專利名稱：位置確定系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于確定對(duì)象位置的位置確定系統(tǒng)、位置確定方法和計(jì)算機(jī)程序。本發(fā)明還涉及用于對(duì)對(duì)象成像的成像系統(tǒng)、成像方法以及計(jì)算機(jī)程序。
背景技術(shù)：
US 2008/0162046A1公開一種用于跟蹤至少一個(gè)移動(dòng)裝置相對(duì)于成像設(shè)備的設(shè)置 (arrangement)的系統(tǒng)，其中所述系統(tǒng)包括與控制器通信的至少一個(gè)位置監(jiān)視傳感器。所述位置監(jiān)視傳感器用于生成表明所述至少一個(gè)移動(dòng)裝置相對(duì)于基準(zhǔn)點(diǎn)的位置的信號(hào)。所述控制器用于計(jì)算所述至少一個(gè)移動(dòng)裝置相對(duì)于所述成像設(shè)備的位置。所述至少一個(gè)位置監(jiān)視傳感器優(yōu)選包括用于發(fā)射和接收電磁輻射的發(fā)射器和接收器，其中基于所述發(fā)射器和接收器之間傳輸?shù)妮椛鋪?lái)計(jì)算所述至少一個(gè)移動(dòng)裝置相對(duì)于所述成像設(shè)備的位置的計(jì)算。該系統(tǒng)的缺點(diǎn)在于由發(fā)射器發(fā)送的輻射會(huì)例如由金屬對(duì)象部分地或者完全地阻擋。在這種情況下，所述系統(tǒng)不再能夠正確工作并且所確定的位置的精度降低或者根本不可能確定所述位置，即所述位置的確定的質(zhì)量降低。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供用于確定對(duì)象的位置的位置確定系統(tǒng)、位置確定方法和計(jì)算機(jī)程序，其中確定所述位置的質(zhì)量能夠得到提高。本發(fā)明的進(jìn)一步目的在于提供用于對(duì)對(duì)象成像的相應(yīng)的成像系統(tǒng)、成像方法以及計(jì)算機(jī)程序。在本發(fā)明的第一方面，提供一種用于確定對(duì)象的位置的位置確定系統(tǒng)，其中所述位置確定系統(tǒng)包括-第一位置檢測(cè)單元，包括用于在所述對(duì)象與相對(duì)于基準(zhǔn)位置已知的傳輸位置之間傳輸輻射的發(fā)送和接收單元以及用于基于所傳輸?shù)妮椛浯_定所述對(duì)象相對(duì)于所述基準(zhǔn)位置的第一位置的第一位置確定單元，-第二位置檢測(cè)單元，包括用于確定所述對(duì)象的加速度的加速度計(jì)以及用于基于所確定的加速度以及所確定的第一位置確定所述對(duì)象相對(duì)于所述基準(zhǔn)位置的第二位置的第二位置確定單元，-輸出單元，用于輸出所述第一位置和所述第二位置中的至少一個(gè)。如果在所述對(duì)象和所述傳輸位置之間的輻射傳輸被中斷，則會(huì)削弱所確定的第一位置的精度。然而，在這種情況下，能夠由所述輸出單元輸出基于由加速度計(jì)執(zhí)行的加速度測(cè)量的第二位置。而且，如果精確確定的第一位置可用，則該第一位置可用于提供第二位置的確定所基于的初始值或者該第一位置能夠用于更新第二位置。這減小了可能由偏移產(chǎn)生的對(duì)所確定的第二位置的精度的不利影響。因此，通過(guò)按照上述確定第一和第二位置并且通過(guò)輸出所確定的第一和第二位置中的至少一個(gè)，能夠改善確定對(duì)象的位置的質(zhì)量。所述加速度計(jì)優(yōu)選適于附接到所述對(duì)象。 所述傳輸位置可以是基準(zhǔn)位置或者相對(duì)于所述基準(zhǔn)位置已知的任何其它位置。所述傳輸位置是向?qū)ο蟀l(fā)送輻射和/或從對(duì)象接收輻射的位置。所述輸出單元可以是向用戶或者向另一單元提供所述第一位置和所述第二位置中的至少一個(gè)的任何單元，以使用所確定的第一位置和/或第二位置用于進(jìn)一步處理，即， 所述另一單元可以例如適于基于所確定的第一位置和/或所確定的第二位置來(lái)定位所述對(duì)象，或者所述另一單元可以適于根據(jù)所確定的第一位置和/或所確定的第二位置來(lái)防止所述對(duì)象與另一對(duì)象碰撞。進(jìn)一步優(yōu)選的是，所述發(fā)送和接收單元適于傳輸超聲。在另一實(shí)施例中，此外或者可選地，所述發(fā)送和接收單元可以適于傳輸其它種類的輻射，例如類似射頻輻射或者在人類可見的頻率范圍內(nèi)的輻射，即光學(xué)輻射，的電磁輻射。適于傳輸超聲的所述發(fā)送和接收單元的優(yōu)點(diǎn)在于與射頻系統(tǒng)相比較，超聲被限制在房間中，例如在手術(shù)室中，并且因而不會(huì)與相鄰房間中的系統(tǒng)發(fā)生干擾。而且，為了發(fā)送和接收超聲，不需要直接視線并且該發(fā)送和接收單元能夠經(jīng)過(guò)例如在醫(yī)院中使用的無(wú)菌布單操作。而且，超聲不會(huì)表現(xiàn)出由存在于或者接近于發(fā)送和接收路徑的磁性材料造成的干擾。而且，射頻系統(tǒng)會(huì)具有經(jīng)由各種反射到達(dá)檢測(cè)器的電磁脈沖彼此干擾的問(wèn)題，從而惡化沿著直接，即最短路徑的脈沖到達(dá)的精確確定，從而惡化距離測(cè)量的精度，如以下將進(jìn)一步描述的，第一位置的確定優(yōu)選基于該距離測(cè)量。由于聲速遠(yuǎn)低于光速，在使用超聲時(shí)會(huì)存在的多個(gè)反射能夠在時(shí)間上更加容易分開，從而保持高精度。優(yōu)選地，第一位置檢測(cè)單元適于通過(guò)使用飛行時(shí)間方法，基于傳輸?shù)妮椛鋪?lái)確定所述第一位置。所述用于確定第一位置的飛行時(shí)間的使用的優(yōu)點(diǎn)在于不可能發(fā)生偏移，特別是與基于加速度測(cè)量來(lái)確定位置相比較。進(jìn)一步優(yōu)選地，所述發(fā)送和接收單元適于向所述對(duì)象發(fā)送輻射，以由所述對(duì)象反射并且適于接收由所述對(duì)象反射的輻射。這實(shí)現(xiàn)了在不將傳輸元件附接到對(duì)象的情況下確定所述第一位置。進(jìn)一步優(yōu)選地，所述發(fā)送和接收單元包括位于所述傳輸位置的第一傳輸元件以及被附接到所述對(duì)象的第二傳輸元件，其中所述第一傳輸元件和所述第二傳輸元件適于在所述第一傳輸元件和所述第二傳輸元件之間傳輸輻射，其中所述第一位置確定單元適于根據(jù)所傳輸?shù)妮椛鋪?lái)確定所述第一位置。這進(jìn)一步提高了確定所述第一位置的精度，即這進(jìn)一步提高了確定所述第一位置的質(zhì)量。所述第二傳輸元件可以是主動(dòng)或者被動(dòng)元件。被動(dòng)元件例如是僅反射所述輻射以使得所述第一傳輸元件根據(jù)所反射的輻射了解其已經(jīng)由所述第二傳輸元件反射的元件。所述傳輸元件可以是能夠以用于發(fā)送輻射的發(fā)送模式和/或者以用于接收輻射的接收模式操作的元件，或者傳輸元件可以包括用于允許所述傳輸元件同時(shí)發(fā)送和接收輻射的至少一個(gè)發(fā)送元件和至少一個(gè)接收元件。這意味著傳輸元件是發(fā)送元件和/或接收元件。優(yōu)選地，所述發(fā)送和接收單元包括位于相對(duì)于所述基準(zhǔn)位置已知的傳輸位置的至少三個(gè)第一傳輸元件以及被附接到所述對(duì)象的至少一個(gè)第二傳輸元件，其中所述至少三個(gè)第一傳輸元件和所述至少一個(gè)第二傳輸元件適于在所述至少三個(gè)第一傳輸元件和所述至少一個(gè)第二傳輸元件之間傳輸輻射，其中所述第一位置確定單元適于根據(jù)所傳輸?shù)妮椛鋪?lái)確定所述第一位置。所述第一位置確定單元優(yōu)選適于通過(guò)三角測(cè)量和/或三邊測(cè)量根據(jù)所傳輸?shù)妮椛鋪?lái)確定所述第一位置。這允許在三個(gè)維度上以高精度確定所述第一位置，其中所述至少三個(gè)第一傳輸元件和所述至少一個(gè)第二傳輸元件限定輻射被傳輸所沿著的至少三個(gè)輻射路徑。如果多于三個(gè)路徑用于確定所述第一位置，即如果使用多于三個(gè)第一傳輸元件和/或如果使用多于一個(gè)第二傳輸元件，則可以精確地確定所述第一位置，即使例如這些輻射路徑中的一個(gè)被阻擋，只要這些輻射路徑中的至少三個(gè)路徑?jīng)]有被中斷。優(yōu)選地，所述位置確定系統(tǒng)還包括用于確定所述第一位置和所述第二位置中的至少一個(gè)的誤差的誤差確定單元，其中所述輸出單元適于基于所確定的誤差來(lái)輸出所述第一位置和所述第二位置中的至少一個(gè)。這允許在對(duì)于所述第二位置確定的誤差高于預(yù)定義閾值而表明所述第二位置不可靠時(shí)輸出所述第一位置。而且，這允許在對(duì)于所述第一位置確定的誤差高于預(yù)定義閾值而表明所述第一位置不可靠時(shí)輸出所述第二位置。例如，所述第一位置的誤差高于預(yù)定義閾值可以表明所述發(fā)送和接收單元未在已知的傳輸位置和所述對(duì)象之間傳輸足以用于確定所述第一位置的輻射。具體而言，如果所述發(fā)送和接收單元限定向?qū)ο髠鬏斴椛洳⑶覐膶?duì)象傳輸輻射所沿著的三個(gè)或者更多輻射路徑以確定所述對(duì)象的第一位置，如果所述輻射路徑被阻擋以使得少于三條輻射路徑?jīng)]有被中斷，則所述誤差高于所述預(yù)定義閾值。在這種情況下，由所述輸出單元輸出所述第二位置。而且，所述第二位置的誤差高于預(yù)定義閾值能夠表明所確定的加速度發(fā)生偏移， 這使得所述第二位置不可靠。在這種情況下，由所述輸出單元輸出所述第一位置。在經(jīng)過(guò)特定時(shí)間量之后，所述第二位置的誤差通常由于偏置和所產(chǎn)生的偏移而增長(zhǎng)。因此，如果自從通過(guò)使用所述第一位置的所述第二位置的最后更新起經(jīng)過(guò)了該特定時(shí)間量并且如果所述第一位置的誤差低于閾值而表明所述第一位置可靠，則輸出單元能夠適于輸出所述第一位置。