AFCM 군집화 및 텐서 불변량을 이용한 자기원 다중 목표 위치 결정

LI Qingzhu ,  

LI Zhining ,  

SHI Zhiyong ,  

FAN Hongbo ,  

摘要

서로 다른 위치, 자장 및 매설 깊이의 다중 자기 쌍극자 동기 위치 결정을 위해 적응형 퍼지 c-평균(Adaptive Fuzzy c-means Clustering, AFCM) 군집화와 텐서 불변량을 이용한 자기 목표 다중 소스 위치 결정 방법을 제안한다. 먼저, 자기 기울기 텐서 시스템의 2차원 평면 그리드 측정을 기반으로 정규화된 자기원 강도와 텐서 축소 불변량을 사용하여 경사각을 개선하고 목표 2차원 분포 영역을 사전 인식한다. 다음으로, 텐서 파생 불변 관계 위치 결정 방법을 이용하여 인식 영역 내 각 노드의 자기 쌍극자 초기 위치 3차원 좌표를 계산하며, 이러한 좌표는 자기원의 실제 위치 공간 주변에 조밀한 포인트 클라우드를 형성한다. 마지막으로, AFCM 군집화 알고리즘은 이 초기 위치 해 집합 포인트 클라우드에 대해 3차원 군집화를 수행하고 군집 중심 수를 자동으로 검출하며, 추정된 군집 중심 수가 목표 수량이며 군집 중심은 목표 위치 좌표가 된다. 텐서 행렬과 위치 벡터는 목표 자기 모멘트 계산에 사용할 수 있다. 시뮬레이션 데이터 세트는 5 nT/m 분산의 가우스 잡음 환경에서 20개의 자기 쌍극자 목표 수 추정 정확도가 100%이며, 수평 위치 추정 정확도가 91.7% 이상, 매설 깊이 추정 정확도가 85.6% 이상임을 보여준다; 실제 측정에서는 2.1 m×2.1 m 및 1.2 m×1.2 m 측정 구역 내 다수 소형 자석의 좌표 추정 편차가 0.091 m 미만이다.

关键词

적응형 퍼지 c-평균 군집화;텐서 불변량;다중 목표 위치 결정;자기 기울기 텐서 측정

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