1.基于磁场传感信号机器学习的电流计算方法,应用于由巨磁阻传感器组成的圆形磁场传感器阵列测量系统中,其特征在于,包括如下步骤:步骤一、通过对长直导线周围产生的磁场矢量进行定量计算,得到通电长直导线磁场模型,其中,通电长直导线与传感器阵列平面xoy垂直;步骤二、基于所述通电长直导线磁场模型,获得数据样本,对数据样本进行预处理,获得训练集与测试集,其中,所述训练集与测试集均以电流位置作为输出,磁场强度作为输入;步骤三、基于所述训练集搭建MLP神经网络模型的结构,并采用BP算法,获得训练后的MLP神经网络模型;步骤四、利用所述测试集对训练后的MLP神经网络模型进行误差测试,获得已训练好的MLP神经网络模型;步骤五、利用已训练好的MLP神经网络模型进行电流计算,包括:对于圆形磁场传感器阵列测量系统中每个巨磁阻传感器,通过其两个方向上所测得的磁场数据计算出两个电流大小的预测值,所述预测值基于传感器磁场强度、传感器位置以及电流位置算得;取由圆形磁场传感器阵列测量系统中所有所述巨磁阻传感器计算得到的电流大小的预测值所组成的序列中位数作为电流大小的最终计算值。
2.如权利要求1所述的基于磁场传感信号机器学习的电流计算方法,其特征在于,所述步骤一具体包括:1.1、计算测量点到导线电流之间的距离r,公式表示为:其中:圆形传感器阵列所在的平面为xoy平面,传感器阵列的圆心为坐标系的原点,直线电流方向垂直于xoy平面,并与xoy平面相交于点(x s ,y s ,0),点(x i ,y i ,0)为任意位于该xoy平面上的测量点;1.2、根据安培环路定理和步骤1.1中的r值,计算该测量点对应的磁场强度H,公式表示为:上式中,H为测量点(x i ,y i ,0)处的磁场强度,I为导线电流的大小。
3.如权利要求2所述的基于磁场传感信号机器学习的电流计算方法,其特征在于,所述步骤二包括:对电流大小I进行归一化处理,则x s ,y s 两个参数与磁场强度H的映射关系如下:f(x s ,y s )→(H x1 ,H y1 …H xi ,H yi …H xN ,H yN )上式中,H x ,H y 分别为测量点处磁场强度在x、y两个方向上的分量表示,其中:上式中,H xi 表示测量点在x方向上的分量;H yi 表示测量点在y方向上的分量。
4.如权利要求3所述的基于磁场传感信号机器学习的电流计算方法,其特征在于,所述步骤二还包括:确定电流位置最大取值半径r smax ,在xoy平面中以r smax 为半径的圆内均匀和随机取值确定电流位置(x s ,y s ),根据几何关系得到每一个电流位置对应的磁场强度H。
5.如权利要求4所述的基于磁场传感信号机器学习的电流计算方法,其特征在于,所述步骤二还包括:对磁场强度进行最大值归一化,得到:上式中,H xi * 为H xi 最大值归一化后结果;H yi * 为H yi 最大值归一化后结果,其中:H xMax =max(H x1 …H xi …H xN )H yMax =max(H y1 …H yi …H yN )将Out=(x s ,y s )作为输出,In=(H x1 * ,H y1 * ...H xi * ,H yi * ...H xN * ,H yN * )作为输入,构建训练集和测试集。
6.如权利要求5所述的基于磁场传感信号机器学习的电流计算方法,其特征在于,所述训练集为基于xoy平面中以r smax 为半径的圆内均匀取值确定,测试集则为随机取值确定。
7.如权利要求6所述的基于磁场传感信号机器学习的电流计算方法,其特征在于,所述测试集为基于xoy平面中以r smax 为半径的圆内随机取值确定。
8.如权利要求7所述的基于磁场传感信号机器学习的电流计算方法,其特征在于,所述步骤三中基于所述训练集搭建MLP神经网络模型的结构包括:输入数据In (i) ∈R 2N ,N为传感器个数,输出数据Out (i) ∈R 2 ,设a i (j) 表示第j层中第i个神经元的输出,设Θ (j) 表示第j层到第j+1层权重矩阵,矩阵元素Θ pq (j) 表示第j层中第q个元素到第j+1层中第p个元素的连接权重。
9.如权利要求8所述的基于磁场传感信号机器学习的电流计算方法,其特征在于,所述步骤三中基于所述训练集搭建MLP神经网络模型的结构还包括:在每一层中加入元素a 0 (i) ,并在矩阵Θ (j) 中加入第0列,其中a 0 (i) 表示第i层中加入的偏置,大小设置为1。
10.如权利要求9所述的基于磁场传感信号机器学习的电流计算方法,其特征在于,所述步骤五包括:对于每一个传感器,通过其两个方向上所测得的磁场数据计算出两个电流大小的预测值Ipre i1 和Ipre i2 ,公式表示为:上式中,x spre ,y spre 表示经神经网络计算得出的电流位置;对于N个传感器组成的传感器阵列,共得到2N个电流大小预测值,记Ipre为该2N个值组成的序列;取序列Ipre的中位数作为电流大小的最终计算值。