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龙图腾网获悉吉林大学申请的专利一种基于UWB的骨科手术导航的芯片级定位方法获国家发明授权专利权，本发明授权专利权由国家知识产权局授予，授权公告号为：CN116602765B 。

龙图腾网通过国家知识产权局官网在2026-02-17发布的发明授权授权公告中获悉：该发明授权的专利申请号/专利号为：202310578202.3，技术领域涉及：A61B34/20；该发明授权一种基于UWB的骨科手术导航的芯片级定位方法是由尹飞;吕世界;王义君;王金泉设计研发完成，并于2023-05-22向国家知识产权局提交的专利申请。

本一种基于UWB的骨科手术导航的芯片级定位方法在说明书摘要公布了：本发明提供一种基于UWB的骨科手术导航的芯片级定位方法，在手术器械上安装UWB芯片级的无线定位模块，UWB无线定位模块最大的优点在于其带宽较宽，所以具有良好的抗干扰性，在定位追踪阶段仅需要将基站与模块进行通信从而获取手术器械相对于患者的空间位置，基于UWB的无线定位技术现阶段已经非常成熟，在术中可视化手段具有多样性，可以通过手机、平板等设备关注手术状态。对比现有的光学定位系统等，本发明具有良好的鲁棒性，高性价比，实时性强等优点。UWB极大的带宽保证了较低的发射功率。在短距离无线通信应用中，发射机发射的UWB信号功率要低于1mW,这大大延长了电池寿命，保证了较长的系统工作时间，同时对人体的辐射危害也更小。

本发明授权一种基于UWB的骨科手术导航的芯片级定位方法在权利要求书中公布了：1.一种基于UWB的骨科手术导航的芯片级定位方法，其特征在于，包括以下步骤： S1,铺设定位基站，并在手术器械上布置UWB无线定位模块，定位基站以及手术器械上布置的UWB无线定位模块采用相同的UWB模块单元； S2，实时定位，首先将原始TDOA值代入Chan算法，计算获取UWB定位标签的初步定位坐标，然后计算其残差平方和，并设置阈值，剔除误差高于阈值的TDOA测量值，将筛选出的符合要求的TDOA测量值重新带入标准EKF滤波算法中，即可得到最终手术器械的位置坐标； 所述步骤S2中的具体步骤为： S21，TDOA定位； TDOA到达时间差算法，该算法是通过测量两个参考基站接收到目标节点发出的广播信号的时间差，用波速乘时间求出目标节点到两个参考基站的距离差值，以两个参考基站作为曲线焦点，以信号到达两个基站距离差为2a得到双曲线方程，一个双曲线方程无法求出目标节点，因此至少要用三个基站，求出两个双曲线方程，该双曲线的交点即为目标节点； S22,基于TDOA技术定位的Chan算法； 利用两步加权最小二乘法对目标的位置进行定位解算，在小范围和大范围的定位系统中都适用，求解过程中，先对非线性的TDOA方程组处理换算成线性方程，然后通过WLS估计初始解；再对其结果第二次使用WLS计算，进一步估计定位标签的坐标； S23,基于TDOA技术定位的EKF算法； 基于TDOA技术的UWB定位系统中，TDOA方程组是非线性方程,所以采用拓展卡尔曼滤波解决非线性问题，扩展卡尔曼滤波的思想是，对于一种非线性系统，可利用数值解析手段将这个系统离散化，在计算点邻域泰勒展开，将超过二次的项删去，仅保留一次项，使卡尔曼滤波运用于非线性系统； S24,定位标签位置坐标估计； 将筛选出的较小误差的TDOA测量值重新带入标准EKF滤波算法中，即可得到最终手术器械的位置坐标； 所述的步骤S21，TDOA定位的具体线性方程为： 各基站坐标从BS1开始顺时针分别设为x1,y1、x2,y2、x3,y3，所以，需要求解的标签坐标为x,y，待测节点测量信号的到达BS1时间为tii＝2,3,以BS1、BSi为焦点，以Di,1＝di‑d1＝2a画双曲线方程，待测节点到基站i的距离关系用两点间的距离公式得出： 待测节点到主要定位基站BS1的距离与到其他基站之间的距离Di之间的距离与时间差的关系如下所示： c表示目标发出的电磁波在介质中的传播速度，除了主基站还要两个以上的基站才可以完成对目标节点的确定，由此可得到如下双曲线非线性方程组： 通过Chan算法求解x,y即得到标签坐标； 所述的步骤S23,基于TDOA技术定位的EKF算法的具体线性方程为： 设非线性系统为： 时间更新方程： 更新测量方程： 上述流程中，φ是状态转移矩阵；H是h函数对状态所求的雅可比矩阵； T为采样时间，有φ＝I+F×T式中，f为状态方程；h为观测方程；x为状态量；u为输入量；w、v为过程噪声和观测噪声； P为误差协方差矩阵；K为卡尔曼增益。

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