優(yōu)選地，所述第二位置確定單元適于使用所確定的第一位置作為開始位置，以基于所確定的加速度來(lái)確定所述對(duì)象從所述開始位置開始的移動(dòng)并且基于所述開始位置和所確定的所述對(duì)象的移動(dòng)來(lái)確定所述第二位置。優(yōu)選地，通過(guò)對(duì)所確定的加速度積分來(lái)確定所述對(duì)象從所述開始位置開始的移動(dòng)。通過(guò)了解所述開始位置為所述第一位置并且通過(guò)了解所述對(duì)象的移動(dòng)，能夠確定當(dāng)前第二位置。為了基于所述移動(dòng)和所述開始位置確定所述第二位置，優(yōu)選地，對(duì)所確定的移動(dòng)進(jìn)行再次積分而產(chǎn)生被添加到所述開始位置的路徑，以確定所述當(dāng)前第二位置。所述第一位置檢測(cè)單元和所述第二位置檢測(cè)單元優(yōu)選適于在時(shí)間上順序地檢測(cè)幾個(gè)第一位置和幾個(gè)第二位置。優(yōu)選通過(guò)在所述對(duì)象和所述已知的傳輸位置之間連續(xù)傳輸輻射并且通過(guò)基于所傳輸?shù)妮椛鋪?lái)確定所述對(duì)象相對(duì)于所述基準(zhǔn)位置的所述第一位置來(lái)連續(xù)檢測(cè)所述第一位置。優(yōu)選基于初始第一位置和描述所述對(duì)象相對(duì)于所述基準(zhǔn)位置的移動(dòng)的加速度值來(lái)確定所述第二位置。優(yōu)選地，在時(shí)間間隔之后，以當(dāng)前確定的第一位置更新第二位置。該時(shí)間間隔可以是預(yù)定義時(shí)間間隔，或者可以由最后更新與對(duì)于所述第二位置確定的誤差超出閾值而表明當(dāng)前確定的第二位置不可靠的時(shí)刻之間的時(shí)間來(lái)限定該時(shí)間間隔。進(jìn)一步優(yōu)選地，所述第二位置檢測(cè)單元包括被附接到所述對(duì)象用于確定所述對(duì)象的取向的陀螺儀，其中所述第二位置確定單元適于使用所確定的第一位置作為開始位置， 以基于所確定的加速度和由所述陀螺儀確定的所述對(duì)象的取向來(lái)確定所述對(duì)象從所述開始位置開始的移動(dòng)，并且基于所述開始位置和所確定的所述對(duì)象的移動(dòng)來(lái)確定所述第二位置。這例如允許即使之前不了解所述加速度計(jì)的取向和/或即使所述加速度計(jì)的取向在限定所述開始位置之后改變，也能夠確定所述第二位置。所述陀螺儀可以是允許確定所述對(duì)象的取向的任何單元。例如，可以使用基于 MEMS的陀螺儀，其基于對(duì)一結(jié)構(gòu)產(chǎn)生振動(dòng)并且在施加所述陀螺儀的扭矩，即旋轉(zhuǎn)時(shí)測(cè)量科里奧利力的效果，例如音叉陀螺儀或者振動(dòng)輪陀螺儀。所述陀螺儀可以集成在所述加速度計(jì)中以例如確定限定所述對(duì)象的取向的三個(gè)位置坐標(biāo)和三個(gè)角度坐標(biāo)。所述加速度計(jì)優(yōu)選適于確定沿著三個(gè)正交軸的加速度。所述加速度計(jì)可以是單個(gè)三軸加速度計(jì)或者所述加速度計(jì)可以包括幾個(gè)分離的單個(gè)加速度計(jì)，其中這幾個(gè)單個(gè)加速度計(jì)測(cè)量不同方向上的加速度。進(jìn)一步優(yōu)選地，所述位置確定系統(tǒng)包括用于移動(dòng)所述對(duì)象的移動(dòng)單元以及用于根據(jù)該對(duì)象的第一位置和第二位置中的至少一個(gè)的輸出來(lái)控制所述移動(dòng)單元以將所述對(duì)象移動(dòng)到設(shè)定位置的移動(dòng)單元控制單元。所述設(shè)定位置可以由用戶設(shè)定，或者可以是已經(jīng)被確定作為所述對(duì)象不得不被定位于對(duì)該對(duì)象進(jìn)行例如成像的進(jìn)一步操作的位置。所述設(shè)定位置也可以被預(yù)先定義。這允許以高精度定位對(duì)象。進(jìn)一步優(yōu)選地，所述位置確定系統(tǒng)適于確定所述對(duì)象相對(duì)于另一對(duì)象的位置的所述第一位置和所述第二位置，其中所述位置確定系統(tǒng)還包括碰撞防止單元，用于確定所述另一對(duì)象是否進(jìn)入所述對(duì)象周圍的預(yù)定義安全區(qū)域，并且在所述碰撞放置單元確定所述另一對(duì)象進(jìn)入所述預(yù)定義安全區(qū)域時(shí)輸出信號(hào)。所述另一對(duì)象的位置可以具有與所述基準(zhǔn)位置的已知空間關(guān)系，從而允許通過(guò)確定相對(duì)于所述基準(zhǔn)位置的所述第一位置和所述第二位置而直接確定所述對(duì)象相對(duì)于所述另一對(duì)象的位置。所述對(duì)象例如是患者或者患者臺(tái)，并且所述另一對(duì)象例如是用于對(duì)所述患者成像的成像系統(tǒng)的一部分。由于能夠通過(guò)所述位置確定系統(tǒng)確定所述對(duì)象的位置，因此通過(guò)使用所述對(duì)象的實(shí)際確定的位置，可以在所述對(duì)象周圍設(shè)置預(yù)定義安全區(qū)域，其中如果所述另一對(duì)象進(jìn)入該安全區(qū)域，即如果所述另一對(duì)象的整體或一部分進(jìn)入所述安全區(qū)域，則所述碰撞防止單元輸出信號(hào)。由所述碰撞防止單元輸出的信號(hào)可以作為警告信號(hào)提供給用戶，具體而言，作為聲音和/或光信號(hào)，和/或可以將由所述碰撞防止單元輸出的信號(hào)提供給使所述對(duì)象和所述另一對(duì)象相對(duì)于彼此移動(dòng)的移動(dòng)單元，以停止或者放慢所述移動(dòng)。在本發(fā)明的進(jìn)一步方面，提供一種用于對(duì)對(duì)象成像的成像系統(tǒng)，其中所述成像系統(tǒng)包括如權(quán)利要求1所述的位置確定系統(tǒng)，用以確定所述對(duì)象相對(duì)于所述成像系統(tǒng)的位置。
這允許基于所述對(duì)象的所確定的，即輸出的位置對(duì)所述對(duì)象精確地成像。所述成像單元可以例如包括用于重構(gòu)所述對(duì)象的圖像的重構(gòu)單元，其中所述重構(gòu)能夠基于所確定的所述對(duì)象的位置。由于通過(guò)所述定位系統(tǒng)提高了確定所述位置的精度，因此能夠提高所述重構(gòu)圖像的質(zhì)量。進(jìn)一步優(yōu)選地，所述成像系統(tǒng)包括用于對(duì)對(duì)象成像的成像單元以及用于根據(jù)所述對(duì)象相對(duì)于所述成像系統(tǒng)的所確定的實(shí)際位置而使所述成像單元和所述對(duì)象相對(duì)于彼此移動(dòng)到設(shè)定位置的移動(dòng)單元。這允許相對(duì)于待成像的對(duì)象精確地定位所述成像單元。例如，這允許相對(duì)于放置有待成像的對(duì)象的對(duì)象臺(tái)，精確地定位類似C臂的成像系統(tǒng)的成像單元。所述成像系統(tǒng)優(yōu)選是類似C臂的成像系統(tǒng)，其不得不相對(duì)于放置有例如人的對(duì)象的對(duì)象臺(tái)定位。所述成像系統(tǒng)也可以是另一成像方式，例如計(jì)算機(jī)斷層掃描成像系統(tǒng)、磁共振成像系統(tǒng)、超聲成像系統(tǒng)，或者類似正電子發(fā)射斷層掃描系統(tǒng)或者單光子發(fā)射計(jì)算機(jī)斷層掃描系統(tǒng)的的核成像系統(tǒng)。所述成像單元優(yōu)選包括用于發(fā)射橫穿所述對(duì)象的成像輻射的輻射源以及用于檢測(cè)橫穿所述對(duì)象之后的所述成像輻射的檢測(cè)單元。重構(gòu)單元優(yōu)選適于基于所檢測(cè)的成像輻射來(lái)重構(gòu)所述對(duì)象的圖像。為了確定所述對(duì)象相對(duì)于所述成像系統(tǒng)的位置，所述發(fā)送和接收單元優(yōu)選包括附接到所述成像系統(tǒng)和所述對(duì)象的傳輸元件。該附接可以是直接附接，即所述傳輸元件能夠直接附接到所述成像系統(tǒng)和/或所述對(duì)象，或者該附接可以是間接附接，其中所述傳輸元件附接到所述成像系統(tǒng)和/或所述人與其具有已知空間關(guān)系的另一對(duì)象。例如，如果將所述成像系統(tǒng)安裝在墻壁上或者房間的頂棚上，其中所述成像系統(tǒng)相對(duì)于所述墻壁或者頂棚的位置已知，則所述傳輸元件可以分別附接到所述墻壁或者頂棚。而且，如果所述對(duì)象定位于對(duì)象臺(tái)上，其中所述對(duì)象相對(duì)于所述對(duì)象臺(tái)的空間關(guān)系已知，則所述傳輸元件可以附接到所述對(duì)象臺(tái)。而且，所述加速度計(jì)也可以直接附接到所述對(duì)象或者能夠間接附接到所述對(duì)象，其中所述加速度計(jì)附接到另一對(duì)象并且其中所述另一對(duì)象與待成像的對(duì)象之間的空間關(guān)系已知。例如，所述加速度計(jì)也能夠附接到所述對(duì)象臺(tái)。所述傳輸元件和所述加速度計(jì)可以是分離的元件或者它們能夠集成在單個(gè)元件中，即能夠提供傳輸元件，其中所述加速度計(jì)集成在這些傳輸元件中。將幾個(gè)傳輸元件附接到位于相對(duì)于所述基準(zhǔn)位置已知的傳輸位置的所述成像系統(tǒng)，以允許所述第一位置確定單元確定所述對(duì)象相對(duì)于所述基準(zhǔn)位置的位置。進(jìn)一步優(yōu)選地，所述成像系統(tǒng)的定位系統(tǒng)包括用于在所述成像系統(tǒng)進(jìn)入所述對(duì)象周圍的預(yù)定義安全區(qū)域時(shí)輸出信號(hào)的碰撞防止單元。例如，如果所述對(duì)象是位于患者臺(tái)上的患者，其中通過(guò)使用所述位置確定系統(tǒng)確定所述患者臺(tái)并且因而所述對(duì)象，在該示例中為患者，的位置，所述安全區(qū)域可定義為如果該患者躺在患者臺(tái)上，則確保患者位于該安全區(qū)域內(nèi)。可以將由所述碰撞防止單元輸出的信號(hào)作為警告信號(hào)提供給用戶，具體而言作為聲音和/或光警報(bào)信號(hào)，和/或可以將由所述碰撞防止單元輸出的信號(hào)提供給所述成像系統(tǒng)和/或所述患者臺(tái)，以停止或者放緩所述成像系統(tǒng)和/或所述患者臺(tái)的移動(dòng)。
