一种基于蝎子微振动定位机理的活动轨迹定位方法及系统.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN110097171A(43)申请公布日2019.08.06(21)申请号201910532786.4(22)申请日2019.06.19(71)申请人吉林大学地址130022吉林省长春市南关区人民大街5988号(72)发明人侯涛王柯韩志武刘富刘云张俊秋牛士超赵宇峰王跃桥(74)专利代理机构深圳市君胜知识产权代理事务所(普通合伙)44268代理人王永文朱阳波(51)Int.Cl.G06N3/02(2006.01)权利要求书3页说明书10页附图4页(54)发明名称一种基于蝎子微振动定位机理的活动轨迹定位方法及系统(57)摘要本发明公开了一种基于蝎子微振动定位机理的活动轨迹定位方法及系统，所述方法包括以下步骤：建立仿蝎子感觉神经元的一级神经元模型，将传感器接收到的振动信号转换为脉冲信号；建立仿蝎子突触的可塑性突触模型，根据脉冲信号得到突触电导；建立二级神经元模型，根据突触电导发射二级神经元脉冲估计振源方位。本发明模仿蝎子精准定位猎物，这一生物功能的定位技术。利用脉冲神经网络将到达不同接收器的振动信号进行联合编码，通过建立神经元之间的突触连接，实现神经元之间的信息传递，从而得到振源信号的方位信息。CN110097171ACN110097171A权利要求书1/3页1.一种基于蝎子微振动定位机理的活动轨迹定位方法，其特征在于，包括以下步骤：建立仿蝎子感觉神经元的一级神经元模型，将传感器接收到的振动信号转换为脉冲信号；建立仿蝎子突触的可塑性突触模型，根据脉冲信号得到突触电导；建立二级神经元模型，根据突触电导发射二级神经元脉冲估计振源方位。2.根据权利要求1所述的基于蝎子微振动定位机理的活动轨迹定位方法，其特征在于，所述建立仿蝎子感觉神经元的一级神经元模型，将传感器接收到的振动信号转换为脉冲信号，包括：根据蝎子体表生物感受器的分布确定神经元的偏好方向；计算传感器接收的振动信号的相位信息；根据相位信息得到脉冲发射强度函数；对振动信号建立若干个泊松神经元，并根据脉冲发射强度函数进行脉冲发射；根据脉冲发射概率得到服从泊松分布的泊松神经元脉冲队列。3.根据权利要求2所述的基于蝎子微振动定位机理的活动轨迹定位方法，其特征在于，所述相位信息为其中，yk(t)为第k个传感器在t时刻接收到的振动信号，k＝1,2,...,8；所述脉冲发射强度函数为λk(t)＝2πλ0p(θk(t))其中，λ0表示平均脉冲发射量，p(·)表示冯·米塞斯分布，α为分布集中参数，B0(α)为α的零阶修正贝塞尔函数；所述脉冲发射概率为Pk(t)＝λk(t)Δtexp(-λk(t)Δt)其中，Δt表示发送1个脉冲的时间段；所述泊松神经元脉冲队列为其中，m表示泊松神经元的数量，表示yk(t)的第l个泊松神经元的第j个脉冲的发射时间，表示yk(t)的第l个泊松神经元发射的脉冲队列的脉冲个数。4.根据权利要求3所述的基于蝎子微振动定位机理的活动轨迹定位方法，其特征在于，所述建立仿蝎子突触的可塑性突触模型，根据脉冲信号得到突触电导，包括：将第一脉冲队列作为兴奋输入和突触后脉冲，第二脉冲队列2CN110097171A权利要求书2/3页作为抑制输入和突触前脉冲，并建立第一脉冲队列的突触可塑性修正函数Mk(t)用于降低突触强度，建立第二脉冲队列的突触可塑性修正函数Q(t)用于增强突触强度，指数衰减为其中，表示k的反方向序号，τ-表示突触可塑性降低的时间常数，τ+表示突触可塑性增强的时间常数，Mk(t)表示第一脉冲队列的突触可塑性修正函数，Q(t)表示第二脉冲队列的突触可塑性修正函数，Q(t)具体为当t时刻突触接收到一个突触前脉冲，第一脉冲队列的突触可塑性修正函数Mk(t)减小A-，突触电导变化值ga增加Mk(t)gmax，若ga＜0，则将ga设置为0；当t时刻突触接收到一个突触后脉冲，第二脉冲队列的突触可塑性修正函数Q(t)增加A+，突触电导变化值ga增加Q(t)gmax，若ga＞gmax，则将ga设置为gmax，其中，gmax为ga的最大变化量；当兴奋突触接收到一个突触前脉冲时，兴奋突触电导gex(t)增加gmax；当抑制突触接收到一个突触前或突触后脉冲时，抑制突触电导gin(t)增加ga；当兴奋突触和抑制突触未接收信号时，兴奋突触电导gex(t)和抑制突触电导gin(t)均以指数形式衰减。5.根据权利要求4所述的基于蝎子微振动定位机理的活动轨迹定位方法，其特征在于，所述建立二级神经元模型，根据突触电导发射二级神经元脉冲估计振源方位，包括：根据突触电导计算LIF神经元的膜电势，当膜电势达到预设阈值时，LIF神经元发射脉冲，得到LIF神经元的脉冲队列；将膜电势下降到静息电势，重新开始累积膜电势；采用群向量编码进行定位得到振源