射频定位范文

2024-05-28

射频定位范文（精选6篇）

射频定位第1篇

射频识别,RFID技术,又称无线射频识别,是一种通信技术,可通过无线电讯号识别特定目标并读写相关数据,而无需识别系统与特定目标之间建立机械或光学接触。无线电的信号是通过调成无线电频率的电磁场,把数据从附着在物品上的标签上传送出去,以自动辨识与追踪该物品。某些标签在识别时从识别器发出的电磁场中就可以得到能量,并不需要电池;也有标签本身拥有电源,并可以主动发出无线电波(调成无线电频率的电磁场)。标签包含了电子存储的信息,数米之内都可以识别。与条形码不同的是,射频标签不需要处在识别器视线之内,也可以嵌入被追踪物体之内。

2 现状分析

作为目前中国最危险的职业之一,消防员开始受到越来越多的关注。水火无情,在火场中不但环境复杂,不同的火场存在巨大的差异,而火场坍塌是消防救援中面临的巨大威胁。近几年的统计中,我国每年的火灾救援中都会有多名消防员牺牲。作为最危险也是跟人们的生命财产安全最为密切的职业,消防员也越来越多的受到社会各界的关心,如何保障消防员在火灾救援中的生命安全也成为了亟待解决的任务之一。常用的室内定位技术有红外线定位、超声波定位、基于IEEE802.11无线定位技术等,但复杂的火场环境中会存在诸多干扰因素,对定位系统的定位精度造成影响,从而无法准确对消防员进行定位。RFID技术由于其非基础和非视距等优点成为优选的定位技术。作为物联网应用的先驱,射频识别技术不但传输范围广泛,且成本较低,能够进行非视距、非接触的数据交换。将该技术应用于火场救援中,能够适应复杂的火场环境。能够利用射频进行非接触式定位、识别,通过双向通讯交换数据,从而确定火场中消防官兵的位置。目前较为常用的定位系统有两种:一种是ZIGBEE预先布点技术;该技术将无线标记和蓝牙技术集合在一起,其功耗低,能够进行短距离的数据传输,但速率相对较低,是一种常用的非视距定位技术。其在各个传感器之间进行互联协调通讯,因而通讯距离相对较短。该技术的通讯网络需要预先进行节点布置,通过预先布置的节点感应新进节点,从而对新进节点的位置进行大致的确定,从而确定消防员在火场的位置。另一种是UWB技术,该项技术主要利用现场布点的方式对消防员进行定位,其技术基础是无载波通信超宽带通信。该项技术进行无线通讯时功率更低且干扰抗性更高,能够精确的分辨实践,且通讯带宽较大,在火场中信号的穿透性较强、传输速率也相对较快。但缺点在于需要在火场外进行预先的布置,对消防员的定位也需要利用算法进行计算得出。

3 射频定位系统结构分析

在室内定位系统中通常会引入参考节点,而定位系统中通常会将电子标签引入其中,这样一来不但能够节约成本,还能够保证定位的精度。但火场的情况复杂,并具有多变性,提前进行电子标签的布置不切实际,因此在射频定位系统中参考节点大多采用固定位置读卡器,在进入火场进行火灾救援前,消防员都会配置电子标签,消防员进入火场后读卡器会实时采集信息,指挥中心将消防员信息进行汇总分析,通过数据的处理对消防员位置进行确定。若火场中发生坍塌事故,指挥中心能够依照系统确定的消防员位置确定最佳的救援方案,从而及时救援遇险消防员。而该系统的元件主要有:有源电子标签:该元件设置在消防员身上,具有较远的作用距离,功率稳定且具有一定的自我保护能力。读卡器:在射频识别系统中所使用的读卡器为多频读卡器,该种元件发送的射频信号强度具有多元化,使用天线作为读写器,且主控机同读写器分离。数据处理中心:该元件主要包括模数转换器以及处理器和检测器、接收器等,通过数据处理中心能够对火场数据进行快速处理。

4 算法的设计

依照消防员传播过来的无线电波进行分析计算可以针对消防员进行测距定位。依照特定的无线电波损耗模型对无线电波的传播路径损耗、自由空间信道的长期衰落特性服从对数正态分布、无线传播的路径损耗公式为:

其中,d为待测节点与参考节点间的距离、m表示路径损耗指数、Xσ为以d B表示的标准偏差为σ,均值为0,服从高斯分布的随机变量、PL(d0)表示距离为d0处的无线信号损耗值、f表示信号频率。利用自由空间无线电传播路径损耗模型取,d=1时计算出的损耗值为PL(d0)。

此时、待测节点接收参考节点时的信号强度(RSS)为:RSS=P+F-PL(d)间

其中,P表示发射功率、F表示天线增益、PT间表示距离为d处的信号损耗值。记参考节点A1(x1,y1),A2(x2,y2),A3(x3,y3)、待测节点Bi(ni,mi),由上式可得Bi节点距离参考节点的距离分别为Ra1bi,Ra2bi,Ra3bi组由欧式距离公式得

解上述方程组得:

结语

本文主要介绍了射频识别技术如何在火灾救援中用于消防员的定位,该种方式在定位消防员时,依照的是最后的定位信息。该种定位系统每个消防员的电子标签均是独立的,因此将能够聚集的消防员集合在一起就能够得出最终被掩埋的人员信息以及人员数量。将该技术应用于目前按的火灾救援中,能够及时准确的掌握消防人员的位置状况,并利于消防救援的人员调度,一旦火场发生突发事故,指挥人员能够及时的进行反应,对遇险消防员进行救援。

