j) (3)
[0023] 其中，j是解向量的維數(shù)，j G {1，2, 3} ;k G {1，2，…，s}，k是隨機(jī)選取的，且必 須不等于i 為新蜜源的位置；為隨機(jī)數(shù)，取值范圍為[-1，1]。
[0024] 引領(lǐng)蜂進(jìn)行位置更新后，根據(jù)新蜜源的收益率來(lái)做出最優(yōu)選擇。若新蜜源的收益 率高于原蜜源時(shí)，用新蜜源位置代替原位置；否則仍保持對(duì)原蜜源的開采。收益率即為方位 跟蹤目標(biāo)函數(shù)e (A)的函數(shù)值。如以下公式所示：
[0026] 當(dāng)引領(lǐng)蜂完成搜索后，跟隨蜂按照輪盤賭的方式選擇蜜源，跟隨蜂選擇蜜源的概 率值由以下公式所示：
[0029]其中，Ht(Ai)為第i個(gè)解的適應(yīng)度。
[0030] 跟隨蜂在蜜源附近搜索，產(chǎn)生新的蜜源位置，按公式（3)所示。
[0031] 當(dāng)某個(gè)蜜源位置經(jīng)過(guò)Limit次循環(huán)后仍沒(méi)有得到改善，并且該蜜源的收益率又不 是當(dāng)前最優(yōu)，則此蜜源被放棄，同時(shí)與此蜜源對(duì)應(yīng)的跟隨蜂轉(zhuǎn)換為偵察蜂，根據(jù)以下公式重 新隨機(jī)初始化蜜源位置，取代被放棄的蜜源位置：
[0032] Aj=AlllinWrand(0, I). (AnJ-AnJ) (7)
[0033]為了使標(biāo)準(zhǔn)人工蜂群優(yōu)化算法避免出現(xiàn)過(guò)早收斂陷入局部極值和停滯現(xiàn)象的發(fā) 生，且提高算法的收斂速度，對(duì)其進(jìn)行了改進(jìn)。主要從如下兩方面著手：一方面，改進(jìn)了人工 蜂群算法的初始解的生成方式，引入混沌序列使初始解的生成具有多樣性；另一方面，改進(jìn) 了人工蜂群算法的選擇策略，采用排序式選擇策略，避免了過(guò)早陷入局部極值，達(dá)到更好的 搜索效果。
[0034] 人工蜂群算法中的初始解即對(duì)應(yīng)著初始的蜜源位置，每個(gè)引領(lǐng)蜂都根據(jù)先驗(yàn)知識(shí) 在蜜源附近進(jìn)行搜索，產(chǎn)生一個(gè)新的位置。初始解的合理與否，很大程度上影響了算法的性 能。因此引入了 logistic混沌序列法，使生成的初始解具有多樣性、遍歷性良好、較均勻地 分布在整個(gè)搜索空間。
[0035] 采用下式產(chǎn)生混沌序列{ Xn }:
[0036] xn+1=li . xn. (I-Xn) (8)
[0037]式中，U取值為 4，Xn E(0，1)。
[0038] 給定3個(gè)不同的初值，可產(chǎn)生3個(gè)數(shù)值不同的序列，分別記為Ixn 1K {xn2}、{xn3}。 從序列的第500項(xiàng)開始取值，并且為了使生成的混沌序列分布在解空間，采用如下歸一化 處理：
[0039] Aij=IjIXs00+;^. (Uj-Ij) (9)
[0040] i為初始解的標(biāo)號(hào)，iG{1，2,…，s}，s為初始解的總數(shù)目；j為解的維數(shù)，jG{1， 2, 3} ;^和Ui分別表示解的第j維變量的取值下界和上界。由此可生成初始解化。
[0041] 在選擇策略上，輪盤賭的選擇方式，造成跟隨蜂過(guò)早地放棄了適應(yīng)度函數(shù)較差的 解，由此可能造成過(guò)早收斂、陷入局部極值。
[0042] 由于方位跟蹤目標(biāo)函數(shù)的復(fù)雜性，全局最優(yōu)點(diǎn)的周圍可能被適應(yīng)度值較差的點(diǎn)包 圍，只有在早期選擇到這些點(diǎn)，并在這些點(diǎn)附近進(jìn)行搜索，才有可能搜索到全局最優(yōu)點(diǎn)；否 則算法在早期就放棄了對(duì)這些適應(yīng)度較差的點(diǎn)的搜索，可能陷入局部極值。為了使適應(yīng)度 較差的蜜源位置在算法的早期也能有較大的概率被選中，對(duì)標(biāo)準(zhǔn)蜂群算法的選擇策略進(jìn)行 了改進(jìn)：根據(jù)各個(gè)蜜源位置的適應(yīng)度值進(jìn)行排序，根據(jù)排序的序號(hào)計(jì)算被跟隨蜂選擇的概 率，排序越靠前被選擇的概率越大，因此選擇概率僅與序號(hào)有關(guān)，與適應(yīng)度函數(shù)值不直接成 比例，避免了由于適應(yīng)度函數(shù)數(shù)值差別較大，造成選擇概率兩級(jí)分化，從而導(dǎo)致適應(yīng)度較差 的蜜源位置在早期就被放棄的現(xiàn)象。
[0043] 首先，將各蜜源位置對(duì)應(yīng)的適應(yīng)值函數(shù)值進(jìn)行排序，其中右下標(biāo)表示了各蜜源位 置的適應(yīng)值函數(shù)在所有適應(yīng)值函數(shù)從大到小排序后的序號(hào)，s表示蜜源位置的總數(shù)目：
