funktioniert prinzipiell für alle magnetischen Sensoren. Der Fokus dieser Arbeit liegt jedoch auf magnetoelektrischen Sensoren. Zu Vergleichszwecken werden zusätzlich kommerziell erhältliche Fluxgate-Magnetometer verwendet. Simulativ werden verschiedene Parameter und mögliche Störquellen untersucht, die einen Einfluss auf die Lokalisierungsgenauigkeit haben können. So wird beispielsweise die Genauigkeit der Lokalisierung bei verschiedenen Signal-zu-Rauschverhältnissen untersucht ebenso wie die Robustheit bei verschiedenen Fehlern im  Vorwärtsmodell. Die Messungen werden sowohl mit Einzelsensoren in 2D als auch mit Einzel- und 3D-Sensoren in 3D durchgeführt.