参考文献

射频定位第2篇

本文通过理论仿真和实验室模型试验研究了变压器铁芯、绕组和油纸复合绝缘对局部放电辐射的超宽带电磁波信号传播的影响,研究发现铁芯等大尺寸障碍物对局部放电射频电磁波信号造成严重的衰减和畸变,使得难以直接依据费玛最短光程原理进行放电源的定位;而线圈的多油隙结构则有由于电磁波以近直线路径传播,油纸绝缘主要是对电磁波传播速度产生一定影响,而对电磁波本身引起的衰减和畸变却很小。本文在此基础上提出了基于超宽带RF传感器阵列定位方法,并建立了模拟真实110 kV变压器尺寸和结构的简单模型,通过模型试验验证了采用该方法进行变压器定位的可行性。但是变压器结构十分复杂,存在绕组、铁芯、复合绝缘以及各种夹件、引线等障碍物,这些因素都大大增加了变压器局部放电定位问题的复杂度和不确定性。因此,我们无法简单地进行变压器局部放电的定位,而必须充分结合变压器结构的特点以及局部放电产生的电磁波在变压器内的传播特性对该问题展开深入研究。在此基础上对解体后的变压器开展局部放电定位试验研究工作,完善射频定位技术,开发一套实用可靠的定位系统。

1 试验与检测系统

1.1 试验接线方法

试验装置主要包括:无晕试验变压器、局部放电模型、脉冲电流法局部放电检测系统与耦合电容、RF检测系统以及110 kV变压器油箱模型等。

1.2 RF传感器的布局方式

本项目中以箱壳的高压侧A相下端顶点为原点O,以变压器长方向为X轴,以短方向为Y轴,以高度方向为Z轴建立了直角坐标系,变压器铁芯照片如图1所示。

根据研究工作需要,在低压侧安装了一组传感器阵列,包含4支传感器。安装位置如图2所示,各传感器的坐标如表1所示。在高压侧安装了8支传感器,如图3所示,各传感器坐标如表2所示。形成1个大阵列和3个小阵列:SH1-SH2-SH3-SH4大阵列、SH5-SH6-SH2-SH3小阵列、SH1-SH5-SH3-SH7小阵列、SH1-SH7-SH4-SH8小阵列。

1.3 定位检测装置的硬件

RF定位技术是根据RF信号到达各传感器的时延(也叫时间差)来计算故障位置的。局部放电RF信号的检测是定位技术的基础,其工作原理如图4所示。定位检测装置由4支RF传感器、4支信号调理器(包含滤波器和放大器)、高速4通道数字采集示波器等部件组成,如图5所示。

1.4 RF信号时延读取方法

采用了2种时延读取方式:直接读取时域信号的首波起始时刻和读取能量转换谱图的首波起始时刻。

直接波形查看读取方式是通过观察局部放电检测信号波形,分别确定4路同步信号各自的首波起始点时刻,选取参考传感器后由4路信号起始时刻生成相对于参考传感器的3个时延。如图6所示。

能量谱图读取方式是采用数学方法对检测得到的时域信号进行能量累积,即将所有采样点幅值逐一进行累加形成累积能量谱图。由于局放信号发生时刻整体信号能量会有显著的增大变化,因此可以通过选取累积能量谱图的能量值突变点作为信号起始时刻。如图7所示。

1.5 定位算法

在项目开展过程中,发现时间差算法对时延误差和波速误差要求苛刻,在一定的时延误差下定位结果容易发散,导致定位失败。因此,本项目开发了空间网格搜索算法。

该算法以电磁波传播的最短光程原理为基础,以3个相对时延值及波速作为参量。首先建立三维定位空间(X,Y,Z三个维度),以一定边长的小型正方体为基准划分定位空间,即通过将X,Y,Z三个坐标轴分别离散成一定长度的线段,实现对整体空间的网格剖分,剖分网格的大小可灵活掌握,一般为5cmX5cm×5 cm或2cmX2cmX2cm边长。在已知传感器位置坐标的基础上,假定空间中每个网格作为信号发射源,根据最短光程原理求取各网格对应的理论相对时延值并和实测时延值进行比较,其中与实测时延值最为接近的理论时延值对应的网格即为真实的信号辐射源所在位置。

2 定位软件的开发

利用Labview8.5软件平台开发了在电力变压器局部放电超宽带射频定位系统专业分析软件(Transformer Partial Discharge Location,以下简称TPDL软件)。以定位算法为核心,有效、便捷的数据读取、存储为支据读取、存储为支撑,项目数据库的集中管理为线索,力求提高软件整体的使用便捷性、合理性,以满足理论研究及工程应用的需要。

