Высокоточное многомагнитное позиционирование с оптимизацией Moth-Flame и объединением кластеров на основе плотности

QIU Jing ,  

CAO Cong ,  

ZHANG Shunyu ,  

SUN Hexuan ,  

ZENG Xinjie ,  

FAN Beibei ,  

SUN Yikai ,  

摘要

Многомагнитное позиционирование ограничено помехами, такими как геомагнитный шум и размытость границ нескольких источников. Для достижения точной синхронной локализации многократных целей предложен метод многомагнитного позиционирования с использованием нелинейной оптимизации алгоритмом Moth-Flame Optimization (MFO) и объединения кластеров на основе плотности. С помощью высокоточных магнитных датчиков проводилось обнаружение магнитных аномалий (Magnetic Anomaly Detection, MAD) в двумерной сетке, что позволило определить точки максимальных магнитных аномалий для каждого магнитного объекта. Для решения проблемы геомагнитных помех была разработана схема позиционирования магнитных аномалий по двум точкам в области максимальных аномалий. Данные позиционирования магнитных аномалий использовались в качестве начального входа для алгоритма MFO, с применением нелинейной оптимизации достигнута дополнительная точность в локализации магнитных целей. В конце для одного и того же магнитного объекта многократно проводилась оптимизация, формируя плотные кластеры точек, а с помощью алгоритма кластеризации на основе плотности DBSCAN устранялись шумы и аномалии оптимизации, что обеспечивало одновременную локализацию нескольких магнитных целей. Результаты моделирования показали, что 9 магнитных целей были предварительно локализованы с помощью алгоритма MFO со среднеквадратической ошибкой (RMSE) 0.1346 м, а результаты кластеризации исключили влияние шума, снизив средний RMSE до 0.0764 м, что соответствует снижению на 57.1% и улучшению точности. Экспериментальные данные показали, что для трех типичных магнитных целей средний RMSE в тестовой зоне 1 м×1 м×1 м составляет менее 0.0812 м, демонстрируя возможность высокоточного многомагнитного позиционирования.

关键词

геомагнитное обнаружение;двухточечное позиционирование;оптимизация Moth-Flame;кластеризация на основе плотности;многомагнитное позиционирование;нелинейная оптимизация;геомагнитная аномалия;алгоритм пространственной кластеризации

阅读全文