【技术实现步骤摘要】
一种基于格网细胞原理的空间位置编码方法及装置
[0001]本专利技术属于空间位置编码领域,具体地涉及一种基于格网细胞原理的空间位置编码方法及装置。
技术介绍
[0002]空间位置编码是通过一组符号来表征地理空间位置。当前随着科学技术的发展,人类已经提出了较为成熟的地理空间位置编码方法。例如,基于经纬网络的编码方法,把地理空间位置编码为一个经纬度坐标,这种数值式的编码方式比较适用于计算机计算和处理,其编码获取依赖于全球定位系统(Global Positioning System,GPS)。然而,人类能记住和找到回家的路,在自然环境中确定自己的位置,依赖于一种不同于全球定位系统的编码方法。根据神经科学家的研究,大脑海马体中格网细胞和位置细胞在空间位置编码和导航定位中发挥了重要作用。海马体格网细胞能对特定的地理空间位置做出激活反映,格网细胞群的总体激活或者不激活状态能实现对地理空间位置进行初步编码,每个格网细胞只对特定的空间位置具有神经兴奋反应,且兴奋反应的地理空间位置构成等边三角形的顶点,这些顶点实现了对空间范围的全覆盖。不同格网细胞的等边三角形的边长、方向、顶点范围的大小不同。如果把海马体格网细胞的兴奋或者不兴奋分别表示为1或者0,那么地理空间位置完全可以通过0或者1的序列来进行编码。
[0003]1989年,Field提出了稀疏分布式编码(Sparse Distributed Coding)方法。这种编码方法并不减少输入数据的维数,而是使响应于任一特殊输入信息的神经细胞数目被减少,信号的稀疏编码存在于细胞响应 ...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种基于格网细胞原理的空间位置编码方法,其特征在于,包括如下步骤:S1,指定编码的维度n,n代表用多少个格网细胞功能模块来表征一个地理空间位置,最终地理空间位置被表征为n维0和1组成的向量,代表相应的格网细胞功能模块群的放电状态;S2,指定地理空间范围的长c和宽w,这个长和宽是可以动态调整的;S3,从第一个格网细胞功能模块开始,对每一个格网细胞功能模块i,首先需要构建其具有特定参数的三角函数模拟器,形成格网细胞的功能模块;其中,构建三角函数模拟器具体包括:随机生成一个二维坐标作为三角格网的相位值,这个相位值需要在指定的空间范围之内,即随机生成(x0,y0),(x0,y0)是三角形格网相位点,其中0<x0<c;0<y0<w;其次,随机生成一个角度,作为格网的方向,即随机生成θ,其中0<θ<60度;再次,确定格网相邻两个顶点之间的距离λ;按照如下方式制作三角函数模拟器:其数学公式为:其中,(x,y)代表二维平面上的一个点;是互成60度的二维向量;S4,把给定的地理空间位置(x,y)输入格网细胞的功能模块,如果格网细胞功能模块二极管放电,那么其编码值为1,如果此格网细胞功能模块二极管在此位置未放电,那么其编码值为0;S5,对n个格网细胞功能模块遍历后,获得此位置的稀疏分布式编码序列,这个编码序列与这个地理空间位置相对应。2.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述S3中构建其具有特定参数的三角函数模拟器,还包括:确定格网相邻两个顶点之间的距离λ,这个距离不能太小,太小了会在空间范围内形成致密的等边三角形网络,增加计算量,太大了会无法在空间范围内形成有效覆盖,要求(Min(c,w)/n+1)≤λ≤Max(c,w);其中,n是编码的维度,Min是求取最小值函数,Max是求取最大值函数。3.根据权利要求2所述的方法,其特征在于,所述构建其具有特定参数的三角函数模拟器,还包括:的模必须相等,为了满足以上条件,提出以下向量来实现对的模拟:的模拟:的模拟:其中,k是向量的模,θ是三角格网的方向,k的值为:可见,参数k由等边三角形格网相邻顶点间距λ确定。4.根据权利要求1或2所述的方法,其特征在于,构成格网细胞的功能模块具体包括:
分别由三角函数模拟器实现,其输出的电流由综合器进行综合,即公式1表达的值,在综合器上再连接一个二极管,当综合电流达到一定阈值时,二极管放电,否则二极管就不放电,这整套装置构成一个格网细胞功能模块。5.根据权利要求3所述的方法,其特征在于,不同格网细胞的相邻格网顶点的距离存在连续增加的现象,因而不同格网细胞功能模块的相邻格网顶点的距离单调增大,即λ=(Min(c,w)/n+1)*(i+1),确定顶点间距λ以后,可以相应的计算出k值。6.一种基于格网细胞原理的空间位置编码装置,其特征在于,所述装置包括:表征模块,用于指定编码的维度n,n代表用多少个格网细胞功能模块来表征一个地理空间位置,最终地理空间位置被表征为n...
【专利技术属性】
技术研发人员:陈祖刚,李国庆,杨腾飞,蔡匡盛,李静,
申请(专利权)人:中国科学院空天信息创新研究院,
类型:发明
国别省市:
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