TPDL定位分析软件的使用:TPDL变压器局部放电定位计算软件的工作流程如图9所示。

2.1 软件登录

打开软件后,进入欢迎界面。在此过程中,软件自动验证授权信息。

2.2 建立测试项目

在此环节,用户需要建立测试项目,输入测试信息、传感器阵列坐标,导入RF信号数据。

2.3 时延测量与保存

依次读取RF信号,确定每组波形的首波起始时刻。软件计算时延后,将其存入指定位置。

2.4 定位计算

进入定位计算界面后,输入检测系统时延误差,选择网格尺寸和波速等参数,点击“开始计算”,软件自动计算出故障坐标。

2.5 报表生成

定位计算结束后,点击“生成报表”,选择报表格式后,软件自动生成测试报告,其中包括测试信息和定位结果。

3 结语

此系统采用时域法和能量谱法2种首波起始时刻的读取方法,降低了人为读取时延误差;开发了网格搜索定位算法,解决了定位计算发散的问题;形成了一套专业化的定位计算软件。

摘要：采用超宽带射频定位检测技术,并结合变压器结构的特点以及局部放电产生的超宽带电磁波信号在变压器内的传播特性对变压器局部放电进行定位研究。

关键词：局部放电,射频定位,超宽带,电磁波,RF

参考文献

[1]廖瑞金,王谦,骆思佳,等.基于模糊综合评判的电力变压器运行状态评估模型[J].电力系统自动化,2008,32(3):70-74

[2]Tang W H,Spurgeon K,Wu Q H,et al.An evidential reasoning approach to transformer condition assessments[J].IEEE Transactions on Power Delivery,2004,19(4):1 696-1 703

射频定位第3篇

在炼钢厂, 生产管理需要获得混铁炉铁水的入炉量、出炉量, 按班、日、月进行统计汇总, 获得转炉每炉钢的入铁量、废钢放入量、产钢量。这些数据可通过现场天车吊运物料的重量变化、天车的位置变化再与炼钢厂的工艺流程相结合来获取, 而计算机可根据重量逻辑、位置逻辑和时序逻辑来定性、定量判断天车进行了何种作业, 从而自动计量出兑入铁水量、加入废钢量、出钢量和连铸消耗等。炼钢现场电磁干扰比较严重, 天车的作业性质决定其数据只能采用无线传输方式, 所以天车物流子站的设计是物流管理系统的核心。

本文以河南凤宝炼钢厂天车物流管理系统的天车物流子站的设计为例, 介绍该物流子站的设计方案。该物流子站的现场安装情况如图1所示, 共有3跨:600 t混铁炉跨、加料跨、浇钢跨。为了实现对天车吊运作业内容和吊运物料种类的判断, 笔者根据实际需要选定12个位置作为天车定位点 (每个定位点加装位置标识即射频卡) 。

1 物流子站系统结构及工作原理

物流子站系统采用模块化设计方法, 由射频卡定位模块、重量调理模块、数据远传模块组成, 其电气原理如图2所示。

1.1 C8051F020单片机

C8051F020单片机是美国CYGNAL公司推出的一种性价比较高的SoC (System on a Chip) , 它嵌入了一款高速、低功耗、高性能的8位微处理器, 具有高速指令处理能力。C8051F020采用CIP-51微控制器内核, 与MCS-51指令完全兼容。CIP-51采用流水线结构, 与标准的8051相比, 指令执行速度有很大的提高。C8051F020片内集成了多通道12位和8位A/D转换器以及1个双12位D/A转换器, 2个增强型UART串口, 便于采集模拟量和数字量;还集成有4 KB的内部数据RAM和64 KB的FLASH;片内配置了标准的JTAG接口, 便于调试。

1.2 射频卡、读卡器的设计

1.2.1 射频卡定位原理

射频识别是一种非接触式的自动识别技术, 它通过射频信号自动识别目标对象并获取相关数据。射频识别系统通常由射频卡标签、读写器、天线组成。工作时, 读写器通过系统天线发送一定频率的射频信号, 射频卡标签进入发射天线工作区域时产生感应而获得能量并被激活。激活后的射频卡标签将自身编码等信息通过其内置天线发送出去, 系统天线接收到射频卡标签发送来的载波信号, 经读写器对其进行解调和译码, 并将译码后的数据送到AT89C2051单片机进行相关处理并判断该卡的合法性。利用上述原理, 在天车定位点安装射频卡, 在天车侧面安装读卡器, 就可实时获取天车的位置信息。射频卡与读卡器的安装如图3所示。

1.2.2 读卡器的设计

1.2.2.1 读卡器天线设计

读卡器中的天线用于产生磁通量, 而磁通量用于向射频卡提供电源, 对读卡器天线的设计有3点要求: (1) 天线线圈的电流最大, 用于产生最大的磁通量; (2) 功率匹配, 最大程度地利用产生磁通量的可用能量; (3) 足够的带宽, 以无失真地传送数据调制的载波信号。

根据频率范围的不同, 使用不同的方法将天线线圈连接到读卡器发送器的输出端, 通过功率匹配将天线线圈直接连接到功率输出级, 或通过同轴电缆馈送到天线线圈。读卡器芯片MFRC531为低功耗设计, 故射频卡和天线之间的耦合系数不能低于0.3, 天线的直径为0.5～1.5 mm。在本设计中, 采用65 cm×54 cm、天线导体宽度为1 mm、圈数为3圈的方形天线。这样, 天线的电感可通过式 (1) 计算得到[2]:

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式中:L为读卡器天线电感;I为天线1圈导体长度, cm;D为天线导体宽度, 必须介于0.5～1.5 mm;N为天线导体圈数 (3圈) 。

1.2.2.2 读卡器电路设计

读卡器的硬件组成如图4所示。射频卡距离射频天线100 mm内, 读卡器就可以读到射频卡中的数据;读卡器读到射频卡中的数据后, AT89C2051 (MCU) 要将所读卡号及时间一起存入存储器, 同时指示灯闪1次, 喇叭响1次, 表示完成1次操作。

