AFCM聚类和张量不变量用于磁源多目标定位

摘要

为了实现不同位置、磁矩和埋深的多个磁偶极子同步定位,提出通过自适应模糊c-means(Adaptive Fuzzy c-means Clustering,AFCM)聚类和张量不变量进行磁目标多源定位的方法。首先,在磁梯度张量系统的二维平面网格测量基础上,利用归一化磁源强度和张量缩并的不变量改进倾斜角对目标二维分布区域进行预识别。然后,利用张量衍生不变关系定位方法计算识别区域内各节点处的磁偶极子初始位置三维坐标,这些坐标将在磁源的真实位置空间周围形成稠密点云。最后,AFCM聚类算法将对这些初始位置解集点云进行三维聚类并自动检测簇质心数目,估计的簇质心数即为目标数量,簇质心即为目标位置坐标,张量矩阵和位置矢量可用于目标磁矩计算。仿真数据集表明,在5 nT/m方差的高斯噪声环境下,对20个磁偶极子目标数目估计精度为100%,水平位置估计精度大于91.7%,埋深估计精度大于85.6%;实测中,在2.1 m×2.1 m和1.2 m×1.2 m测区内对多个小型磁铁的坐标估计偏差小于0.091 m。