【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及目标探测定位，具体涉及一种使用粒子群算法结合磁梯度对磁性目标定位的方法和装置。
技术介绍
1、地球是一个天然磁体，地球表面上每一点的磁场都有相应的大小和方向，通常把地球上的磁场称为地球磁场，长期处于地球磁场环境下的铁磁体会被磁化产生磁场，磁性目标定位就是利用磁性目标产生的磁场来计算磁性目标的位置、磁矩等参数。
2、在磁性目标探测定位
中，当前磁性目标定位方案多基于磁梯度张量、磁性目标标量磁场或矢量磁场，然而磁梯度张量目标定位方法虽然可以获得丰富的目标磁场信息，但是探测阵列结构复杂；基于磁性目标标量磁场或矢量磁场的目标定位方法存在多解问题，且依赖于静止平台，在运动平台上由于地磁场的影响无法应用。因此，需要研究一种结构简单易于实现的，适用于运动平台的磁性目标定位方法。
技术实现思路
1、有鉴于此，本专利技术提供了一种使用粒子群算法结合磁梯度对磁性目标定位的方法和装置，能够解决运动磁探测平台对所述待探测的磁性目标的位置进行定位的技术问题。
2、为了解决上述技术问题，本专利技术是这样实现的。
3、一种使用粒子群算法结合磁梯度对磁性目标定位的方法，所述方法包括：
4、步骤s1：建立待探测的磁性目标的磁矩、位置及磁梯度之间的函数关系；
5、步骤s2：建立用于求解所述待探测的磁性目标的位置的粒子群算法的适应度函数；
6、步骤s3：使用由两个三轴磁传感器构建的磁传感器测量阵列测量待探测的磁性目标产生的磁梯度
7、步骤s4：基于粒子群算法确定使得所述待探测的磁性目标的磁矩变化最小的位置作为所述待探测的磁性目标的位置；确定所述待探测的磁性目标的位置在单位时间内的变化量；
8、步骤s5：基于所述待探测的磁性目标的位置及所述函数关系，确定所述待探测的磁性目标的磁矩。
9、优选地，所述步骤s1：建立待探测的磁性目标的磁矩、位置及磁梯度之间的函数关系，其中：
10、所述函数关系为：
11、
12、为所述磁性目标的磁矩，表示所述磁性目标的位置，为距离所述磁性目标处的磁场梯度，μ0为真空磁导率；为磁性目标到测量点的距离；为沿方向的单位矢量，该函数关系记作
13、优选地，所述步骤s2：建立用于求解所述待探测的磁性目标的位置的粒子群算法的适应度函数，其中，所述适应度函数为：
14、
15、其中，分别为磁性目标在位置处的磁矩，
16、磁传感器测量阵列在等时间间隔测得的磁场梯度依次为在等时间间隔磁性目标相对于运载体的位置分别为为等间隔时间内运载体与磁性目标的相对位置变化，据此可以计算出磁性目标磁矩依次为
17、优选地，所述步骤s4：基于粒子群算法确定使得所述待探测的磁性目标的磁矩变化最小的位置作为所述待探测的磁性目标的位置；确定所述待探测的磁性目标的位置在单位时间内的变化量，其中，所述粒子群算法的实现步骤为：
18、步骤s41：初始化粒子群，即随机给定m个粒子的初始位置与初始速度；
19、步骤s42：根据所述适应度函数，计算每个粒子的适应值fitness；
20、步骤s43：确定当前迭代次数对应的惯性权重ω；
21、
22、其中，ω代表保持原来速度的系数，称为惯性权重，其大小决定了对粒子当前速度继承的多少；ωmax表示最大的惯性权重值，ωmin表示最小的惯性权重值，gen表示最大迭代次数，iter表示当前迭代次数的数值；
23、步骤s44：对每个粒子，比较它在当前迭代次数对应的适应度值和它经历过的最好位置pi的适应度值；如果它在当前迭代次数对应的适应度值更小，以当前迭代次数对应的该粒子的相关参数更新pi；
24、步骤s45：对每个粒子，比较它的最好位置pi的适应度值和粒子群中的最好位置pg的适应度值，确定所有粒子的最好位置pi的适应度值的最小值，若该最小值小于粒子群中的最好位置pg的适应度值，以适应度值最小的粒子的相关参数更新pg；
25、步骤s46：对每个粒子进行位置与速度的更新；
26、步骤s47：若满足迭代停止条件，即当前迭代次数达到最大迭代次数，或粒子群中的最好位置pg的适应度值小于阈设阈值，则将粒子群中的最好位置pg对应的参数作为最优值输出，否则，进入步骤s42。
27、优选地，所述步骤s46，粒子的速度、位置更新方式如下：
28、
29、