AT89C2051和主CPU (C8051F020) 之间采用应答方式通信, 可随时将卡号及读卡时间传送给主CPU。

1.3 称重传感器信号调理及安装

称重传感器采用QS-M鱼背式传感器, 传感器的灵敏度为2.0±0.005 mV/V, 最大供桥电压为15 V, 信号调理电路由AD620高精度集成运算放大器和OPA27组成的滤波电路组成, 如图5所示, 电路增益通过调节Rg来实现, 即G=49.4/Rg+1。

称重传感器安装于定滑轮轴或称重轴下方, 每根轴装有2只称重传感器, 称重传感器测得滑轮轴上钢丝绳张力, 从而得到被吊重物的重量, 如图6所示。

1.4 图形式LCD显示

物流子站系统采用320×240点阵图形式液晶显示模块显示站号 (S) 、重量 (W) 、射频卡位置 (P) 等信息, 该模块显示清晰、分辨率高, 具有文本图形显示、EL背光功能。物流子站系统前面板LCD显示如图7所示。

1.5 通信接口[1]

通过交叉开关将C8051F020的P0.0、P0.1设置为TX0、RX0, 采用SP3223转换器实现TTL电平与RS232电平的转换。数据传输电台采用ND-250A, 该电台采用FET放大电路, 体积小、功耗低, 其主要性能参数如表1所示。

2 物流子站系统软件设计

2.1 主程序设计

物流子站系统软件设计采用模块化编程结构, 包括初始化子程序、数据采集处理子程序、数据存储子程序、LCD显示子程序、按键获取程序、传感器标定子程序、站号设定子程序、串口通信子程序。所有程序代码均采用C语言编写, 可以方便地调试和下载程序。其主程序流程如图8所示。

2.2 通信程序

地面主站及时获得每辆天车的重量 (毛重、皮重) 、位置信息, 由逻辑推理后可自动生成各种报表、动态流程画面。主站采用轮寻点名方式通过ND-250A发送站号指令, 所有子站收到站号指令后均与机内用户设定的站号比较, 站号相同的子站将最新的数据 (包括位置数据、毛重量数据、净重量数据) 通过ND-250A打包发送回去。为了降低无线传输中的误码率, 采用循环冗余校验 (CRC) 的误码检测技术, 在数据包后面添加数据校验和。为了减少数据包长度、提高传输效率, 采用了8位CRC校验[5], CRC编码由程序完成。

3 结语

本文介绍的物流子站系统由射频卡代替传统的光电开关组, CPU采用C8051F020单片机, 无线传输部分采用功率、频段、速率可调的数据传输电台ND-250A, 具有抗干扰能力强、可靠性高、维护工作量小等特点。该物流子站系统已在河南凤宝炼钢厂运行1 a, 满足了设计要求。

摘要：以凤宝炼钢厂物流管理系统的物流子站的设计为例, 详细介绍了该物流子站的结构及工作原理, 重点介绍了SoC的特点、射频卡的定位原理、读卡器的设计、称重传感器信号解调及安装等关键技术, 最后给出了该物流子站的软件设计。实际应用表明, 该物流子站具有抗扰能力强、通信误码率低、响应速度快、维护方便等特点。

关键词：天车,物流子站,射频卡,定位,读卡器,称重传感器,SoC,C8051F020,ND-250A

参考文献

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射频定位第4篇

1 临床资料

1.1 病例选择

1.1.1 诊断标准

根据McCullock标准: (1) 腿痛>腰痛; (2) 神经支配区运动、感觉减退; (3) 直腿抬高试验<正常50%, 加强试验 (+) ; (4) 膝反射、跟腱反射异常。同时经过CT或MRI检查明确诊断为腰椎间盘突出症。

1.1.2 定位标准

根据: (1) 患者的症状和体征[1]; (2) 胡有谷[2]“区域定位法”; (3) 神经根走行[1];确定受损神经根及椎间盘突出压迫神经根的区域。定位图见图1。

1.1.3 排除病例标准

(1) 合并腰椎管狭窄、骨性椎间孔或侧隐窝狭窄、椎间隙明显狭窄或椎体滑脱; (2) 突出物完全钙化或骨化; (3) 合并椎管或脊柱其他病变, 如椎管内肿瘤、椎体转移性肿瘤等; (4) 矢状面位于Ⅱ层1、2区、Ⅲ层; (5) 水平面位于1区; (6) 额状面位于c、d域。 (7) 孕妇; (8) 严重心、肺、肝、肾、脑器质性疾病, 甲状腺功能亢进, 葡萄糖-6-磷酸脱氢酶缺乏症, 凝血功能障碍及过敏体质, 不能耐受手术者; (9) 有精神疾患者。