[0044] Spe2^-Oes(IO)
[0045] 若某個(gè)蜜源位置Ai對(duì)應(yīng)的適應(yīng)值函數(shù)值在序列中的序號(hào)為n，則其對(duì)應(yīng)的選擇概 率為：
[0047] 綜上所述，排序選擇的混沌蜂群算法的程序步驟設(shè)計(jì)如下：
[0048]1)參數(shù)初始化。設(shè)置引領(lǐng)蜂的個(gè)數(shù)、跟隨蜂的個(gè)數(shù)、Limit的值、控制精度e、 允許的最大迭代次數(shù)max，并根據(jù)混沌算子產(chǎn)生初始蜜源的位置。第i個(gè)蜜源位置記為 Ai- (An，Ai2, Ai3)。
[0049] 2)計(jì)算各蜜源位置的適應(yīng)度值e (Ai)。
[0050] 3)每個(gè)引領(lǐng)蜂對(duì)應(yīng)一個(gè)蜜源位置，根據(jù)式（3)進(jìn)行位置更新，并計(jì)算新位置的適 應(yīng)度。
[0051] 4)引領(lǐng)蜂采用個(gè)體貪婪法則，選擇或放棄新位置。
[0052] 5)將引領(lǐng)蜂儲(chǔ)存的蜜源位置的適應(yīng)度函數(shù)從大到小進(jìn)行排序，按照排序法計(jì)算選 擇概率，跟隨蜂根據(jù)選擇概率選擇蜜源位置。
[0053] 6)跟隨蜂根據(jù)式（3)進(jìn)行位置更新，并計(jì)算新位置的適應(yīng)度。
[0054] 7)采用貪婪法則，選擇或放棄新位置。
[0055] 8)判斷是否有經(jīng)過(guò)limit次迭代無(wú)改善而需要放棄的解，若有，則產(chǎn)生新的解取 代之。
[0056] 9)存儲(chǔ)適應(yīng)度值最好的蜜源位置，判斷最好適應(yīng)值是否小于6，且是否達(dá)到允許的 迭代次數(shù)max。若兩者都不滿足，則直接跳轉(zhuǎn)至步3)，繼續(xù)進(jìn)行尋優(yōu)。若小于e，則輸出蜂群 算法當(dāng)前最好的蜜源位置，即為尋優(yōu)得到的目標(biāo)物位置。若已達(dá)到允許的迭代次數(shù)max，則 輸出"已達(dá)到最大迭代次數(shù)！"。
[0057] 本發(fā)明的傾角式磁跟蹤系統(tǒng)具有以下的優(yōu)點(diǎn)和特點(diǎn)：
[0058] 1、磁場(chǎng)發(fā)生器僅由單個(gè)勵(lì)磁線圈組成，磁場(chǎng)發(fā)生器不需要分時(shí)激磁的時(shí)序控制電 路。由此減小了磁場(chǎng)發(fā)生器的體積和功耗，縮減了每輪跟蹤的采樣數(shù)據(jù)量和采樣時(shí)間，縮短 了信號(hào)的接收處理時(shí)間，提高了跟蹤的實(shí)時(shí)性。
[0059] 2、采用傾角傳感與磁場(chǎng)傳感相結(jié)合的方式跟蹤電子膠囊。傾角傳感方式的引入， 減少了磁場(chǎng)逆問(wèn)題求解的未知量個(gè)數(shù)，縮短了求解時(shí)間，提高了定位精度。
[0060] 3、數(shù)據(jù)處理平臺(tái)的軟件算法，采用了改進(jìn)式人工蜂群算法對(duì)方位信息的非線性方 程組進(jìn)行求解，提高了求解速度和求解精度。
【附圖說(shuō)明】
[0061] 圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)框圖。
[0062] 圖2是坐標(biāo)旋轉(zhuǎn)示意圖。
[0063] 圖3是傾角式無(wú)線磁傳感模塊的結(jié)構(gòu)框圖。
【具體實(shí)施方式】
[0064] 參見圖1，本發(fā)明消化道目標(biāo)物的無(wú)線跟蹤裝置，包括設(shè)置在體外的磁場(chǎng)發(fā)生器 1、無(wú)線數(shù)據(jù)收發(fā)模塊2和數(shù)據(jù)處理平臺(tái)3,以及設(shè)置在吞咽式電子膠囊上的傾角式無(wú)線磁 傳感模塊4 ;傾角式無(wú)線磁傳感模塊與無(wú)線數(shù)據(jù)收發(fā)模塊無(wú)線通信相連，無(wú)線數(shù)據(jù)收發(fā)模 塊分別與磁場(chǎng)發(fā)生器、數(shù)據(jù)處理平臺(tái)通信相連。
[0065] 參見圖3,本發(fā)明中的傾角式無(wú)線磁傳感模塊4主要包括傾角傳感子模塊41、磁傳 感子模塊42和無(wú)線數(shù)據(jù)發(fā)送子模塊43,傾角傳感子模塊和磁傳感子模塊的輸出分別連接 無(wú)線數(shù)據(jù)發(fā)送子模塊。其中，傾角傳感子模塊41由加速度傳感器411和信號(hào)調(diào)理電路412 組成，加速度傳感器的輸出連接信號(hào)調(diào)理電路，信號(hào)調(diào)理電路的輸出連接無(wú)線數(shù)據(jù)發(fā)送子 模塊。磁傳感子模塊42包括信號(hào)控制電路421、三軸磁傳感