30、其中，vi＝[vi1,vi2,…,vin]为粒子i的速度，代表了粒子i现在位置与其下一步位置之间的距离，为粒子i在第j次迭代时的速度，粒子i在第j+1次迭代时的速度；xi＝[xi1,xi2,…,xin]是粒子i的当前位置；c1是粒子跟踪自己历史最优值的权重系数，它表示粒子自身的认识，称为认知常数；c2是粒子跟踪群体最优值的权重系数，它表示粒子对整个群体知识的认识，称为社会知识常数；ξ、η是[0,1]区间内均匀分布的随机数，为粒子i在第j次迭代的位置，为粒子i在第j+1次迭代的位置。
31、本专利技术所提供的一种使用粒子群算法结合磁梯度对磁性目标定位的装置，所述装置包括：
32、函数建立模块：配置为建立待探测的磁性目标的磁矩、位置及磁梯度之间的函数关系；
33、适应度模块：配置为建立用于求解所述待探测的磁性目标的位置的粒子群算法的适应度函数；
34、磁梯度测量模块：配置为使用由两个三轴磁传感器构建的磁传感器测量阵列测量待探测的磁性目标产生的磁梯度；
35、位置确定模块：配置为基于粒子群算法确定使得所述待探测的磁性目标的磁矩变化最小的位置作为所述待探测的磁性目标的位置；确定所述待探测的磁性目标的位置在单位时间内的变化量；
36、磁矩确定模块：配置为基于所述待探测的磁性目标的位置及所述函数关系，确定所述待探测的磁性目标的磁矩。
37、本专利技术所提供的一种计算机可读存储介质，所述存储介质中存储有多条指令；所述多条指令，用于由处理器加载并执行如前所述方法。
38、本专利技术所提供的一种电子设备，其特征在于，所述电子设备，包括：
39、处理器，用于执行多条指令；
40、存储器，用于存储多条指令；
41、其中，所述多条指令，用于由所述存储器存储，并由所述处理器加载并执行如前所述方法。
42、本专利技术所带来的有益技术效果：
43、(1)本专利技术通过计算磁梯度信号进行磁性目标定位，有效消除了地磁背景场的干扰，可适用于运动状态下的探测平台。
44、(2)本专利技术适用运动磁探测平台，探测阵列结构简单，定位精度较高。
45、(3)本专利技术所涉及的磁传感器阵列结构简单，采用两个磁通门传感器构成磁梯度测量阵列，结构易于实现，更加符合工程需要。
46、(4)本专利技术采用粒子群优化算法进行磁性目本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种使用粒子群算法结合磁梯度对磁性目标定位的方法，其特征在于，所述方法包括：
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤S1：建立待探测的磁性目标的磁矩、位置及磁梯度之间的函数关系，其中：
3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述步骤S2：建立用于求解所述待探测的磁性目标的位置的粒子群算法的适应度函数，其中，所述适应度函数为：
4.如权利要求1-3中任一项所述的方法，其特征在于，所述步骤S4：基于粒子群算法确定使得所述待探测的磁性目标的磁矩变化最小的位置作为所述待探测的磁性目标的位置；确定所述待探测的磁性目标的位置在单位时间内的变化量，其中，所述粒子群算法的实现步骤为：
5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述步骤S46，粒子的速度、位置更新方式如下：
6.一种使用粒子群算法结合磁梯度对磁性目标定位的装置，其特征在于，所述装置包括：
7.一种计算机可读存储介质，所述存储介质中存储有多条指令；所述多条指令，用于由处理器加载并执行如权利要求1-5中任一项所述方法。
8.一种电子设备，
...【技术特征摘要】
1.一种使用粒子群算法结合磁梯度对磁性目标定位的方法，其特征在于，所述方法包括：
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤s1：建立待探测的磁性目标的磁矩、位置及磁梯度之间的函数关系，其中：
3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述步骤s2：建立用于求解所述待探测的磁性目标的位置的粒子群算法的适应度函数，其中，所述适应度函数为：
4.如权利要求1-3中任一项所述的方法，其特征在于，所述步骤s4：基于粒子群算法确定使得所述待探测的磁性目标的磁矩变化最小的位置作为所...
【专利技术属性】
技术研发人员：邓超凡，伍东凌，孟诚，窦珂，吕冰，
申请(专利权)人：宜昌测试技术研究所，
类型：发明
国别省市：
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