1.2 一般资料

从门诊316例患者, 遴选出符合上述标准患者87例, 男54例, 女33例, 年龄15.5～46岁, 平均年龄36.7岁, 病史2个月～6年。临床症状为腰痛伴随单侧下肢麻木或疼痛、单纯下肢麻木和 (或) 疼痛, 所有患者均作CT、MRI检查。87例患者根据患者志愿分为A组微创组49例和B组38例保守治疗组, 两组VAS评分A组 (7.1±1.6) ;B组 (6.9±1.7) 。确定压迫间隙和区域:A组Ⅰ层1, 2区a, b域24例 (L3/4 7例、L4/5 13例、L5/S1 4例) ;Ⅰ～Ⅱ1, 2区a域11例 (L3/4 4例、L4/5 5例、L5/S1 2例) ;Ⅰ～Ⅱ层3、4区8例 (L3/4 2例、L4/5 3例、L5/S1 3例) ;Ⅰ～Ⅲ层3、4区6例 (L3/4 1例、L4/5 3例、L5/S1 2例) 。B组Ⅰ层1, 2区a, b域19例 (L3/4 5例、L4/5 9例、L5/S1 4例) ;Ⅰ～Ⅱ1, 2区a域9例 (L3/4 2例、L4/5 5例、L5/S1 3例) ;Ⅰ～Ⅱ层3、4区6例 (L3/4 1例、L4/5 3例、L5/S1 2例) ;Ⅰ～Ⅲ层3、4区4例 (L4/5 3例、L5/S1 1例) 。

2 治疗方法

2.1 A组治疗方法

2.1.1 仪器

CT、医用臭氧发生器、医用纯氧、北京北琪公司射频仪R-2000B及配套的穿刺针和相应的电极。

2.1.2 术前仔细询问病史, 详细进行体格检查, 了解患者重要脏器功能和全身情况, 完善各项检查。

术前4～6h禁饮食, 术前2h开放静脉, 预防性应用抗生素。

2.1.3 操作方法

患者取俯卧位, 腹部垫枕, 使下腰部轻度后凸, 椎间隙增宽, CT扫描确定目标椎间盘, 根据激光线和体表固定标志 (曲别针) 做好体表标记。术区常规消毒、铺无菌巾, 穿刺点皮肤及皮下组织用0.5%利多卡因5mL局部浸润麻醉。根据靶处理区域和椎间孔前后缘空间, 在CT处理后台进行角度测量, 确定进针点, 自安全三角区进针, 进针固定后, 再次扫描, 确定进针角度准确可到达靶点。沿绝缘穿刺针插入射频电极, 测试阻抗 (问盘组织阻抗为90-170Ω) , 分别以 (50Hz 2m A) 电流进行刺激, 可复制疼痛或产生神经分布区异感, 同时低频 (2Hz0.5m A) 电刺激又不产生明显的运动神经反应 (肌肉收缩) 。则表明针尖及电极处于合适位置。常规神经电生理测试无神经根异常刺激表现后, 分别以60、70、80℃各120s进行射频消融。其问患者述有相应神经分布区内的温热或轻微痛感、能良好耐受为正常反应.如果患者的下肢烧灼感无法忍受, 则进针少许 (0.5mm) 再行射频, 射频完毕, 拔出射频电极, 利用穿刺针通道注入臭氧, 臭氧浓度采用45μg/mL, 每个椎间盘内注入臭氧气体15～20mL此后再退针至神经根旁, 臭氧浓度采用30μg/mL, 神经根周围注入臭氧气体10～25mL, 治疗结束后拔出绝缘穿刺针、穿刺点皮肤敷料包扎。

2.1.4 术后处理

患者绝对卧床24h, 卧硬板床5～7d, 双膝下垫一枕头使腰部充分休息, 尽量减少活动范围, 坐立、行走时宜加用弹性宽腰带固定腰部。术后24h预防感染, 术后3d给予20%甘露醇脱水、抗感染、营养神经治疗。2～4周后可进行轻微腰部伸展运动, 1～6个月可恢复轻体力劳动, 3个月内禁止负重及参加剧烈体育活动。

2.2 B组治疗方法

明确诊断后, 根据患者意愿, 选择规则的保守治疗38例, 治疗采取双盲方法, 有理疗科医师完成, 采用治疗方法的一种或两种、甚至是多种治疗方法的联合。具体方法包括:绝对卧床, 牵引、体疗 (推拿或按摩) 、物理治疗、运动治疗、药物治疗 (西药或中药, 口服或外用) , 封闭治疗、支具治疗等。

2.3 评价标准

2.3.1 疼痛评估方法

于术前、术后1周、3个月、12个月采用视觉模拟疼痛评分法 (visual analogue scale, VAS) 进行疼痛评分, 并做记录。

疗效评价标准:采用下腰痛JOA[3]评分表进行评分, 本疗效评分表总分为29分, 改善率=[ (治疗前分值-治疗后分值) /治疗前分值]×100%, 改善率≥75%为优, 50%～70%为良, 30%～50%为可, <30%为差。

2.3.2 统计学处理

应用SPSS 11.5统计软件包进行统计检验, VAS评分采用配对t检验, 结果用 (χ—±s) 表示, 疗效优良率比较采用χ2检验, P<0.05为差异有显著性意义。

3 结果

所有患者随访12～18个月, 保守治疗组5例、微创组1例转为手术治疗, 将其归为疗效差, 微创组无感染等并发症, 手术前、后1周VAS评分有明显差异 (P<0.05) , 术后l周～12个月的VAS评分无明显差异;术后12个月时微创组优良率与保守治疗组有明显差异 (P<0.05) 。见表1、2。