在本發(fā)明的另一方面，提供一種用于確定對(duì)象的位置的位置確定方法，所述位置確定方法包括以下步驟-由包括發(fā)送和接收單元以及第一位置確定單元的第一位置檢測(cè)單元檢測(cè)所述對(duì)象的第一位置，其中通過(guò)所述發(fā)送和接收單元在所述對(duì)象與相對(duì)于基準(zhǔn)位置已知的傳輸位置之間傳輸輻射并且其中由所述第一位置確定單元基于所傳輸?shù)妮椛鋪?lái)確定所述對(duì)象相對(duì)于所述基準(zhǔn)位置的第一位置，-由包括加速度計(jì)和第二位置確定單元的第二位置檢測(cè)單元檢測(cè)所述對(duì)象的第二位置，其中通過(guò)所述加速度計(jì)確定所述對(duì)象的加速度，并且其中由所述第二位置確定單元基于所確定的加速度和所確定的第一位置來(lái)確定所述對(duì)象相對(duì)于所述基準(zhǔn)位置的第二位置，-由輸出單元輸出所述第一位置和所述第二位置中的至少一個(gè)。在本發(fā)明的另一方面，提供一種用于對(duì)對(duì)象成像的成像方法，其中所述成像方法包括確定所述對(duì)象相對(duì)于所述成像系統(tǒng)的位置的步驟并且對(duì)所述對(duì)象成像的步驟。在本發(fā)明的另一方面，提供一種用于確定對(duì)象的位置的計(jì)算機(jī)程序，其中所述計(jì)算機(jī)程序包括在控制如權(quán)利要求1所述的位置確定系統(tǒng)的計(jì)算機(jī)上運(yùn)行所述計(jì)算機(jī)程序時(shí)使所述位置確定系統(tǒng)執(zhí)行如權(quán)利要求12所述的位置確定方法的步驟的程序代碼模塊。在本發(fā)明的另一方面中，提供一種用于對(duì)對(duì)象成像的計(jì)算機(jī)程序，其中所述計(jì)算機(jī)程序包括在控制如權(quán)利要求11所述的成像系統(tǒng)上運(yùn)行所述計(jì)算機(jī)程序時(shí)使所述成像系統(tǒng)執(zhí)行如權(quán)利要求13所述的成像方法的步驟的程序代碼模塊。應(yīng)該理解，權(quán)利要求1的位置確定系統(tǒng)、權(quán)利要求11的成像系統(tǒng)、權(quán)利要求12的位置確定方法、權(quán)利要求13的成像方法以及權(quán)利要求14和15的計(jì)算機(jī)程序具有類似和/ 或相同的優(yōu)選實(shí)施例，特別是從屬權(quán)利要求中限定的優(yōu)選實(shí)施例。應(yīng)該理解，本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例也可以是從屬權(quán)利要求與各自獨(dú)立權(quán)利要求的任
思組合。


參照以下描述的實(shí)施例，本發(fā)明的這些和其它方面將變得明顯并且得以闡述。在以下附圖中圖1到圖4示意性和示例性示出位置確定系統(tǒng)的實(shí)施例；圖5示意性和示例性示出成像系統(tǒng)的實(shí)施例；圖6示意性和示例性示出位置確定方法的實(shí)施例；圖7所示為示例性示出成像方法的實(shí)施例的流程圖。
具體實(shí)施例方式圖1示意性和示例性示出用于確定對(duì)象2的位置的位置確定系統(tǒng)1。位置確定系統(tǒng)1包括第一位置檢測(cè)單元5和第二位置檢測(cè)單元35。第一位置檢測(cè)單元5包括用于向?qū)ο?發(fā)送輻射6并且用于從對(duì)象2接收輻射7的發(fā)送和接收單元3。第一位置檢測(cè)單元5 進(jìn)一步包括用于基于所接收的輻射7確定所述對(duì)象的第一位置的第一位置確定單元4。所述第二位置檢測(cè)單元35包括附接到對(duì)象2并用于確定對(duì)象2的加速度的的加速度計(jì)8。第二位置檢測(cè)單元35進(jìn)一步包括用于基于所確定的加速度和所確定的第一位置確定對(duì)象2 的第二位置的第二位置確定單元9。發(fā)送和接收單元3從相對(duì)于基準(zhǔn)位置已知的傳輸位置向?qū)ο?發(fā)送輻射6。在該實(shí)施例中，發(fā)送和接收單元不移動(dòng)。加速度計(jì)因此測(cè)量相對(duì)于該傳輸位置的加速度，并且由于傳輸位置相對(duì)于基準(zhǔn)位置已知，所以加速度計(jì)還測(cè)量相對(duì)于該基準(zhǔn)位置的加速度。第一和第二位置確定單元確定相對(duì)于該基準(zhǔn)位置的第一和第二位置。發(fā)送和接收單元3經(jīng)由數(shù)據(jù)鏈路11與第一位置確定單元4連接并且加速度計(jì)8 經(jīng)由數(shù)據(jù)鏈路10與第二位置確定單元9連接。該數(shù)據(jù)鏈路可以是有線或者無(wú)線數(shù)據(jù)鏈路。位置確定系統(tǒng)1進(jìn)一步包括用于輸出第一位置和第二位置中的至少一個(gè)的輸出單元12。輸出單元12可以是例如經(jīng)由顯示器單元向用戶提供第一位置和/或第二位置的單元。此外或者可選地，輸出單元12能夠適于向另一單元提供該第一位置和/或第二位置， 以例如用于根據(jù)所確定的第一位置和/或所確定的第二位置來(lái)執(zhí)行用于定位所述對(duì)象2的定位例程。輸出單元12還能夠適于向另一單元提供所確定的第一位置和/或所確定的第二位置，該另一單元適于基于所述對(duì)象的所確定的第一位置和/或所確定的第二位置來(lái)防止所述對(duì)象和另一對(duì)象之間發(fā)生碰撞。位置確定系統(tǒng)1進(jìn)一步包括用于確定第一位置和第二位置中的至少一個(gè)的誤差的誤差確定單元18，其中所述輸出單元適于基于所確定的誤差來(lái)輸出第一位置和第二位置中的至少一個(gè)。以下將進(jìn)一步描述用于確定第一位置和第二位置的誤差以及用于根據(jù)所述誤差輸出第一位置和/或第二位置的示例。發(fā)送和接收單元3適于傳輸超聲，其中第一位置確定單元4適于通過(guò)使用飛行時(shí)間方法來(lái)確定對(duì)象2的第一位置。因而，將超聲從發(fā)送和接收單元3傳輸?shù)綄?duì)象2并且從對(duì)象2傳輸回到發(fā)送和接收單元3需要的時(shí)間用于確定對(duì)象2的位置。在圖1所示的實(shí)施例中，發(fā)送和接收單元3向?qū)ο?發(fā)送輻射6，該輻射由對(duì)象2反射，其中被反射的輻射7由發(fā)送和接收單元3接收。如果基本上僅在一個(gè)方向上發(fā)射超聲，則僅沿著該方向確定對(duì)象 2的第一位置。然而，發(fā)送和接收單元3能夠適于在不同方向上向?qū)ο?發(fā)送輻射，以在數(shù)個(gè)維度，特別是在三個(gè)維度上確定對(duì)象2的位置。圖2示意性和示例性示出另一實(shí)施例的位置確定系統(tǒng)101，其與圖1所示的位置確定系統(tǒng)1的區(qū)別在于發(fā)送和接收單元105。圖2所示的位置確定系統(tǒng)101所包括的發(fā)送和接收單元包括附接到對(duì)象2的第一傳輸元件103和第二傳輸元件114。第一傳輸元件103 和第二傳輸元件114適于在其間傳輸輻射106，107。第一位置確定單元104適于根據(jù)所傳輸?shù)妮椛?06，107確定相對(duì)于第一傳輸元件103的位置的第一位置，可以將該第一傳輸元件的位置看作為基準(zhǔn)位置和傳輸位置。在該實(shí)施例中，第一傳輸元件103和第二傳輸元件 114是主動(dòng)元件，它們能夠以發(fā)送模式或者接收模式操作，以允許第一傳輸元件103和第二傳輸元件114彼此通信。在另一實(shí)施例中，第一傳輸元件103和第二傳輸元件114其中之一可以是僅反射輻射的被動(dòng)元件，以使得接收被反射的輻射的元件根據(jù)被反射的輻射了解其由被動(dòng)傳輸元件反射。例如，被動(dòng)傳輸元件能夠適于使得被反射的輻射具有位于預(yù)定義強(qiáng)度范圍內(nèi)的強(qiáng)度，其中如果由主動(dòng)傳輸元件接收具有預(yù)定義強(qiáng)度范圍內(nèi)的強(qiáng)度的輻射，則了解所傳輸?shù)妮椛涫怯杀粍?dòng)傳輸元件反射的輻射。而且，在一個(gè)實(shí)施例中，第一傳輸元件和 /或第二傳輸元件可以包括用于允許各自傳輸元件同時(shí)發(fā)送和接收輻射的至少一個(gè)發(fā)送元件和至少一個(gè)接收元件。在圖3中示意性和示例性示出的優(yōu)選實(shí)施例中，第一位置檢測(cè)單元(20 所包括的發(fā)送和接收單元包括位于相對(duì)于基準(zhǔn)位置已知的傳輸位置處的至少三個(gè)第一傳輸元件 203，216，217以及附接到對(duì)象2的至少一個(gè)第二傳輸元件214。該至少三個(gè)第一傳輸元件 203，216，217和該至少一個(gè)第二傳輸元件214適于在該至少三個(gè)第一傳輸元件203，216， 217和該至少一個(gè)第二傳輸元件214之間傳輸輻射206，207，其中所述第一位置確定單元 204適于根據(jù)所傳輸?shù)妮椛?06，207，特別是通過(guò)三邊測(cè)量和/或三角測(cè)量，確定相對(duì)于所述基準(zhǔn)位置的第一位置。這實(shí)現(xiàn)了在三個(gè)維度上以高精度確定第一位置，其中該至少三個(gè)第一傳輸元件 203,216,217以及至少一個(gè)第二傳輸元件214限定傳輸輻射所沿著的至少三個(gè)輻射路徑。 