AFCMクラスタリングとテンソル不変量を用いた磁源多目標位置特定

LI Qingzhu ,  

LI Zhining ,  

SHI Zhiyong ,  

FAN Hongbo ,  

摘要

異なる位置、磁気モーメント、埋設深さを持つ複数の磁気双極子の同期位置特定を実現するために、適応型ファジィ c-means クラスタリング(Adaptive Fuzzy c-means Clustering、AFCM)とテンソル不変量を用いた磁気目標の多源位置特定手法を提案する。まず、磁気勾配テンソルシステムの二次元平面グリッド測定に基づき、正規化された磁源強度とテンソル収縮不変量を用いて傾斜角を改善し、目標の二次元分布領域を事前識別する。次に、テンソル派生不変関係を用いた位置特定手法により、識別領域内の各ノードでの磁気双極子の初期位置の三次元座標を計算し、これらの座標は磁源の実際の位置空間の周囲に密な点群を形成する。最後に、AFCM クラスタリングアルゴリズムがこれらの初期位置解集合の点群に対して三次元クラスタリングを行い、クラスタの重心数を自動検出する。推定された重心数は目標数であり、重心は目標位置座標となる。テンソル行列と位置ベクトルは目標磁気モーメントの計算に使用できる。シミュレーションデータセットにより、5 nT/m の分散を持つガウス雑音環境下で、20個の磁気双極子の目標数推定精度は100%、水平位置推定精度は91.7%以上、埋設深さ推定精度は85.6%以上であることが示された。実測では、2.1 m×2.1 m および 1.2 m×1.2 m の測定区間内で複数の小型磁石の座標推定偏差は0.091 m未満であった。

关键词

適応型ファジィc-meansクラスタリング;テンソル不変量;多目標位置特定;磁気勾配テンソル測定

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