4 讨论

脊柱微创介入技术作为腰椎间盘突出症的一种新型疗法, 因损伤小、见效快、疗效好、对脊柱的稳定结构无破坏而成为越来越多的医师和患者的首选方法。

本研究术前对受损神经根、责任腰椎间盘突、和突出的区域准确定位, 能够明确椎间盘突出三维空间关系, 排除Ⅱ、Ⅲ层、c、d域脱出的椎间盘, 避免手术适应证扩大, 保证微创手术效果。本研究在术中以突出椎间盘的层面、靶处理区域和椎间孔前后缘空间作为指导绝缘穿刺针置入的根据, 在CT处理后台进行角度测量, 确定进针点、进针角度和进针深度, 使可操作空间与腰椎间盘突出症区域定位空间相吻合, 对于Ⅰ层1, 2区a, b域、Ⅰ～Ⅱ1, 2区a域、Ⅰ～Ⅱ层3、4区、Ⅰ～Ⅲ层3、4区突出椎间盘均能达到。避免靶点遗漏, 尤其对于3、4区椎间盘突出, 往往因进针过深, 导致靶点的遗漏, 因此区域定位对能够正确指导置针达靶点具有重要意义。

本研究充分利用射频消融技术和臭氧注射术[4,5,6]的特点, 使优势叠加、发挥优势互补、明显提高疗效作用。通过射频热凝治疗, 使突出的髓核内形成多发孔道, 便于臭氧在其中充分弥散并与髓核组织充分接触, 所以椎间盘有效回缩更彻底。射频热凝导致突出椎间盘凝固、收缩, 与受压神经根位置分离, 利于臭氧在该处的存留。二者联合应用可从不同的治疗角度减小髓核体积, 降低椎间盘内压力, 从而消除或减轻临床症状。

本组49例应用该手术治疗的患者是从约316例患下腰痛, 腿痛或腰腿痛的门诊病例中, 参照诊断标准、定位标准, 经严格筛选后, 并征得患者同意方进行手术治疗, 从术后随访1年来看, VAS评分, A组术前与术后1周和3个月VAS评分有统计学意义 (P<0.05) , 12个月随访时微创治疗组优良率达91.8%, 优于保守治疗组42.1%。

但本研究也存在缺陷, 没有和传统的X线引导射频消融联合臭氧治疗组作比较, 同时样本量偏小、又存在不同间隙治疗效果的不同, 随访时间短等情况, 有待进一步研究。

综上所述, 通过影像学区域定位分析, 能对腰椎间盘突出作出更精确的定位、并指导术中准确达靶点, 射频消融联合臭氧注射能够使治疗优势互补、疗效最大化, 是微创治疗椎间盘突出新的方法。

摘要：目的探讨CT区域定位穿刺射频消融联合臭氧注射治疗腰椎间盘突出症的临床效果。方法根据McCullock标准作出腰椎间盘突出症诊断, 根据临床症状、体征, 结合神经根走行, 通过区域定位确定受损神经根被压迫部位, 入组患者87例, 男54例女33例, 根据患者志愿, 分为微创治疗组和保守治疗组, 微创组患者均在CT引导下, 行射频消融联合臭氧注射治疗治疗, 保守治疗组采取休息、非甾体抗炎药治疗。采用视觉模拟疼痛评分 (VAS) 及腰椎JOA标准评估治疗效果, 观察术前、术后1周、3个月、12个月VAS评分及术后12个月优良率。结果术前微创组VAS评分为 (7.1±1.6) , 术后12个月平均为 (1.7±0.9) , 术前与术后1周和3个月VAS评分有统计学意义 (P<0.05) , 术后3个月与12个月差异无统计学意义 (P>0.05) ;术后12个月微创组优良率91.8%, 保守治疗组为42.1%。结论按“区域定位法”CT引导下经皮穿刺射频消融联合臭氧治疗腰椎间盘突出症, 能够准确把握手术适应证、定位精准、治疗优势互补, 使治疗效果最大化, 为微创治疗腰椎间盘突出症提供新的方法。

关键词：CT,区域定位,射频消融,臭氧注射,腰椎间盘突出

参考文献

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射频定位第5篇

关键词：神经网络,射频识别,定位,定位精度

0 引言

随着科技的不断进步,定位技术也在迅速发展[1]。目前常用的定位技术包括红外线、超声波、全球定位、无线局域网、超宽带、射频识别(Radio Frequency Identification , RFID ) 和视觉等技术, 其中, RFID技术由于具有非视距传播、识别速度快和成本较低等优点日益受到关注[4,5]。

射频识别技术是一种非接触式识别技术, 根据工作频率的高低可以分为低频、高频、超高频和微波,频率越高读取范围越大, 同时又可以根据所采用标签的不同,分为无源、半有源、有源三种。无源标签自身没有电源,而有源标签自身带电源,半有源标签自身带电源但是只有接收到信号后才对外发射信号,无源标签相比于有源标签的优点是不需要安装电池,成本低。

射频识别技术最早的应用可以追溯到2003 年沃尔玛公司, 该公司在其供应链中采用了射频识别技术,提高了生产效率[6]; 之后美国福特公司也在其北美和欧洲的物流管理过程中采用了视频识别技术, 用于管理配件, 结果表明也可以有效提升管理效率[7]; 现在的不停车收费系统其可以采用该技术实现,车辆在经过收费站时无需停车就可以实现车辆收费[8]; 同样该技术也可以应用到医疗设备的定位、防盗监控中, 已有的实践结果表明, 采用射频识别技术可以提高医院的效率, 方便快捷地查找医疗设备[9]。

但是采用射频技术用于室内环境的定位, 由于存在信号干扰, 并且对于精度的要求较高, 因此一直存在问题。

人工神经网络具有自学习功能, 可以实现自适应功能,已有的研究表明采用神经网络方法可以显著提高精确性[9],并且不需要知道接收到信号强度值的分布规律[10], 即使是利用有干扰的信号用于与实际坐标位置的训练,神经网络也能够通过补偿来获取准确位置。

