隨著自治水下機(jī)器人(Autonomous Underwater Vehicles,AUV)和水下無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用場合越來越復(fù)雜,AUV的供能問題以及傳感器的供能、數(shù)據(jù)傳輸問題一直備受關(guān)注。目前水面對接站通常采用一對一的形式為AUV進(jìn)行能量補(bǔ)給,這會間接影響AUV的任務(wù)進(jìn)度和效率,同時傳統(tǒng)的以金屬線纜方式為傳感器供能和回傳數(shù)據(jù)的方法也已經(jīng)不能滿足實(shí)際需求。磁耦合諧振式無線能量傳輸技術(shù)和近場通訊技術(shù)都是利用近場磁場耦合在收發(fā)結(jié)構(gòu)之間進(jìn)行能量交換,因此將二者結(jié)合成為解決能量和信息傳輸?shù)目蛇x方案。本文以等效電路和近場電磁場理論為基礎(chǔ),對無線能量傳輸技術(shù)和近場通訊技術(shù)進(jìn)行了研究,為目前存在的問題提供良好的解決方案。針對復(fù)雜水下環(huán)境中傳感器的能量供給和數(shù)據(jù)回傳問題,本文提出了兩種水下無線能量與信息同步傳輸結(jié)構(gòu)方案,方案中AUV作為電能的供電端和數(shù)據(jù)的接收端,傳感器作為電能的受電端和數(shù)據(jù)的發(fā)送端。為減小線圈角度偏轉(zhuǎn)對傳輸過程造成的影響,將兩組空間位置相互正交的線圈分別用于能量和信息傳輸,提出了一種三維形式的傳輸結(jié)構(gòu)。為減小線圈偏移對傳輸過程造成的影響,通過研究線圈之間水平間距與系統(tǒng)性能的關(guān)系,提...

【文章頁數(shù)】：70 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
第1章 緒論
    1.1 課題研究背景及意義
    1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀
        1.2.1 無線能量傳輸研究現(xiàn)狀
        1.2.2 水下無線能量傳輸技術(shù)研究現(xiàn)狀
        1.2.3 無線能量與信息同步傳輸技術(shù)研究現(xiàn)狀
        1.2.4 研究現(xiàn)狀綜述
    1.3 論文主要研究內(nèi)容
    1.4 論文結(jié)構(gòu)安排
第2章 無線能量傳輸基本原理
    2.1 引言
    2.2 物理原理
    2.3 諧振電路原理
        2.3.1 串聯(lián)諧振電路
        2.3.2 互感耦合電路
    2.4 網(wǎng)絡(luò)端口理論
        2.4.1 波參數(shù)理論
        2.4.2 系統(tǒng)指標(biāo)
    2.5 海水介質(zhì)模型
    2.6 基本原理的仿真驗(yàn)證
        2.6.1 線圈天線仿真
        2.6.2 單諧振體仿真
        2.6.3 理論驗(yàn)證仿真
        2.6.4 互感耦合模型驗(yàn)證仿真
    2.7 本章小結(jié)
第3章 水下無線能量傳輸結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化與分析
    3.1 引言
    3.2 水下供能與信息回傳場景
    3.3 三維水下無線能量與信息同步傳輸結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
        3.3.1 收發(fā)線圈角度偏轉(zhuǎn)對傳輸效果的影響
        3.3.2 雙發(fā)射線圈條件下的等效電路理論分析
        3.3.3 多發(fā)射線圈結(jié)構(gòu)的傳輸特性仿真分析
        3.3.4 傳輸結(jié)構(gòu)模型
        3.3.5 傳輸結(jié)構(gòu)模型的改進(jìn)
    3.4 陣列式水下無線能量與信息同步傳輸結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
        3.4.1 收發(fā)線圈水平偏移的仿真分析
        3.4.2 雙接收線圈共面條件下的傳輸特性仿真
        3.4.3 傳輸結(jié)構(gòu)模型
        3.4.4 應(yīng)用模型方案
    3.5 本章小結(jié)
第4章 立方形多向水下無線能量傳輸方法研究
    4.1 引言
    4.2 AUV的能量補(bǔ)給場景
    4.3 立方形多向無線能量傳輸方法
        4.3.1 立方形多向線圈結(jié)構(gòu)模型設(shè)計(jì)及評估
        4.3.2 線圈等效互感分析
        4.3.3 等效電路模型分析
    4.4 結(jié)構(gòu)模型仿真驗(yàn)證
        4.4.1 不同接收角度下的仿真分析
        4.4.2 與球形結(jié)構(gòu)仿真對比
        4.4.3 多接收線圈仿真分析
    4.5 本章小結(jié)
結(jié)論
參考文獻(xiàn)
攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的論文及其它成果
致謝



本文編號：3845635