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申请/专利权人：吉林大学

摘要：本发明涉及一种基于等效磁力的多运动目标鲁棒跟踪方法，包括磁源参数设置；探测器参数设置；磁场数据测量；根据输入判断是否需要叠加噪声，若是，在磁场矢量及其梯度张量数据上叠加具有一定噪声水平的高斯白噪声，若不是，进行下一步；选择所需的追踪方法，即利用磁场矢量及其梯度张量数据，基于等效磁力的追踪方法计算探测器所需的运动方向矢量；根据运动追踪场景，选择合适的运动模型。本发明利用磁场矢量及其梯度张量计算等效磁力，表示探测器与跟踪目标之间的方向矢量，从而控制探测器的运动方向，达到跟踪的目的；与现有定位方法相比，该方法受仪器分辨率和噪声的影响较小，且在多个磁性目标速度矢量随机变化时仍具有鲁棒跟踪性能。

主权项：1.一种基于等效磁力的多运动目标鲁棒跟踪方法，其特征在于，包括以下步骤：A、磁源参数设置：在运动跟踪过程中，运动磁源的初始位置在特定范围内为随机分布，且磁性目标所能达到的最大速度为υmax，运动磁性目标的初始速度服从[0，υmax]上的均匀分布，航向θ服从上的均匀分布，其中η≤2π；B、探测器参数设置：假设探测器的速度设置为运动磁性目标的最大速度υmax，采样间隔为t0，探测器下一时刻在三维空间的方向矢量s为L，M，N，那么在一个采样间隔t0内探测器在x方向和y方向的位移分别对应为ΔX和ΔY，见式26和式27： C、磁场数据测量：探测器在XOY平面内对运动磁性目标进行追踪，设置探测器的初始位置坐标为X0，Y0，Z0，磁性目标的初始位置坐标为x0，y0，z0，即探测器在下一时刻t1的位置坐标将变为X1，Y1，Z1＝X0+ΔX，Y0+ΔY，Z，磁性目标在t1时刻的位置坐标为x1，y1，z1，此时探测器和运动磁性目标间的相对位置关系发生了变化，探测器在三维空间的方向矢量s也会被重新计算，t2时刻在t1时刻的位置上重复上述过程；D、根据输入判断是否需要叠加噪声，若是，在磁场矢量及其梯度张量数据上叠加具有一定噪声水平的高斯白噪声，若不是，进行步骤E；E、选择所需的追踪方法，即利用磁场矢量及其梯度张量数据，基于等效磁力的追踪方法计算探测器所需的运动方向矢量，进一步地，发明中其他获取方向矢量的方法作用为验证所提方法的鲁棒性；步骤E，使用磁梯度张量G和磁场矢量B的乘积可以计算等效磁力，见式13：F＝G·B13其中，B＝[Bx；By；Bz]，F＝[Fx；Fy；Fz]，式14和式15分别为等效磁力F在x方向和y方向上的分量： 磁梯度张量G可以用式16的形式表示： 磁梯度张量G和磁场矢量B可以用归一化磁矩矢量和方向张量表示，其中每个分量都可以分别用式17和式18表示： 其中，MB为磁场矢量B的归一化磁矩，MG为磁梯度张量G的归一化磁矩,分别为MB和MG的分量；NB为二阶张量,NG为三阶张量，二者均为位置矢量r的方向余弦n1，n2，n3的函数，NBij＝3ninj-δij,NGijk＝5ninjnk-δkinj+δkjni+δijnk分别为方向张量NB和NG的分量；i,j,k在笛卡尔坐标系中分别代表x,y,z；将式17和式18代入到式13中，就可以得到用归一化磁矩矢量和方向张量表示的等效磁力，见式19： 在式19中将等效磁力表示为张量乘积的形式后，对其中的方向张量做一次缩并可以得到新的表示等效磁力F的方向张量S，见式20，S也是一个三阶张量， F、根据运动追踪场景，选择合适的运动模型。

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