为此,本文对如何利用神经网络提高基于无源标签的RFID定位技术进行了研究。

1 实验布局

所采用的RFID系统由标签、读取器、天线、接口和计算机五部分组成,其示意图如图1。其中,标签采用无源标签,无源标签贴到小车上表示实际工件,且每个标签被分配了唯一的电子产品代码以实现跟踪和识别, 不仅可以读取存储在通过天线的标签信息, 而且可将数据写入标签;天线负责无线电传输,既输出无线电波又接收无线电波信号,在本研究中结合实际情况采用了超高频段;所有的天线连接到读取器, 读取器可以直接与标记相互作用并读取存储在标签信息或写入数据到标签; 接口软件起到过滤及从读取器读取数据的作用, 接口软件的信息可以传递给计算机。各种设备的参数见表1。

2 实验方法

通过移动小车到不同的正方形区域, 可以改变与四个天线之间的距离, 而接收信号强度与所述距离相关,从而会得到不同位置时所对应的信号强度值与小车距离之间的对应关系。因此在实验过程中,根据接收信号的强弱(Received Signal Strength Indicator ,RSSI) 来实现定位。人工神经网络作为定位算法训练RSSI值以得到RSSI值和物体的物理坐标之间的关系。

所采用的校准板如图2 所示,长度为60 cm,宽度为50 cm , 对于校准电路板的每个小正方形, 每边长3 cm ,每个小正方形将被分配一对坐标(X,Y),坐标原点被设置在左下角。

实验将分为两个阶段。首先,在离线状态,利用位置已知点来训练神经网络,之后通过接收到的RSSI值实现定位。

天线的布局如图3 所示,采用四角安装的方式。

3 神经网络的设计

3 . 1 神经网络结构

本次采用的是BP(Backpro Pagation ,BP)神经网络,此类型的网络是前馈网络,通过反向传播不断调整网络的权值和阈值,使网络的误差平方和最小[11]。 BP神经网络模型拓扑结构包括输入层、隐含层和输出层。因为实验过程中采用了4 个天线, 每一个天线会得到不同的信号强度,因此输入层的输入量为4 个。在实验过程中将利用神经网络预测一个二维平面,输出量包含x和y坐标值,输出量为2 个。经过多次试验,并通过改变在每个隐含层和神经元的数目,最终确定该神经网络包含2 个隐藏层,第一隐含层有9 个神经元, 第二隐含层有5 个神经元。图4 给出了神经网络结构。

3 . 2 神经网络参数配置

需要说明的是在小车移动过程中, 标签的方向不变, 因为标签方向的改变可以影响与天线之间的通信,从而影响接收到的信号强度[11]。

在MATLAB中, 训练多层网络时, 一般的做法是将数据分成三个子集。第一子集是训练集,用于计算梯度和更新网络权重值和偏差值; 第二子集是验证集, 避免出现过度拟合现象; 第三个子集是测试集, 用于测试所训练神经网络的效果。

所采用的数据点在整个标准板内类似随机分布, 从而使得神经网络能够充分地学习数据并进行精确的预测。训练样本总共有76 个, 测试样本10 个, 验证样本10 个, 具体位置如图5 所示。

网格训练采用trainlm函数进行训练, 此函数基于Levenberg - Marquardt反向传播原理, 通过不断更新权重和偏差值来实现。

BP神经网络性能评价方法一般采用目标值和输出值均方差函数来表示:

其中,ti表示第ith个目标值,oi为第ith的输出值。

图6 所示为迭代次数为14 次时的均方差曲线, 在第8 次迭代时, 验证集的均方误差达到3.115 9, 之后均方误差连续6 次没有继续降低, 程序就停止迭代, 以免出现过度拟合现象, 导致训练数据误差很小, 但是测试数据误差很大。

4 结果及讨论

需要说明的是由于标签本身有一定的尺寸(10×50),其实际坐标确定为其中心点坐标。

图7 给出了训练后所得到的实际坐标和预测坐标之间的关系, 用横坐标表示目标值( 不区分X坐标或Y坐标),纵坐标表示预测值,给出了预测值的拟合曲线。

如果预测值和目标值完全一致, 则预测值应该全部落到45°线上,但是从图中可以发现, 该拟合曲线与45°线存在偏差,拟合曲线的拟合方程为:

其中,Output表示预测值,Target表示目标值, 可见得到的预测数据和目标值非常接近,这表明了该网络的良好预测性能。

为了更为清楚地说明实验结果, 图8 给出了目标值和预测值在二维坐标内的对比图。由图8 知,所有的预测值和实际值之间的差距都比较小,都在2 cm以内。由于标签自身存在一定的体积, 由此可见, 目标值和预测值之间的重合度较好。

图9 为预测值的欧几里得误差图。欧几里得误差的描述方法为:

其中,Target X为X坐标目标值,Target Y为Y坐标目标值,Estimate X为预测X坐标值,Estimate Y为预测Y坐标值。

可见最大欧几里得误差为2.54, 最小欧几里德误差为0.13,平均误差为0.996 6,小于1。

5 结论

将BP神经网络应用到射频识别定位技术中, 通过实验验证可以得到以下结论:

