[发明专利]一种基于Gauss-Newton优化算法的水下三维空间被动电场定位方法有效
| 申请号： | 202011114389.4 | 申请日： | 2020-10-19 |
| 公开（公告）号： | CN112327204B | 公开（公告）日： | 2023-10-13 |
| 发明（设计）人： | 徐以东;汪超毅;尚文静;薛伟;綦俊炜 | 申请（专利权）人： | 哈尔滨工程大学 |
| 主分类号： | G01R31/52 | 分类号： | G01R31/52;G01R31/08 |
| 代理公司： | 暂无信息 | 代理人： | 暂无信息 |
| 地址： | 150001 黑龙江省哈尔滨市南岗区*** | 国省代码： | 黑龙江;23 |
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| 摘要： | |||
| 搜索关键词： | 一种 基于 gauss newton 优化 算法 水下 三维空间 被动 电场 定位 方法 | ||
1.一种基于Gauss-Newton优化算法的水下三维空间被动电场定位方法，其特征在于，按如下步骤进行定位：
(1)在目标定位区域范围的水下环境中，定位目标为一个电偶极子源，n电极接收阵列测量目标源产生的电压数据dΔvobs＝[dΔvobs1,dΔvobs2,…,dΔvobsn]T，dΔvobs1＝dvobs1-dvobs0,…dΔvobsn＝dvobsn-dvobs0，其中dvobsi为接收电极i测量电势，1≤i≤n，dvobs0为参考电极测量电势；
(2)设待求电偶极子源位置m＝[xt,yt,zt,px,py,pz]T，接收电极i处的理论电压为dΔv(m)＝[dΔv1,dΔv2,…,dΔvn]T，[xt,yt,zt]T为电偶极子空间坐标，[px,py,pz]T为电偶极距方向；
(3)根据Tikhonov正则化函数β0为正则化参数，m0为目标函数f(m)的泰勒级数展开点，为使理论数据dΔv(m)迫近测量数据dΔvobs，取目标函数局部极小值局部极小值点即为最佳估计位置
(4)求目标函数梯度Hessian矩阵J(m)为雅可比矩阵，I为单位矩阵；
(5)无约束条件下，f(m)在m0处展开二阶泰勒级数形式，对f(m)求局部极小值，求得Gauss-Newton算法最佳估计位置α0为步长因子；
(6)Gauss-Newton迭代算法过程：
(6-1)设置迭代次数k,最高迭代次数kmax，最小误差ε，正则化参数β，步长因子α，初始位置点m0；
(6-2)设置迭代更新公式，更新第k次估计位置：mk+1＝mk-αH-1(mk)G(mk)，并完成k＝k+1计数；
(6-3)设置算法结束条件：或者计数k＞kmax；
(6-4)结束算法时mk+1即为最优化估计值；
(7)满足条件的mk+1为Gauss-Newton算法估计的电偶极子源位置，算法结束，完成定位。
2.根据权利要求1中所述的基于Gauss-Newton优化算法的水下三维空间被动电场定位方法，其特征在于，步骤(1)中，n电极接收阵列。
3.根据权利要求1中所述的基于Gauss-Newton优化算法的水下三维空间被动电场定位方法，其特征在于，步骤(5)中，f(m)在m0处展开的二阶泰勒级数形式为求f(m)梯度并舍去三阶和三阶以上的项后为
4.根据权利要求1中所述的基于Gauss-Newton优化算法的水下三维空间被动电场定位方法，其特征在于，步骤(6-3)中，算法结束条件
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