1.基于机械天线的矿用应急定位方法,其特征在于,包括:根据电磁场在空间的分布信息,通过测量基站测量煤矿井井下某点的磁感应强度或磁场强度,基于所述磁感应强度或磁场强度计算获得目标点的位置信息;获取电磁场在空间的分布信息的过程包括,通过旋转永磁式机械天线的永磁体在 平面内绕原点O 1 进行逆时针旋转,得到第一磁场分布公式:其中, 为剩余磁化强度,j为虚数单位, 为波数, 为空间中一点与原点的直线距离, 为所述直线距离与空间三维坐标系中 轴的夹角, 为所述直线距离在 平面内的投影与 轴的夹角, , , 为三个相互正交的方向矢量, 方向沿着 的方向, 为空间中一点到 轴的距离作圆,其中圆的切线方向,方向根据沿 轴的右手定则规定, 方向为 的方向。
2.根据权利要求1所述的基于机械天线的矿用应急定位方法,其特征在于,获取电磁场在空间的分布信息的过程还包括,由于频率极低,认为定位范围全部为近场通信,将第一磁场分布公式进行简化,获得第二磁场分布公式:其中, 为真空中的磁导率, 为磁偶极矩。
3.根据权利要求1所述的基于机械天线的矿用应急定位方法,其特征在于,通过测量基站测量煤矿井井下某点的磁感应强度或磁场强度的过程包括,通过以发信源为原点的坐标系 和以测量基站为原点的坐标系 ,在极坐标系的表示下,基于第二磁场分布公式,利用坐标系变换,由极坐标系 的三个方向的磁感应强度矢量 推导获得直角坐标系 的三个方向的磁感应强度矢量 。
4.根据权利要求3所述的基于机械天线的矿用应急定位方法,其特征在于,所述直角坐标系 的三个方向的磁感应强度矢量 表达式为:其中, 为真空中的磁导率, 为磁偶极矩。
5.根据权利要求1所述的基于机械天线的矿用应急定位方法,其特征在于,基于所述磁感应强度或磁场强度计算获得目标点的位置信息的过程包括,利用磁通门计测量动态磁场的磁感应强度,获得磁通门计测量数据 以及磁通门计有效测量数据 ;根据所述磁通门计测量数据 以及磁通门计有效测量数据 ,基于粒子群优化算法计算获得获得目标点的位置信息。
6.根据权利要求5所述的基于机械天线的矿用应急定位方法,其特征在于,所述磁通门计有效测量数据 的计算表达式为:其中, 为磁通门计测量得到沿x轴方向的感应强度, 为磁通门计测量得到沿y轴方向的感应强度, 为磁通门计测量得到沿z轴方向的感应强度,V为旋转永磁体体积。
7.根据权利要求5所述的基于机械天线的矿用应急定位方法,其特征在于,根据所述磁通门计测量数据 以及磁通门计有效测量数据 ,基于粒子群优化算法计算获得获得目标点的位置信息的过程包括,基于粒子群优化算法初始化随机粒子,通过更新粒子的速度和位置迭代获得最优估计解,在每一次迭代过程中,粒子通过自己找到的第一最优估计解和整个粒子群当前的第二最优估计解来进行更新。
8.根据权利要求7所述的基于机械天线的矿用应急定位方法,其特征在于,粒子通过自己找到的第一最优估计解和整个粒子群当前的第二最优估计解来进行更新的过程包括,基于D维的搜索空间和由n个粒子组成的一个群落,每个粒子表示为一个D维向量x i =(x i1 ,x i2 ,...x iD ),i=1,2,...n,每个粒子对应的D维速度向量v i =(v i1 ,v i2 ,...v iD ),i=1,2,...n;粒子i的当前最优估计解为P best =(P i1 ,P i2 ,...P iD ),i=1,2,...n,整个粒子群当前找到的最优估计解为g best =(P g1 ,P g2 ,...P gD );其中,更新粒子的速度和位置时的表达式为:其中, 和 为学习因子,学习因子决定了粒子本身和其他粒子对该粒子的影响;w为惯性因子, 和 为(0,1)范围内的随机数, ,i=1,2,...n是粒子在第k次更新或迭代时的速度,k=1,2,...m。