如果多于三個(gè)路徑用于確定第一位置，即如果使用多于三個(gè)第一傳輸元件203，216，217和 /或多于一個(gè)第二傳輸元件214，則能夠精確地確定第一位置，即使例如這些輻射路徑中的一個(gè)被阻擋，只要這些輻射路徑中的至少三個(gè)沒(méi)有被中斷。第一位置確定單元204優(yōu)選適于根據(jù)第二傳輸元件214與各個(gè)第一傳輸元件203， 216，217之間的飛行時(shí)間來(lái)確定第二傳輸元件214與各個(gè)第一傳輸元件203，216，217之間的距離，即確定第二傳輸元件214與第一傳輸元件203，216，217之間的三個(gè)距離。在該實(shí)施例中，第一位置確定單元204優(yōu)選還適于確定各個(gè)輻射路徑與各個(gè)第一傳輸元件203，216， 217相交的各個(gè)角度。基于這些距離和這些角度并且基于第一傳輸元件203，216，217的已知位置，第一位置確定單元特別是通過(guò)三邊測(cè)量和三角測(cè)量來(lái)確定對(duì)象2的位置。定位系統(tǒng)201還可以適于通過(guò)使用沿著這三個(gè)輻射路徑的飛行時(shí)間確定僅這三個(gè)輻射路徑之間的距離。由于三個(gè)第一傳輸元件203，216，217的傳輸位置相對(duì)于基準(zhǔn)位置已知，這些已知的傳輸位置可以用于通過(guò)三邊測(cè)量確定第二傳輸元件214的三維位置，即對(duì)象2的位置。可選地，圖3所示的位置確定系統(tǒng)201能夠適于僅測(cè)量三個(gè)輻射路徑的角度。為了測(cè)量這些角度，在該示例中，傳輸元件優(yōu)選包括類似單獨(dú)或者集成超聲換能器或者射頻換能器的陣列，光電二極管檢測(cè)器的陣列的相位陣列，或者照相機(jī)。通過(guò)了解關(guān)于三個(gè)傳輸元件203，216，217的三個(gè)已知傳輸位置的三個(gè)角度，能夠通過(guò)三角測(cè)量來(lái)確定第二傳輸元件214，即對(duì)象2，的三維位置。位置確定系統(tǒng)201還能夠適于確定上面已經(jīng)描述的輻射路徑的距離和角度二者。 這導(dǎo)致數(shù)據(jù)冗余并能夠用于提高第一位置的確定的質(zhì)量，具體地說(shuō)，與具有多于三個(gè)輻射路徑類似。圖2所示的位置確定系統(tǒng)101還能夠適于使得第一傳輸元件103和第二傳輸元件 114用于測(cè)量輻射路徑在兩個(gè)方向上的角度以及第一傳輸元件103和第二傳輸元件114之間的距離。該確定的兩個(gè)方向上的角度以及該確定的距離連同第一傳輸元件103的已知傳輸位置也產(chǎn)生第二傳輸元件114，即因此對(duì)象2，的三維位置。在圖2中，第二傳輸元件114經(jīng)由無(wú)線數(shù)據(jù)鏈路115與第一位置確定單元105連接并且第一傳輸元件103經(jīng)由有線或者無(wú)線數(shù)據(jù)鏈路111與第一位置確定單元104連接。 在圖3中，第二傳輸元件214經(jīng)由無(wú)線數(shù)據(jù)鏈路215與第一位置確定單元204連接并且第一傳輸元件203，216，217經(jīng)由有線或者無(wú)線數(shù)據(jù)鏈路211與第一位置確定單元204連接。
位置確定系統(tǒng)還可以適于僅以單向(one-way)傳輸輻射。例如，圖2所示的位置確定系統(tǒng)還能夠通過(guò)僅在一個(gè)方向上傳輸輻射106或者107來(lái)工作，即從第一傳輸元件103 向第二傳輸元件114發(fā)送輻射，其中第一傳輸元件103僅發(fā)送并且第二傳輸元件114僅接收并且經(jīng)由數(shù)據(jù)鏈路115將由第二傳輸元件114接收輻射106的信息傳輸至第一位置確定單元104，或者在第二傳輸元件114僅發(fā)送而第一傳輸元件103僅接收的情況下，從第二傳輸元件114向第一傳輸元件103發(fā)送輻射，其中經(jīng)由數(shù)據(jù)鏈路115將發(fā)送輻射107的觸發(fā)傳輸至第二傳輸元件114。數(shù)據(jù)鏈路111和/或115可以用于對(duì)第一和第二傳輸元件處的事件進(jìn)行同步。例如，數(shù)據(jù)鏈路111，115能夠用于在開始從第一傳輸元件103發(fā)送輻射106 的同時(shí)開始第二傳輸元件114處的時(shí)鐘。在第二傳輸元件114處接收到輻射106時(shí)，時(shí)鐘停止并且經(jīng)由數(shù)據(jù)鏈路115將指示飛行時(shí)間的逝去時(shí)間發(fā)送回到位置確定單元104。按照類似的方式，圖3所示的第一傳輸元件203，216，217以及第二傳輸元件214 還適于確定單向飛行時(shí)間。如上所述，位置確定系統(tǒng)還能夠以雙向操作，具體而言，圖2所示的位置確定系統(tǒng)能夠適于沿兩個(gè)方向發(fā)送輻射106和107，例如輻射106可以認(rèn)為是第一發(fā)送并且輻射107 可以認(rèn)為是對(duì)第一發(fā)送的響應(yīng)，或者反之亦然。如果將輻射106認(rèn)為是第一發(fā)送而將輻射 107認(rèn)為響應(yīng)發(fā)送，則第二傳輸元件114用作主動(dòng)反射器。如果首先發(fā)送輻射106并且隨后第二傳輸元件114立即或者以已知的時(shí)間延遲發(fā)送響應(yīng)輻射107，則數(shù)據(jù)鏈路115變?yōu)榭蛇x的，因?yàn)榈诙鬏斣軌騼H基于接收輻射106和發(fā)送輻射107來(lái)操作。按照類似的方式， 圖3所示的第二傳輸元件214或者第一傳輸元件203，216，217也能夠用作主動(dòng)反射器。數(shù)據(jù)鏈路115，215可以是有線或者無(wú)線數(shù)據(jù)鏈路。優(yōu)選地，用于發(fā)送和/或接收輻射的元件或者單元適于發(fā)送和/或接收用于測(cè)量發(fā)送元件和接收元件之間的距離的目的并且優(yōu)選地額外用于同步各傳輸元件的目的。通過(guò)同步各傳輸元件，能夠以提高的精度確定輻射的飛行時(shí)間，從而增加測(cè)量距離的精度，并且因而增加確定第一位置的精度。圖1、2和3所示的第二位置檢測(cè)單元35是類似的。每一個(gè)第二位置檢測(cè)單元35 包括第二位置確定單元9，該第二位置確定單元9適于使用所確定的第一位置作為開始位置，以基于由加速度計(jì)8確定的加速度來(lái)確定對(duì)象2從該開始位置開始的移動(dòng)，并且基于該開始位置和所確定的對(duì)象的移動(dòng)來(lái)確定第二位置。第二位置確定單元9適于通過(guò)對(duì)所確定的加速度積分來(lái)確定對(duì)象2從該開始位置開始的移動(dòng)。通過(guò)了解作為第一位置的開始位置并且通過(guò)了解該對(duì)象2的移動(dòng)，能夠確定當(dāng)前第二位置。第二位置確定單元9適于對(duì)所確定的移動(dòng)進(jìn)行積分，產(chǎn)生添加到該開始位置的路徑，從而基于該移動(dòng)和該開始位置來(lái)確定當(dāng)前第二位置。第二位置檢測(cè)單元35進(jìn)一步包括附接到對(duì)象2并用于確定該對(duì)象的取向的陀螺儀19。因此，由于根據(jù)陀螺儀19 了解對(duì)象的取向，因此第二位置確定單元9適于使用所確定的第一位置作為開始位置，以基于所確定的加速度和所確定的對(duì)象2的取向來(lái)確定對(duì)象 2從該開始位置的移動(dòng)，并且基于該開始位置和所確定的該對(duì)象的移動(dòng)來(lái)確定第二位置。陀螺儀19可以是允許確定對(duì)象的取向的任何元件。例如，陀螺儀19可以是類似音叉或者振動(dòng)輪陀螺儀的MEMS陀螺儀。陀螺儀19可以集成在加速度計(jì)8中。可選地或者此外，加速度計(jì)本身能夠提供能夠用于確定對(duì)象的取向的加速度值。例如，加速度計(jì)可以是三軸加速度計(jì)，其中參照重力向量確定加速度計(jì)的三個(gè)軸的取向，即能夠確定由重力造成的沿著加速度計(jì)的每一個(gè)軸的加速度分量，以確定重力向量相對(duì)于加速度計(jì)的三個(gè)軸的取向。由于重力向量的取向，即垂直方向是已知的，因此通過(guò)確定重力向量相對(duì)于加速度計(jì)的三個(gè)軸的取向， 能夠確定加速度計(jì)的取向。而且，可以使用數(shù)個(gè)加速度計(jì)，其中能夠根據(jù)由該數(shù)個(gè)加速度計(jì)確定的加速度來(lái)推導(dǎo)對(duì)象的取向。為了根據(jù)由該數(shù)個(gè)加速度計(jì)確定的加速度來(lái)確定對(duì)象的取向，將加速度計(jì)定位在不同的空間位置以測(cè)量對(duì)象上數(shù)個(gè)不同點(diǎn)的加速度。可以將該數(shù)個(gè)加速度計(jì)全部集成在單個(gè)封裝中。根據(jù)在對(duì)象上的數(shù)個(gè)不同點(diǎn)處測(cè)量的加速度，能夠容易確定對(duì)象的取向。例如，如果對(duì)象正在經(jīng)歷線性移動(dòng)而沒(méi)有改變其取向，則全部加速度將指向相同方向同時(shí)具有相同幅度。因而，如果加速度點(diǎn)沿相同方向并且具有相同幅度，則確定取向沒(méi)有改變。如果對(duì)象被旋轉(zhuǎn)，即如果對(duì)象的取向改變，則對(duì)象上不同位置的加速度不指向相同方向并且會(huì)具有不同的幅度?？梢愿鶕?jù)所測(cè)量的加速度的方向和幅度來(lái)確定取向的改變。因而，通過(guò)組合相同對(duì)象的不同位置的加速度，能夠確定位置和取向二者的改變。 因而，如果對(duì)象的取向是先前已知的，則例如由于在特定時(shí)間點(diǎn)將對(duì)象設(shè)置為已知取向，所以能夠基于所確定的加速度來(lái)確定對(duì)象的取向。陀螺儀19可以使用類似于羅盤的磁傳感器，用以感測(cè)地球磁場(chǎng)作為基準(zhǔn)，其中將對(duì)象2的取向確定為相對(duì)于該地球磁場(chǎng)的取向。