一种非侵入式示踪粒子运动状态估计方法技术

本发明专利技术涉及一种非侵入式示踪粒子运动状态估计方法，包括：同时利用IMU和ECT对示踪粒子的运动状态进行测量；采集当前时刻IMU状态向量、ECT状态向量；将IMU状态向量和ECT状态向量输入反向传播神经网络BPNN，得到当前时刻精化后的状态向量；基于当前时刻IMU状态向量和精化后的状态向量构造卡尔曼滤波的状态向量，利用状态转移方程预测下一时刻的状态向量；基于下一时刻的IMU状态向量、ECT状态向量构造观测向量，基于观测向量、观测方程以及卡尔曼增益对下一时刻的状态向量进行更新，得到更新后的状态向量，根据更新后的状态向量得到粒子的运动状态；所述运动状态包括位置、姿态和速度。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及示踪粒子姿态信息测量和运动轨迹测量，尤其涉及一种非侵入式示踪粒子运动状态估计方法。

技术介绍

1、惯性测量单元（inertial measurement unit，简称imu）是一种包含加速度计和陀螺仪的电子装置，用于测量物体在空间中的运动状态。通常情况下，一个imu会包含三轴加速度计和三轴陀螺仪，能够捕捉到物体运动中的线性和角动力学特征，可用于测量物体在三维空间中的加速度和角向速度。因此在机器人、导航和姿态估计等领域有着广泛的应用。

2、电容层析成像技术（electrical capacitance tomography，简称ect）是一种通过检测电容变化来对物体内部结构进行成像的技术。它通常由一个电容传感器网格组成，能够探测到物体内部的电容变化。通过对电容传感器测量到的电容变化数据进行处理，就可以生成物体内部的电容分布图，从而对物体的内部结构进行成像。电容层析成像技术具有无损检测、非破坏性、快速、灵敏度高等优点，广泛应用于工业检测、医学成像以及矿物干法分选等领域。

3、现有的颗粒运动监测方案包括基于光学、电磁、辐射本文档来自技高网...

【技术保护点】

1.一种非侵入式示踪粒子运动状态估计方法，其特征在于，

2.根据权利要求1所述的运动状态估计方法，其特征在于，精化后的状态向量包括线向位移、角向位移；IMU状态向量包括线向加速度、角向速度；

3.根据权利要求1所述的运动状态估计方法，其特征在于，构造观测方程，包括：

4.根据权利要求3所述的运动状态估计方法，其特征在于，观测矩阵h为IMU所在的东北天坐标系转化为电容层析成像装置所在的东北天坐标系的变换矩阵。

5.根据权利要求4所述的运动状态估计方法，其特征在于，所述反向传播神经网络BPNN包括输入层、H个隐藏层、输出层；输入层的输入向量设置...

【技术特征摘要】

1.一种非侵入式示踪粒子运动状态估计方法，其特征在于，

2.根据权利要求1所述的运动状态估计方法，其特征在于，精化后的状态向量包括线向位移、角向位移；imu状态向量包括线向加速度、角向速度；

3.根据权利要求1所述的运动状态估计方法，其特征在于，构造观测方程，包括：

4.根据权利要求3所述的运动状态估计方法，其特征在于，观测矩阵h为imu所在的东北天坐标系转化为电容层析成像装置所在的东北天坐标系的变换矩阵。

5.根据权利要求4所述的运动状态估计方法，其特征在于，所述反向传播神经网络bpnn包括输入层、h个隐藏层、输出层；输入层的输入向量设置为imu和ect获取到的线向加速度、角向速度、线向速度和线向位移以及时间t；输出层的输出向量包括精...

【专利技术属性】
技术研发人员：乔金鹏，王蔚，王砚泽，段晨龙，杨金硕，康超，潘淼，黄龙，杨涛，
申请(专利权)人：中国矿业大学，
类型：发明
国别省市：