目前肿瘤患者接受最多的治疗方式是放射治疗,较好的剂量分布是治疗成功的重要前提。然而,肺部肿瘤患者自身呼吸运动引起的肿瘤运动,极大影响了放射治疗准确性,使患者无法得到很好的治疗效果。在放疗过程中,对肺部肿瘤的定位跟踪,可以借助一种无源无线的磁定位技术来实现。与传统的放疗定位跟踪方法相比,磁定位技术具有跟踪目标小,不受视线遮挡的限制,毫米级定位精度,对人体无辐射伤害等优点。为解决上述问题,本文对高精度永磁体定位技术及其在肺部肿瘤运动跟踪上的应用展开了深入研究。由于磁体本身在远距离时磁场强度迅速减弱以及环境磁场干扰,磁定位系统的定位精度随着磁体与传感器阵列距离的增大而急剧变差。为了扩展跟踪范围,本文提出了两种新颖的方法。首先,采用了先进的三轴隧道磁阻(TMR)传感器来搭建传感器阵列,该传感器比其他类型的磁阻传感器具有显着的高灵敏度和低本底噪声。同时提出了一种融合方法来扩展跟踪范围。将基于磁偶极子模型的粒子群优化-Levenberg Marquardt(PSOLM)方法应用于近距离区域(磁体距离传感器阵列较近区域),将基于先验知识的反向传播神经网络(PKBPNN)用于远距离区域(磁体距离传感器阵列较远区域),最后将这两种算法的结果通过使用Sigmoid函数进行自适应融合。与在整个定位空间单独使用PSO-LM方法相比,它在远距离区域具有更高的跟踪性能。实验结果表明,在216至296 mm的跟踪范围内,跟踪误差从(18.24±9.37mm,12.45±3.37°)减小到(8.95±1.74mm,7.97±2.08°)。此外,在位置误差小于25 mm情况下跟踪距离扩展到396 mm。可以得出结论,这种方法大大扩展了磁跟踪系统的跟踪范围。对于目前多磁性目标定位中存在的定位精度不够高的问题,本文提出了一种新颖的多磁性目标定位方法。其主要的定位方法是将圆柱体小磁铁等效为磁偶极子,分析多磁性目标的磁通量密度模型,采用鲸鱼优化算法和Levenberg-Marquardt相结合的方法实现多目标的实时定位。通过与先前研究中的定位方法进行对比,结果表明本文提出的多磁性目标定位方法在定位跟踪多个永磁体时表现出较高的定位精度和定向精度。考虑到目前肺部肿瘤患者对精准放疗的迫切需求以及磁定位技术的研究现状,本文进行了基于磁定位技术的肺部肿瘤实时跟踪的探究性研究。将多个磁性目标放置在肿瘤模型周围,通过放置在CIRS人体肺部模型下侧的传感器阵列获取磁场信息,采用多磁性目标定位算法反推出肿瘤周围每个磁体的位置和方向信息,得到磁体的运动轨迹从而反推出肿瘤的运动轨迹。