如上面已經(jīng)提及的，加速度計(jì)優(yōu)選是三軸加速度計(jì)，特別是單個(gè)三軸加速度計(jì)。然而，加速度計(jì)也能夠包括數(shù)個(gè)分離的單個(gè)加速度計(jì)，其中該數(shù)個(gè)單個(gè)的加速度計(jì)測(cè)量不同方向上的加速度。陀螺儀19也能夠是用于確定對(duì)象2的取向的單個(gè)陀螺儀，或者也可以包括不同的陀螺儀，具體而言，包括三個(gè)正交陀螺儀，以便確定對(duì)象2的取向。如上面已經(jīng)提及的，通過(guò)在考慮對(duì)象的取向和由第一位置檢測(cè)單元檢測(cè)的初始開始位置的情況下對(duì)所測(cè)量的加速度進(jìn)行雙重積分，能夠計(jì)算即時(shí)第二位置。第二位置的確定不需要至另一傳感器的視線(line-of-sight)并且具有非?？斓母滤俾省６?，能夠使用相對(duì)廉價(jià)的微加工的加速度計(jì)。加速度計(jì)、陀螺儀以及優(yōu)選的發(fā)送和/或接收元件，即傳輸元件，或者優(yōu)選的多個(gè)發(fā)送和/或接收元件能夠全部集成在單個(gè)單元中。如果這些元件全部集成于在特定位置附接到該對(duì)象的單個(gè)單元中，則所確定的第一位置和所確定的第二位置可以均與對(duì)象上的相同位置相關(guān)。例如，如果加速度計(jì)和發(fā)送和/或接收元件附接在對(duì)象上的不同位置，則能夠使用加速度計(jì)和發(fā)送和/或接收元件相對(duì)于彼此的相對(duì)位置，將所確定的第一位置和所確定的第二位置彼此映射。例如，為了確定第二位置，可以將所確定的第一位置映射到對(duì)象上的加速度計(jì)的位置，用以提供初始第二位置，該初始第二位置與對(duì)象的所確定的移動(dòng)一起用于確定當(dāng)前第二位置。如果用于確定第一位置和/或第二位置的不同元件未設(shè)置在對(duì)象上的相同位置，則相對(duì)于對(duì)象的各個(gè)位置是已知的并且這些已知的位置用于確定該對(duì)象的第一位置和/或第二位置。能夠提供對(duì)象的模型，其中用于確定對(duì)象位置的元件的位置在該對(duì)象的模型上是已知的。通過(guò)使用該模型，能夠基于位于該對(duì)象上的該元件的所確定的第一和/或第二位置來(lái)確定該模型的位置并且優(yōu)選還確定該模型的取向作為對(duì)象的位置。由于用于確定對(duì)象上第一位置和/或第二位置的元件相對(duì)于該對(duì)象的位置是已知的，因此能夠確定該對(duì)象上的位置相對(duì)于基準(zhǔn)位置的三維位置并且可以將該三維位置認(rèn)為是對(duì)象的位置。具體而言， 附接到對(duì)象的發(fā)送和/或接收元件的位置和/或附接到對(duì)象的加速度計(jì)的位置可以認(rèn)為是對(duì)象的確定位置，即對(duì)象相對(duì)于由例如成像系統(tǒng)限定的基準(zhǔn)系統(tǒng)中的基準(zhǔn)位置的位置，這將在以下進(jìn)一步描述。優(yōu)選地，第一位置檢測(cè)單元確定相對(duì)于基準(zhǔn)坐標(biāo)系統(tǒng)中的基準(zhǔn)位置的第一位置以及絕對(duì)坐標(biāo)，其中這些絕對(duì)坐標(biāo)用作初始開始位置，該初始開始位置用于基于由加速度計(jì)確定的加速度值并且基于可以由陀螺儀確定的取向值來(lái)確定第二位置。隨后確定的第一位置優(yōu)選進(jìn)一步用于規(guī)則地自動(dòng)復(fù)位或者重新校準(zhǔn)第二位置的確定。這消除了確定第二位置的可能的漂移問(wèn)題。如果由誤差確定單元18確定的誤差表明發(fā)送和接收單元沒(méi)有從對(duì)象接收足以確定第一位置的輻射，則輸出單元12優(yōu)選適于輸出第二位置。例如，如果發(fā)送和接收單元限定向和/或從對(duì)象傳輸輻射所沿著的三個(gè)或者更多輻射路徑以確定對(duì)象2的第一位置，則輸出單元12輸出第二位置，如果輻射路徑被阻擋以使得少于三個(gè)輻射路徑被中斷。這允許提供對(duì)象的實(shí)際位置，即使輻射路徑被阻擋。而且，輸出單元12優(yōu)選適于在兩個(gè)第一位置檢測(cè)事件之間輸出所確定的第二位置。由于第一位置的檢測(cè)比第二位置的檢測(cè)通?；ㄙM(fèi)更長(zhǎng)的時(shí)間，因此即使更新的第一位置不可用，也能夠通過(guò)提供第二位置來(lái)獲得對(duì)象的位置。 因而，能夠以更快的時(shí)間尺度提供位置更新。這減小了抖動(dòng)并且提高了整體動(dòng)態(tài)精度。輸出單元能夠適于向組合單元提供該第一位置和第二位置，該組合單元用于通過(guò)使用卡爾曼型濾波器或者用于確定組合位置的類似數(shù)學(xué)模型來(lái)組合第一位置和第二位置。在對(duì)象正在移動(dòng)時(shí)，如果第一位置基于位于已知位置的數(shù)個(gè)第一傳輸元件和附接到對(duì)象的第二傳輸元件之間的一組非即時(shí)距離測(cè)量來(lái)確定，則位置確定系統(tǒng)還能夠適于使得輸出單元12輸出第二位置。非即時(shí)測(cè)量可以用于避免從不同傳輸元件發(fā)送的輻射之間的干擾，即避免在剛剛接收到輻射的傳輸元件上同時(shí)到達(dá)來(lái)自不同傳輸元件的輻射，這會(huì)導(dǎo)致干擾并且惡化第一位置的確定的質(zhì)量。如果對(duì)象正在移動(dòng)，則不同的順序距離測(cè)量與不同的對(duì)象定位有關(guān)并且這與由誤差確定單元18確定的在所計(jì)算的第一位置的誤差有關(guān)。在這種情況下，在一個(gè)實(shí)施例中，輸出單元12輸出第二位置。如果對(duì)象正在移動(dòng)并且如果基于非即時(shí)測(cè)量確定第一位置，則所確定的第二位置可以用于估計(jì)移動(dòng)對(duì)象的路徑并且在計(jì)算第一位置之前將不同的對(duì)象定位與單個(gè)基準(zhǔn)位置相關(guān)。按照這種方式，由于順序測(cè)量與不同的對(duì)象定位相對(duì)應(yīng)，能夠校正第一位置的確定，從而允許以與不校正順序測(cè)量時(shí)確定的第一位置的誤差相比較減小的誤差來(lái)確定移動(dòng)對(duì)象的第一位置。優(yōu)選地，如果發(fā)送和接收單元從對(duì)象接收到足以用于確定第一位置的輻射，例如如果至少三個(gè)輻射路徑?jīng)]有被阻擋，并且如果新的實(shí)際確定的第一位置可用，則由輸出單元輸出該第一位置。如上面已經(jīng)提到的，所確定的第一位置優(yōu)選用作用于確定第二位置的初始位置或者開始位置。在該初始位置開始之后，通過(guò)對(duì)所測(cè)量的加速度值進(jìn)行雙重積分能夠確定一系列第二位置。誤差確定單元18能夠適于將當(dāng)前第二位置與新的實(shí)際確定的第一位置進(jìn)行比較。如果這兩個(gè)位置之間的差值，即誤差，小于預(yù)定義閾值，則該新的實(shí)際確定的第一位置可以被接受作為可靠的測(cè)量并且由輸出單元12輸出。而且，如果該新的實(shí)際確定的第一位置被接受為可靠測(cè)量，則該新的實(shí)際確定的第一位置能夠用于更新第二位置。例如，誤差確定單元18能夠向第二位置確定單元9發(fā)送表明該新的實(shí)際確定的第一位置能夠用于更新第二位置的相應(yīng)信號(hào)。如果誤差確定單元18檢測(cè)該差值大于閾值，則該新的實(shí)際確定的第一位置可能不可靠并且輸出單元12優(yōu)選輸出第二位置。如果例如發(fā)送和接收用于確定第一位置的輻射所沿著的輻射路徑被阻擋，則該差值，即絕對(duì)差值，大于閾值。輸出單元12或者誤差確定單元18能夠適于向類似以下將進(jìn)一步描述的成像系統(tǒng)的另一單元或者向用戶提供無(wú)法保證精度的警告。位置確定系統(tǒng)能夠適于重復(fù)幾次第一位置的確定，直到第一位置和第二位置之間的差值低于閾值，例如表明輻射路徑的臨時(shí)阻擋已經(jīng)停止并且第一位置再次可接受?？蛇x地，如果根據(jù)所確定的第二位置了解該對(duì)象沒(méi)有移動(dòng)，則第一位置的一組重復(fù)確定的方差(variance)能夠給出該新的實(shí)際確定的第一位置的誤差估計(jì)，因?yàn)槿绻麑?duì)象未移動(dòng)，則該組所確定的第一位置的公差應(yīng)該相當(dāng)小。如果該方差在預(yù)定義閾值之上，則該新的實(shí)際確定的第一位置被認(rèn)為是不可靠。在這種情況下，優(yōu)選地，輸出單元12輸出第二位置并且該新的實(shí)際確定的第一位置不用于更新第二位置。而且，如果根據(jù)所確定的第二位置了解對(duì)象未移動(dòng)或者該移動(dòng)低于不會(huì)造成所確定的第一位置的突然的大的跳動(dòng)的特定速度，則所確定的第一位置被認(rèn)為是不可靠的或者是虛假異常值，即如果這些突然的大的跳動(dòng)出現(xiàn)在第一位置則確定在確定第一位置時(shí)出現(xiàn)誤差。這些突然的大的跳動(dòng)可以例如由于輻射路徑的臨時(shí)阻擋而發(fā)生。而且在這種情況下， 如果認(rèn)為所確定的第一位置被認(rèn)為是不可靠的，則輸出單元輸出第二位置并且優(yōu)選輸出該輸出位置可能不可靠的警告。而且，在這種情況下，第二位置并不基于所確定的第一位置更新。當(dāng)前第二位置和新的實(shí)際確定的第一位置之間的絕對(duì)差值可以用于估計(jì)整體位置確定的當(dāng)前誤差，其中大的差值表明大的誤差而小的差值表明小的誤差?？蛇x地或者此夕卜，還可以通過(guò)更加復(fù)雜的方式計(jì)算誤差，其中例如通過(guò)使用監(jiān)視數(shù)據(jù)的傾向并且將從位置確定系統(tǒng)獲得的位置、速度、加速度和取向更新關(guān)聯(lián)起來(lái)的卡爾曼濾波器或者類似的或更先進(jìn)類型的數(shù)學(xué)模型考慮第一位置和第二位置的歷史和單獨(dú)方差。