(1) 通过验证集数据验证是否存在过度拟合的现象,有助于改善神经网络;(2)在一个60 cm×50 cm的区域内通过四角布置4 个天线, 采用BP神经网络可以将定位误差控制在2 cm以内;(3)利用BP神经网络改善射频识别定位技术的精度是可行的。

参考文献

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射频定位第6篇

1资料与方法

1.1 一般资料

本组51例患者, 其中男43例, 女8例。年龄47～80岁, 平均年龄59.63岁。其中原发性肺癌23例 (类型:周围型20例, 中央型3例) , 肺转移性癌6例, 瘤体大小1.9cm×2.9cm～5.8cm×8.1cm, 平均3.9cm×3.7cm。原发性肝癌17例, 转移性肝癌5例, 瘤体大小2.4cm×3.1cm～5.6cm×6.9cm, 平均4.1cm×4.0cm。全部病例均于术前经CT导向穿刺活检细胞学确诊, 有射频消融治疗的手术指征。

1.2 治疗方法

患者取平卧位, 根据患者肿瘤部位及个体情况, 选择合适的麻醉方式, 然后采用美国COOLTIP冷循环射频治疗仪, 在CT引导下确定进针的位置、角度和深度, 将射频针经皮肤穿入肿瘤组织中, 射频电流使肿瘤组织中的离子产生震荡发热, 实施射频消融术。根据瘤体大小选择治疗时间为4～18min, 治疗温度保持在65～85 ℃之间, 局部温度最高可达120℃, 直至肿瘤组织凝固变性坏死, 从而达到肿瘤治疗的目的[2]。整个治疗过程在CT定位下进行。

2护理

2.1 术前护理

2.1.1 心理护理。

射频消融术是近几年开展的新技术, 接受射频消融术治疗的肝癌、肺癌患者有好多是因为年老体弱或无法施行手术的。因此, 这部分患者均存在不同程度的紧张、焦虑、恐惧、担心术后等复杂心理, 并且在情绪上比较悲观、消极[2]。所以术前护士应根据患者的具体情况采取不同实施、不同心理的护理, 要用和蔼的语气与患者交谈, 真正了解患者担心和焦虑的原因所在, 架起沟通信任的桥梁, 做好解释工作, 向患者及家属介绍射频消融术的治疗原理以及疗效、手术的大致过程和注意事项、常见的并发症等。对患者提出的问题, 给予圆满的解答, 使患者及家属消除紧张恐惧, 解除顾虑、焦虑, 树立战胜疾病的信心, 增强对医学科学技术的信赖, 并积极配合。

2.1.2 术前准备。

详细了解病史, 测量生命体征, 并完成肝肾功能、血常规等各项检查, 做好治疗区域的皮肤清洁, 检查有无皮肤破损及感染。进入CT室前取下身上金属物件, 排空膀胱。然后将患者送入CT检查室并在术前15min为患者肌肉注射80mg杜冷丁预防性镇痛。

2.2 术中配合和护理

在实施手术时, 要帮助患者在CT床上选择合适体位, 既要方便手术, 又要使患者舒适安全, 叮嘱患者不能自行改变体位, 如有不适, 应及时反映。一般于左上肢建立静脉通道[3]。术中时刻注意仪器设备的运行状态, 所监测的生命体征, 随时向主治医生报告。术中护理主要包括: (1) 治疗时由于患者紧张局部产生的热量会随血流至皮肤蒸发, 患者在术中会出现大汗淋漓, 继之畏寒。因此应当适量补充体液有助于缓解, 适当保暖。 (2) 常规吸氧4L/min并密切观察患者血压、心率、呼吸、血氧饱和度, 时刻注意患者的神志、面色以及输液是否通畅等情况, 倾听患者主诉, 照顾患者心理需要。手术间歇尽量与患者交谈, 了解其感受。 (3) 咳血与穿刺针损伤部位微细血管有关, 出血量一般不多, 术后口服止血药即可。在治疗过程中患者如出现喘憋、不能卧位呼吸时应立即停止消融治疗。如出现气胸, 应根据气胸的范围选择注射器抽取气体或行胸腔引流瓶引流气体。射频治疗时可引起肝内胆管神经反射, 导致心率减慢或呢逆, 此时应用阿托品等药物, 并且及时配合医生调节功率参数, 尽量使患者减轻痛苦, 又能达到治疗目的。肿瘤消融治疗结束后, 切口用弹性胶布成十字型保护, 包扎穿刺部位, 平车护送至病房休息。与病房护士做好严格交班。

3讨论

RFA作为一种较新的微创治疗方法, 要想让患者对其治疗原理有较全面的认识, 医护人员应当向患者耐心讲解RFA的机理以及整个过程及其安全性, 使患者消除紧张恐惧心理, 从而增强治疗的信心。并且还要对术中可能出现的并发症向患者说明, 使患者及家属做好充分的思想准备, 避免不必要的医疗纠纷的发生。因此术前要与患者建立良好的护患关系、取得患者信任与配合。术前的心理护理, 对于提高手术的疗效是大有益处的[4]。虽然RFA创伤小、并发症少, 但由于患者个体差异和瘤体大小的不同, 术中出现的并发症各有不同, 所以要密切观察患者的生命体征做到及时发现, 及时处理, 有助于手术顺利完成。因此, 提高治疗效果, 减少并发症发生的关键就是要做到充分有效的术前心理护理和准备、系统而有效的术中密切配合和护理。

参考文献

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