本文關(guān)鍵詞：水下主動(dòng)電場(chǎng)定位系統(tǒng)二維空間定位特性及算法研究

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【摘要】：水下航行器在海洋資源探測(cè)任務(wù)中具有強(qiáng)大的用途,隨著開發(fā)探索的進(jìn)一步深入,其關(guān)鍵技術(shù)之一的水下局部環(huán)境終端導(dǎo)航技術(shù)面臨著越來越嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。源于仿生學(xué)的主動(dòng)電場(chǎng)定位技術(shù)受到越來越多的關(guān)注,弱電魚利用放電組織在身體周圍建立探測(cè)電場(chǎng),電場(chǎng)遇到有物體存在時(shí)發(fā)生畸變,該魚類通過遍布體表的羅倫氏壺腹感知器官接收微弱電場(chǎng)信息來對(duì)周圍物體定位識(shí)別。主動(dòng)發(fā)射電場(chǎng)并接收電場(chǎng)來實(shí)現(xiàn)物體定位的能力被稱為主動(dòng)電場(chǎng)定位。本文研究的主要內(nèi)容是物體一維二維空間主動(dòng)電場(chǎng)定位特性,利用水下主動(dòng)電場(chǎng)定位系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)平臺(tái),研究水體環(huán)境電導(dǎo)率、電場(chǎng)激勵(lì)信號(hào)頻率與幅值對(duì)不同材質(zhì)不同尺寸圓柱物體主動(dòng)電場(chǎng)定位特性的影響,在此定位特性的基礎(chǔ)上,設(shè)計(jì)了三種適用于本系統(tǒng)的物體定位搜索算法,最后在定位系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)上選擇不同的被測(cè)物體作了大量的驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)。本文得出的主要研究結(jié)論如下:1.接收到的畸變電場(chǎng)信號(hào)頻率始終與電場(chǎng)激勵(lì)信號(hào)頻率一致,通過FFT變換在頻域里分析畸變電場(chǎng)信號(hào),用主頻(電場(chǎng)激勵(lì)信號(hào)頻率)對(duì)應(yīng)幅值稱為特征幅值(P)A來表征物體主動(dòng)電場(chǎng)定位特性。2.物體的主動(dòng)電場(chǎng)定位特性呈現(xiàn)出“上凸”性或“下凹”性�！吧贤埂毙�:在物體所在位置取得的特征幅值(P)A最大;“下凹”性:在物體所在位置取得的特征幅值(P)A最小。3.物體定位特性具體表現(xiàn)為“上凸”性還是“下凹”性由其材質(zhì)和電場(chǎng)激勵(lì)信號(hào)頻率(頻率研究范圍為10Hz-1kHz)共同決定。不論頻率如何變化絕緣圓柱體的定位特性始終呈現(xiàn)出“上凸”性;對(duì)于導(dǎo)體圓柱體而言,頻率較小時(shí)其定位特性呈現(xiàn)出“上凸”性,當(dāng)頻率大于某個(gè)值后,其定位特性呈現(xiàn)出“下凹”性。4.物體一維二維空間定位特性對(duì)比實(shí)驗(yàn)表明:電場(chǎng)激勵(lì)信號(hào)幅值、水體環(huán)境電導(dǎo)率、物體的尺寸大小只會(huì)影響定位特性曲線中特征幅值(P)A的大小但不會(huì)影響定位特性的“凹凸”性和基本規(guī)律及變化趨勢(shì)。本文基于物體主動(dòng)電場(chǎng)定位特性規(guī)律設(shè)計(jì)了三種物體定位搜索算法并且在定位系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)上實(shí)現(xiàn)了對(duì)被測(cè)物體的定位搜索,驗(yàn)證了物體主動(dòng)電場(chǎng)定位特性實(shí)驗(yàn)結(jié)論的正確性,證明了模擬弱電魚生理機(jī)制搭建的水下主動(dòng)電場(chǎng)定位系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)用于物體定位搜索研究的可行性。
【關(guān)鍵詞】：水下主動(dòng)電場(chǎng)定位系統(tǒng) 定位特性 定位搜索算法
【學(xué)位授予單位】：電子科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：U666.1
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本文編號(hào)：874126