例如，基于第一位置確定的傾向(trend)可以與線性運(yùn)動(dòng)有關(guān)。在這種情況下，如果位置的確定可靠，則所確定的第二位置也應(yīng)該指示線性運(yùn)動(dòng)。發(fā)送和接收單元能夠限定指向不同方向的多于三個(gè)輻射路徑，其中能夠通過(guò)對(duì)沿著不同輻射路徑確定的距離進(jìn)行分組來(lái)確定幾個(gè)第一位置，其中這些組中的每一組包括三個(gè)輻射路徑并且其中對(duì)于這些組中的每一組確定第一位置。例如，如果由發(fā)送和接收單元限定四個(gè)輻射路徑，則輻射路徑的以下組合能夠用于不同地確定幾個(gè)第一位置1-2_3、 2-3-4、1-3-4、1-2-4。如果同時(shí)測(cè)量相應(yīng)的距離，則這些確定的第一位置中的每一個(gè)應(yīng)該基本上相同。因此這些確定的第一位置之間的差值表明在確定第一位置時(shí)出現(xiàn)誤差。如果這些確定的第一位置中僅一個(gè)與這些確定的第一位置中的其它第一位置明顯不同，則放棄該明顯不同的確定的第一位置，并且優(yōu)選對(duì)其它確定的第一位置取平均以確定平均第一位置。如果由發(fā)送和接收單元限定多于三個(gè)輻射路徑，則沿著這些輻射路徑的所測(cè)量距離能夠用于確定其他參數(shù)，如在超聲輻射情況下的當(dāng)前聲速。這允許實(shí)時(shí)監(jiān)視和校準(zhǔn)/正例如與環(huán)境溫度、濕度或者氣流的改變相關(guān)的聲速的改變，在使用超聲時(shí)如果不這樣做將惡化精度?？蛇x地，通過(guò)在例如設(shè)置于成像系統(tǒng)上的已知位置的兩個(gè)傳輸元件之間發(fā)送和接收信號(hào)能夠獲得聲速的局部估計(jì)。所確定的聲速能夠用于通過(guò)使用飛行時(shí)間方法來(lái)更加精確地確定沿著該輻射路徑的距離。優(yōu)選地，通過(guò)使用兩個(gè)傳輸元件之間的已知距離，例如通過(guò)使用兩個(gè)第一傳輸元件之間的已知距離，確定當(dāng)前聲速。優(yōu)選通過(guò)將傳輸元件之間的已知共同距離除以飛行時(shí)間來(lái)獲得當(dāng)前聲速。如果限定多于三個(gè)輻射路徑，例如如果使用位于已知傳輸位置的多余三個(gè)第一傳輸元件和位于未知位置的單個(gè)第二傳輸元件，則可以按照以下方式生成一組等式。未知位置處的對(duì)象，即第二傳輸元件到每個(gè)第一傳輸元件的距離被設(shè)定為等于各第一傳輸元件和第二傳輸元件之間的飛行時(shí)間乘以待確定的聲速。按照這種方式，獲得一組至少四個(gè)等式，可以例如通過(guò)已知的卡方(chi-squared)最小化技術(shù)同時(shí)求解，以確定第二傳輸元件的未知位置和未知的當(dāng)前聲速。由于第二位置檢測(cè)單元在特定時(shí)間幀內(nèi)以可預(yù)測(cè)的精度提供位置更新，這能夠用于降低第一位置檢測(cè)單元的占空比，即在第二位置的精度超出預(yù)定義閾值時(shí)僅使用第一位置?；蛘?，更加簡(jiǎn)單地，在比用戶或者例如成像系統(tǒng)所需的例如15毫秒的更新速率更長(zhǎng)的例如一秒的固定時(shí)間間隔之后，更新第一位置。這降低了功耗，這對(duì)于完全無(wú)線或者電池操作的應(yīng)用而言是有利的。圖4示意性和示例性示出位置確定系統(tǒng)的進(jìn)一步實(shí)施例。位置確定系統(tǒng)21包括用于確定對(duì)象22的位置的上述不同單元和元件。具體而言，位置確定系統(tǒng)21包括上面參照?qǐng)D1、圖2或者圖3描述的不同單元和元件。僅出于清楚目的，這些元件和單元由方框M 和箭頭表示。該位置確定系統(tǒng)21還包括用于移動(dòng)對(duì)象22的移動(dòng)單元23，以及用于根據(jù)對(duì)象22的所確定位置來(lái)控制移動(dòng)單元，以將對(duì)象22移動(dòng)到設(shè)定位置的移動(dòng)單元控制單元25。 對(duì)象22優(yōu)選是患者。圖5示意性和示例性示出用于對(duì)對(duì)象33成像的成像系統(tǒng)26。成像系統(tǒng)沈包括上面定義的用于確定對(duì)象33相對(duì)于成像系統(tǒng)沈的位置的位置確定系統(tǒng)。在該實(shí)施例中， 成像系統(tǒng)是C臂的，其必須相對(duì)于放置有作為患者的對(duì)象33的對(duì)象臺(tái)23來(lái)定位。為了確定患者33相對(duì)于成像系統(tǒng)沈的位置，位置確定系統(tǒng)優(yōu)選包括附接到成像系統(tǒng)沈的傳輸元件36，38，以及附接到對(duì)象臺(tái)27，即間接附接到患者33，的傳輸元件37。在另一實(shí)施例中， 傳輸元件37可以直接附接到患者33。加速度計(jì)集成在傳輸元件37中。而且，陀螺儀也可以集成在傳輸元件37中。加速度計(jì)優(yōu)選包括三個(gè)正交軸以確定三個(gè)維度上的加速度。而且陀螺儀優(yōu)選適于確定三個(gè)維度上的取向。成像系統(tǒng)沈包括用于圍繞對(duì)象33旋轉(zhuǎn)構(gòu)成成像單元的檢測(cè)器28和X射線源四的第一移動(dòng)單元31以及用于改變對(duì)象臺(tái)27的高度的第二移動(dòng)單元39。第二移動(dòng)單元39 還能夠適于允許圍繞垂直軸旋轉(zhuǎn)對(duì)象臺(tái)27，并且因而旋轉(zhuǎn)對(duì)象33。圖5所示的成像系統(tǒng)沈還包括第二 C臂50，該第二 C臂50包括檢測(cè)器和X射線源。因而，圖5所示的成像系統(tǒng)沈是雙翼C臂系統(tǒng)。應(yīng)該注意，在圖5中僅是示例性地示出成像系統(tǒng)26。具體而言，具有地面安裝、頂棚安裝的單個(gè)C臂或者移動(dòng)C臂的成像系統(tǒng)或者其它成像模式也可以包括該位置確定系統(tǒng)。在雙翼C臂系統(tǒng)中，兩個(gè)C臂可以獨(dú)立地使用，其中一個(gè)使用時(shí)另一個(gè)不使用，或者能夠同時(shí)使用這兩個(gè)C臂以獲得不同角度的兩個(gè)同時(shí)圖像平面。在該實(shí)施例中，一個(gè)C 臂懸掛在頂棚上，而另一個(gè)C臂是地面安裝。兩個(gè)C臂及其部件相對(duì)于基準(zhǔn)坐標(biāo)框架的位置已知并且由成像系統(tǒng)沈控制。因此，傳輸元件36，38相對(duì)于基準(zhǔn)位置的位置，即傳輸位置是已知的。成像系統(tǒng)能夠適于以幾個(gè)自由度來(lái)移動(dòng)C臂。例如，成像系統(tǒng)能夠適于通過(guò)沿著幾個(gè)獨(dú)立軸旋轉(zhuǎn)C臂而移動(dòng)C臂。而且，成像系統(tǒng)能夠適于改變?cè)诒鄣乃矫娴母叨群? 或位置。也能夠使用安裝在機(jī)器人臂上的C臂以將C臂移動(dòng)到期望位置。而且，成像系統(tǒng)還能夠適于將對(duì)象臺(tái)移動(dòng)到例如水平面的期望高度、期望位置和/或移動(dòng)到期望的旋轉(zhuǎn)位置。通常，成像系統(tǒng)適于移動(dòng)一個(gè)或者幾個(gè)C臂，或者對(duì)象臺(tái)，或者上述二者的組合， 以實(shí)現(xiàn)該一個(gè)或者幾個(gè)C臂與對(duì)象臺(tái)之間的期望相對(duì)位置和/或取向。成像系統(tǒng)能夠適于自動(dòng)控制C臂運(yùn)動(dòng)和對(duì)象臺(tái)運(yùn)動(dòng)二者，或者房間中的任何其它對(duì)象，其中C臂和/或?qū)ο笈_(tái)安裝有電動(dòng)機(jī)并且其中輸入手動(dòng)控制，在這種情況下操作手動(dòng)控制的用戶提供有輸出單元輸出的方向。而且，也能夠手動(dòng)移動(dòng)C臂和/或臺(tái)，其中由輸出單元提供C臂和/或?qū)ο笈_(tái)必須移動(dòng)的方向。由于能夠通過(guò)使用位置確定系統(tǒng)來(lái)確定對(duì)象33的位置，其中出于清楚目的，圖5 中僅示出傳輸元件36，37和38，并且由于第一移動(dòng)單元31和第二移動(dòng)單元39能夠用于相對(duì)彼此地移動(dòng)成像系統(tǒng)沈和對(duì)象33，以達(dá)到對(duì)象33相對(duì)于成像系統(tǒng)沈的期望位置，通過(guò)對(duì)對(duì)象3相對(duì)于成像系統(tǒng)沈的設(shè)定位置與由位置確定系統(tǒng)的輸出單元輸出的實(shí)際確定的位置進(jìn)行比較，能夠?qū)?duì)象33移動(dòng)到該設(shè)定的相對(duì)位置，直到該設(shè)定位置與實(shí)際確定的位置之間的差值低于預(yù)定義閾值，具體而言，直到這兩個(gè)位置相同。因而，通過(guò)使用位置確定系統(tǒng)以及第一和第二移動(dòng)單元31，39，能夠相對(duì)于對(duì)象33，具體而言是相對(duì)于放置有對(duì)象的對(duì)象臺(tái)27，精確地定位C臂。成像系統(tǒng)能夠適于使得第一和第二移動(dòng)單元31，39將對(duì)象臺(tái)37并且因而將患者 33自動(dòng)移動(dòng)到相對(duì)于成像系統(tǒng)的期望位置。然而，成像系統(tǒng)沈還能夠適于使得位置確定系統(tǒng)的輸出單元向用戶提供命令，如視覺(jué)、聽覺(jué)、觸覺(jué)等命令以指導(dǎo)或者幫助用戶通過(guò)使用第一移動(dòng)單元31和第二移動(dòng)單元39分別手動(dòng)移動(dòng)對(duì)象臺(tái)27并且因而移動(dòng)對(duì)象33和/或 C臂30，從而將對(duì)象33定位到相對(duì)于成像系統(tǒng)沈的期望位置，即設(shè)定位置。這些命令能夠例如引導(dǎo)用戶按壓特定按鈕，以控制第一移動(dòng)單元31和/或第二移動(dòng)單元39，從而使對(duì)象臺(tái)27并且因而患者33達(dá)到相對(duì)于成像系統(tǒng)沈的期望位置。傳輸元件36安裝在C臂的檢測(cè)器頭觀上，并且傳輸元件38位于房間頂棚的C臂軌道40處。這些傳輸元件36，38相對(duì)于基準(zhǔn)位置的位置，即傳輸位置是已知的。在另一實(shí)施例中，傳輸元件能夠定位于成像系統(tǒng)和/或房間的其它已知位置。盡管圖5中示出特定數(shù)量的傳輸元件定位于特定位置，但是在其它實(shí)施例中，另一數(shù)量的傳輸元件能夠附接在其它位置。例如，比單個(gè)傳輸元件37更多的傳輸元件能夠附接到對(duì)象臺(tái)27。例如，三個(gè)傳輸元件能夠附接到對(duì)象臺(tái)27的拐角。傳輸元件優(yōu)選分布為至少限定三個(gè)輻射路徑。在圖5中，位置確定系統(tǒng)并且因而成像系統(tǒng)還包括用于在成像系統(tǒng)進(jìn)入對(duì)象33周圍的預(yù)定義安全區(qū)域時(shí)輸出信號(hào)的碰撞防止單元42。由于通過(guò)位置確定系統(tǒng)確定傳輸元件37的位置，由于該傳輸元件37在對(duì)象臺(tái)27上的位置已知并且由于躺在對(duì)象臺(tái)27上的患者33的典型維度也已知，因此安全區(qū)域，即在這種情況下為安全體積，能夠設(shè)置在傳輸元件37周圍，并且因而設(shè)置在患者33周圍，以使得人33確實(shí)完全位于安全區(qū)域內(nèi)。優(yōu)選地，安全區(qū)域在每一個(gè)方向上比最大可能患者的維度大預(yù)定義百分比。該預(yù)定義百分比例如是百分之五或者更大，進(jìn)一步優(yōu)選的是百分之十或者更多，并且甚至進(jìn)一步優(yōu)選的是百分之二十或者更大。圖5中通過(guò)虛線41示意性和示例性示出安全區(qū)域。碰撞防止單元42輸出的信號(hào)優(yōu)選是警告信號(hào)，具體而言是聲音和/或光警告信號(hào)。而且，優(yōu)選將碰撞防止單元42輸出的信號(hào)提供到成像系統(tǒng)26，以使得由第一移動(dòng)單元 31和/或第二移動(dòng)單元39執(zhí)行的移動(dòng)停止或者放慢。由成像系統(tǒng)沈生成的圖像可以顯示在顯示器單元；34上。以下將參照?qǐng)D6所示的流程圖示例性描述用于確定對(duì)象的位置的位置確定方法的實(shí)施例。在步驟301，通過(guò)發(fā)送和接收單元在對(duì)象和傳輸位置之間傳輸輻射。優(yōu)選地，將類似于超聲換能器的至少一個(gè)傳輸元件附接到對(duì)象并且將至少三個(gè)另外的傳輸元件設(shè)置于相對(duì)于基準(zhǔn)位置已知的傳輸位置，其中這些傳輸元件限定三個(gè)輻射路徑，沿這三個(gè)輻射路徑確定附接到對(duì)象的傳輸元件與各個(gè)另外的傳輸元件之間的距離。在步驟302，第一位置確定單元基于所傳輸?shù)妮椛?，特別是基于所測(cè)量的傳輸元件之間的距離，確定對(duì)象相對(duì)于基準(zhǔn)位置的第一位置。在步驟303，通過(guò)加速度計(jì)確定對(duì)象的加速度，該加速度計(jì)優(yōu)選集成在附接到對(duì)象的傳輸元件中。在步驟304，第二位置確定單元基于所確定的加速度和所確定的第一位置確定對(duì)象的第二位置，并且在步驟305，輸出單元12輸出第一位置和第二位置中的至少一個(gè)。應(yīng)該注意，也能夠在通過(guò)發(fā)送和接收單元在對(duì)象和傳輸位置之間傳輸輻射之前確定對(duì)象的加速度。以下將參照?qǐng)D7所示的流程圖示例性描述用于對(duì)對(duì)象成像的成像方法的實(shí)施例。在步驟401，通過(guò)位置確定系統(tǒng)確定待成像的對(duì)象的位置，特別是躺在患者臺(tái)上的患者的位置。在步驟402，成像系統(tǒng)的移動(dòng)單元使對(duì)象和成像系統(tǒng)相對(duì)彼此移動(dòng)，以使得對(duì)象的實(shí)際確定的位置與對(duì)象相對(duì)于成像系統(tǒng)的預(yù)定義設(shè)定位置類似。如果已經(jīng)到達(dá)該設(shè)定位置，則在步驟403中，成像系統(tǒng)對(duì)已經(jīng)移到到該設(shè)定位置的對(duì)象成像。位置確定系統(tǒng)允許相對(duì)于諸如C臂的放射成像系統(tǒng)定位手術(shù)臺(tái)。位置確定系統(tǒng)能夠用于神經(jīng)、神經(jīng)血管、心臟等等的內(nèi)操作成像，特別是內(nèi)操作X射線成像。對(duì)于該內(nèi)操作成像，患者相對(duì)于類似C臂的成像設(shè)備的定位，特別是臺(tái)頂部本身的空間位置的確定，非常重要。該位置確定系統(tǒng)允許確定第三方手術(shù)臺(tái)相對(duì)于類似C臂的成像系統(tǒng)的位置，因而允許相對(duì)于該成像系統(tǒng)定位這些第三方手術(shù)臺(tái)。在許多手術(shù)應(yīng)用中，類似C臂的放射子系統(tǒng)不具有固定的基座位置，即例如其被放置在輪上而相對(duì)于手術(shù)臺(tái)可移動(dòng)。此外，會(huì)存在放射子系統(tǒng)具有固定基座的情況，但是在許多情況下無(wú)法與手術(shù)臺(tái)通信位置信息，例如由于缺乏集成在臺(tái)中確定其位置信息的系統(tǒng)或者由于缺乏位于臺(tái)與放射子系統(tǒng)之間的能夠通信位置信息的接口。本發(fā)明的位置確定系統(tǒng)允許確定任意手術(shù)臺(tái)或者其它部件相對(duì)于放射子系統(tǒng)的位置。即使傳輸元件之間的視線被阻擋，例如由不得不進(jìn)行手術(shù)而完全或者部分覆蓋傳輸元件之間的輻射路徑的外科醫(yī)生或者其它醫(yī)護(hù)人員阻擋，通過(guò)使用該對(duì)象的所確定的第二位置也能夠確定對(duì)象的位置，即手術(shù)臺(tái)或者患者的位置。為了在長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)獲得精確確定的第二位置，優(yōu)選通過(guò)使用可靠確定的實(shí)際第一位置，以恒定的時(shí)間間隔自動(dòng)校準(zhǔn)該第二位置的確定。盡管在上述實(shí)施例中描述了特定分布和數(shù)量的傳輸元件以及能夠集成在傳輸元件中的加速度計(jì)，但是該位置確定系統(tǒng)還能夠包括傳輸元件和加速度計(jì)的其它分布和數(shù)量。例如，上述的成像系統(tǒng)以及相應(yīng)的對(duì)象臺(tái)二者都可以包括加速度計(jì)。而且，對(duì)象臺(tái)能夠包括附接在已知位置，例如附接在對(duì)象臺(tái)的拐角，的幾個(gè)傳輸元件，并且成像系統(tǒng)能夠僅包括單個(gè)傳輸元件。如果對(duì)象臺(tái)和成像系統(tǒng)二者均包括加速度計(jì)，則能夠通過(guò)確定對(duì)象臺(tái)和成像系統(tǒng)相對(duì)于彼此的加速度并且通過(guò)對(duì)所確定的相對(duì)加速度進(jìn)行雙重積分產(chǎn)生對(duì)象臺(tái)和成像系統(tǒng)沿著從由所確定的第一位置限定的開始位置開始相對(duì)于彼此移動(dòng)的相對(duì)路徑， 來(lái)確定第二位置，在該示例中該第二位置為對(duì)象臺(tái)和成像系統(tǒng)之間的相對(duì)位置。盡管在上述實(shí)施例中傳輸元件以及優(yōu)選集成在該傳輸元件中的加速度計(jì)附接到對(duì)象臺(tái)，但是在其它實(shí)施例中傳輸元件和加速度計(jì)可以直接附接到對(duì)象，例如直接附接到患者和/或類似手術(shù)設(shè)備的其它對(duì)象，以允許設(shè)備跟蹤。盡管在上述實(shí)施例中傳輸元件和加速度計(jì)優(yōu)選附接到成像系統(tǒng)和對(duì)象臺(tái)，但是傳輸元件也能夠安裝在房間中的一個(gè)或者幾個(gè)固定點(diǎn)以允許例如成像系統(tǒng)和/或成像系統(tǒng)的子系統(tǒng)以及房間內(nèi)其它部件相對(duì)于該房間的絕對(duì)定位。盡管在上述實(shí)施例中位置確定系統(tǒng)用于醫(yī)療環(huán)境，但是該位置確定系統(tǒng)也能夠用于確定另一環(huán)境中的對(duì)象位置，例如在需要精確確定待處理的產(chǎn)品的位置的制造過(guò)程中。盡管在上述實(shí)施例中傳輸元件優(yōu)選發(fā)送和/或接收超聲，但是在其它實(shí)施例中傳輸元件也能夠適于發(fā)送和/或接收另一種類的輻射，例如傳輸元件能夠適于發(fā)送和接收類似射頻輻射或者光輻射的電磁輻射。在實(shí)施所請(qǐng)求保護(hù)的本發(fā)明時(shí)，通過(guò)對(duì)附圖、本公開以及所附權(quán)利要求的研究，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員能夠理解和實(shí)現(xiàn)對(duì)所公開實(shí)施例的其它變型。在權(quán)利要求中，詞語(yǔ)“包括”不排除其它元件或者步驟，并且非限定詞“一”或者“一個(gè)”不排除多個(gè)。單個(gè)單元或者設(shè)備可以實(shí)現(xiàn)權(quán)利要求中引述的幾個(gè)項(xiàng)目的功能。在共同的不同從屬權(quán)利要求中記載特定手段的事實(shí)并不表明這些手段的組合不能取得有益效果。由一個(gè)或者幾個(gè)單元或者設(shè)備執(zhí)行的確定，例如第一位置和第二位置的確定，以及例如確定第一位置和第二位置的誤差的確定，可以由任意其它數(shù)量的單元或者設(shè)備執(zhí)行。根據(jù)上述方法的位置確定系統(tǒng)和/或成像系統(tǒng)的確定和/或控制能夠?qū)崿F(xiàn)為計(jì)算機(jī)程序的程序代碼模塊和/或?qū)Ｓ糜布?。?jì)算機(jī)程序可以存儲(chǔ)/分布在連同其它硬件一起提供或者作為其它硬件的一部分提供的適合介質(zhì)上，例如光存儲(chǔ)介質(zhì)或者固態(tài)介質(zhì)，但是所述計(jì)算機(jī)程序也可以按照其它形式分布，例如經(jīng)由互聯(lián)網(wǎng)或者其它有線或無(wú)線電信系統(tǒng)。權(quán)利要求中的任何附圖標(biāo)記不應(yīng)該被解釋為限制范圍。
權(quán)利要求
1.一種位置確定系統(tǒng)，用于確定對(duì)象O)的位置，所述位置確定系統(tǒng)(1 ；101 ；201)包括-第一位置檢測(cè)單元(5 ；105 ；205)，該第一位置檢測(cè)單元(5 ；105 ；205)包括發(fā)送和接收單元(3 ；103,114 ；203, 214, 216, 217)以及第一位置確定單元(4 ； 104 ;204)，該發(fā)送和接收單元(3 ；103,114 ；203，214，216，217)用于在所述對(duì)象(2)與相對(duì)于基準(zhǔn)位置已知的傳輸位置之間傳輸輻射(6,7 ；106,107 ；206，207)，該第一位置確定單元(4 ； 104 ；204)用于基于所傳輸?shù)妮椛?6，7 ；106,107 ；206, 207)來(lái)確定所述對(duì)象( 相對(duì)于所述基準(zhǔn)位置的第一位置；-第二位置檢測(cè)單元(35)，該第二位置檢測(cè)單元(3 包括加速度計(jì)(8)和第二位置確定單元(9)，該加速度計(jì)(8)用于確定所述對(duì)象O)的加速度，該第二位置確定單元(9)用于基于所確定的加速度以及所確定的第一位置來(lái)確定所述對(duì)象( 相對(duì)于所述基準(zhǔn)位置的第二位置；-輸出單元(12)，用于輸出所述第一位置和所述第二位置中的至少一個(gè)。
2.如權(quán)利要求1所述的位置確定系統(tǒng)，其中所述發(fā)送和接收單元(3;103，114;203， 214，216，217)適于傳輸超聲。
3.如權(quán)利要求1所述的位置確定系統(tǒng)，其中所述發(fā)送和接收單元(3)適于向所述對(duì)象 (2)發(fā)送輻射以由所述對(duì)象(2)反射并且適于接收由所述對(duì)象(2)反射的輻射。
4.如權(quán)利要求1所述的位置確定系統(tǒng)，其中所述發(fā)送和接收單元(103，114)包括位于所述傳輸位置的第一傳輸元件(103)以及被附接到所述對(duì)象(2)的第二傳輸元件(114)，其中所述第一傳輸元件(10 和所述第二傳輸元件(114)適于在所述第一傳輸元件(103)和所述第二傳輸元件(114)之間傳輸輻射，其中所述第一位置確定單元(104)適于根據(jù)所傳輸?shù)妮椛浯_定所述第一位置。
5.如權(quán)利要求4所述的位置確定系統(tǒng)，其中所述發(fā)送和接收單元包括位于相對(duì)于所述基準(zhǔn)位置已知的傳輸位置的至少三個(gè)第一傳輸元件O03，216，217)以及被附接到所述對(duì)象(2)的至少一個(gè)第二傳輸元件014)，其中所述至少三個(gè)第一傳輸元件(214)和所述至少一個(gè)第二傳輸元件(214)適于在所述至少三個(gè)第一傳輸元件(214)和所述至少一個(gè)第二傳輸元件(214)之間傳輸輻射006，207)，其中所述第一位置確定單元(204)適于根據(jù)所傳輸?shù)妮椛?206，207)確定所述第一位置。
6.如權(quán)利要求1所述的位置確定系統(tǒng)，其中所述位置確定系統(tǒng)還包括誤差確定單元 (18)，該誤差確定單元(18)用于確定所述第一位置和所述第二位置中的至少一個(gè)的誤差， 其中所述輸出單元(1 適于基于所確定的誤差輸出所述第一位置和所述第二位置中的至少一個(gè)。
7.如權(quán)利要求1所述的位置確定系統(tǒng)，其中所述第二位置確定單元(9)適于使用所確定的第一位置作為開始位置，以基于所確定的加速度來(lái)確定所述對(duì)象(2)從所述開始位置開始的移動(dòng)并且基于所述開始位置和所確定的所述對(duì)象O)的移動(dòng)來(lái)確定所述第二位置。
8.如權(quán)利要求1所述的位置確定系統(tǒng)，其中所述第二位置檢測(cè)單元(3 包括被附接到所述對(duì)象( 并用于確定所述對(duì)象的取向的陀螺儀(19)，其中所述第二位置確定單元(35) 適于使用所確定的第一位置作為開始位置，以基于所確定的加速度和由所述陀螺儀確定的所述對(duì)象的取向來(lái)確定所述對(duì)象從所述開始位置開始的移動(dòng)，并且基于所述開始位置和所確定的所述對(duì)象的移動(dòng)來(lái)確定所述第二位置。
9.如權(quán)利要求1所述的位置確定系統(tǒng)，還包括移動(dòng)單元03)和移動(dòng)單元控制單元 (25)，該移動(dòng)單元用于移動(dòng)所述對(duì)象(22)，該移動(dòng)單元控制單元0 用于根據(jù)所述對(duì)象的所述第一位置和所述第二位置中的至少一個(gè)的輸出來(lái)控制所述移動(dòng)單元，以將所述對(duì)象移動(dòng)到設(shè)定位置。
10.如權(quán)利要求1所述的位置確定系統(tǒng)，其中所述位置確定系統(tǒng)適于確定所述對(duì)象 (33)相對(duì)于另一對(duì)象06)的位置的所述第一位置和所述第二位置，其中所述位置確定系統(tǒng)還包括碰撞防止單元(42)，該碰撞防止單元0 用于確定所述另一對(duì)象06)是否進(jìn)入所述對(duì)象(33)周圍的預(yù)定義安全區(qū)域(41)，并且在所述碰撞防止單元02)已確定所述另一對(duì)象06)進(jìn)入所述預(yù)定義安全區(qū)域Gl)時(shí)輸出信號(hào)。
11.一種用于對(duì)對(duì)象(33)成像的成像系統(tǒng)，所述成像系統(tǒng)06)包括如權(quán)利要求1所述的位置確定系統(tǒng)，用以確定所述對(duì)象(33)相對(duì)于所述成像系統(tǒng)的位置。
12.一種位置確定方法，用于確定對(duì)象O)的位置，所述位置確定方法包括以下步驟 -由包括發(fā)送和接收單元(3 ；103,114 ；203, 214, 216, 217)以及第一位置確定單元(4 ；104 ；204)的第一位置檢測(cè)單元(5 ；105 ；205)檢測(cè)所述對(duì)象( 的第一位置，其中通過(guò)所述發(fā)送和接收單元(3 ；103，114 ；203，214，216，217)在所述對(duì)象(2)與相對(duì)于基準(zhǔn)位置已知的傳輸位置之間傳輸輻射(6 ； 106 ；206)，并且其中由所述第一位置確定單元G ； 104 ；204) 基于所傳輸?shù)妮椛?6，7 ;106，107 ；206, 207)來(lái)確定所述對(duì)象( 相對(duì)于所述基準(zhǔn)位置的所述第一位置；-由包括加速度計(jì)(8)和第二位置確定單元(9)的第二位置檢測(cè)單元檢測(cè)所述對(duì)象 (2)的第二位置，其中通過(guò)所述加速度計(jì)⑶確定所述對(duì)象(2)的加速度，并且其中由所述第二位置確定單元(9)基于所確定的加速度和所確定的第一位置來(lái)確定所述對(duì)象( 相對(duì)于所述基準(zhǔn)位置的第二位置；-由輸出單元(1 輸出所述第一位置和所述第二位置中的至少一個(gè)。
13.一種用于對(duì)對(duì)象(3 成像的成像方法，所述成像方法包括確定所述對(duì)象(3 相對(duì)于所述成像系統(tǒng)06)的位置的步驟以及對(duì)所述對(duì)象(3 成像的步驟。
14.一種用于確定對(duì)象的位置的計(jì)算機(jī)程序，所述計(jì)算機(jī)程序包括程序代碼模塊，在所述計(jì)算機(jī)程序在控制如權(quán)利要求1所述的位置確定系統(tǒng)的計(jì)算機(jī)上運(yùn)行時(shí)，所述程序代碼模塊使所述位置確定系統(tǒng)執(zhí)行如權(quán)利要求12所述的位置確定方法的步驟。
15.一種用于對(duì)對(duì)象成像的計(jì)算機(jī)程序，所述計(jì)算機(jī)程序包括程序代碼模塊，在所述計(jì)算機(jī)程序在控制如權(quán)利要求11所述的成像系統(tǒng)06)的計(jì)算機(jī)上運(yùn)行時(shí)，所述程序代碼模塊使所述成像系統(tǒng)(26)執(zhí)行如權(quán)利要求13所述的成像方法的步驟。
全文摘要
本發(fā)明涉及用于確定對(duì)象(2)的位置的位置確定系統(tǒng)(201)。第一位置檢測(cè)單元(205)基于由發(fā)送和接收單元(203，214，216，217)在對(duì)象(2)和相對(duì)于基準(zhǔn)位置已知的傳輸位置之間傳輸?shù)妮椛鋪?lái)檢測(cè)對(duì)象(2)的第一位置。第二位置檢測(cè)單元(35)基于對(duì)象(2)的加速度和所確定的第一位置檢測(cè)第二位置，其中輸出單元(12)輸出所述第一位置和所述第二位置中的至少一個(gè)。如果輻射的傳輸被中斷，則能夠由所述輸出單元輸出所述第二位置。而且，所述第一位置能夠用作用于確定所述第二位置的初始值或者用于更新所述第二位置。這提高了確定所述對(duì)象的位置的質(zhì)量。
文檔編號(hào)G01S15/87GK102460205SQ201080028309
公開日2012年5月16日 申請(qǐng)日期2010年6月17日 優(yōu)先權(quán)日2009年6月23日
發(fā)明者B·馬賽利斯, C·M·范黑施, D·巴比克, M·克萊 申請(qǐng)人:皇家飛利浦電子股份有限公司