利用矢量運(yùn)算及鏡像法推導(dǎo)了半無限大空間中電偶極子對(duì)海水中場(chǎng)點(diǎn)傳遞矩陣的表達(dá)式,定義了表征電場(chǎng)強(qiáng)度與電偶極矩之間線性變換關(guān)系的傳遞矩陣,并分析了傳遞矩陣的可逆性.據(jù)此提出了通過傳遞矩陣求逆得到半無限大海域中電偶極子場(chǎng)源參數(shù)的定位方法,并通過仿真算例驗(yàn)證了定位方法的可行性.結(jié)果表明:基于該方法利用半無限大海域中兩個(gè)測(cè)點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度可以對(duì)海水中的單電偶極子源進(jìn)行準(zhǔn)確定位,利用四個(gè)測(cè)點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度可以同時(shí)定位海水中的雙電偶極子源;該方法計(jì)算量小、計(jì)算速度快,經(jīng)過改造還可以用于未知分界面的定位. 

【文章來源】：華中科技大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版). 2020,48(11)北大核心EICSCD

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【部分圖文】：

半無限大海域中單電偶極子源定位方法示意圖

17.0，21.0)m，偶極矩為P=(50.0，10.0，5.0)Cm；在海水中布設(shè)電場(chǎng)強(qiáng)度探測(cè)器，探測(cè)點(diǎn)A和B分別位于(-10.0，15.0，98.0)m和(8.0，-5.0，80.0)m處，海水電導(dǎo)率σ1=4.0S/m．根據(jù)文獻(xiàn)[11]可計(jì)算得到該電偶極子源在A，B點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度，本研究用這種方式得到的電場(chǎng)強(qiáng)度計(jì)算值加上一定量的白噪聲后作為測(cè)量值，然后采用第3節(jié)的方法確定場(chǎng)源的位置及偶極矩，并將確定出來的場(chǎng)源參數(shù)與假設(shè)值進(jìn)行對(duì)比，以評(píng)判定位方法的可行性．采用如圖4所示流程框圖來完成具體的定位．為了更準(zhǔn)確表達(dá)定位方法的精度，本研究采用定位點(diǎn)與實(shí)際場(chǎng)源位置的絕對(duì)距離來描述定位誤差，絕對(duì)距離越小，定位精度越高．圖4半無限大海域中單電偶極子定位的流程框圖所加高斯白噪聲幅度采用信噪比來描述．以電場(chǎng)強(qiáng)度x分量為例，設(shè)計(jì)算值為Ex0，第i次加入的噪聲場(chǎng)強(qiáng)的幅度為Exni，加入噪聲后電場(chǎng)強(qiáng)度x分量為xx0xniEEE．多次加入Exni，其平均有效幅度為211lim()imxnxnimiEEm，則信噪比定義為SNR020lg(/)xxnSEE．分別在信噪比為80，70，60，40，30dB條件下，利用前述方法重復(fù)定位100次，可以得到單電偶極子源位置的定位結(jié)果．圖5所示為60dB時(shí)單電偶極子源的定位結(jié)果，計(jì)算位置的平均定位值0r與實(shí)際值0r的偏差δr0，以及電偶極矩平均值P見表1．圖5SSNR=60dB時(shí)單電偶極子源的定位結(jié)果由圖5和表1的數(shù)據(jù)可知：當(dāng)探測(cè)器所測(cè)電場(chǎng)強(qiáng)度信噪比大于70dB時(shí)，采用本文方法所得場(chǎng)源坐標(biāo)定位值與實(shí)際

·94·華中科技大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版）第48卷表1半無限大海域中單電偶極子源的定位結(jié)果r0/mSSNR/dB0r/mδr0/mP/(Cm)(15.0，17.0，21.0)80(15.00，17.00，21.00)0.01(49.99，10.00，5.00)(15.0，17.0，21.0)70(15.00，16.99，20.98)0.02(50.02，10.00，5.01)(15.0，17.0，21.0)60(14.98，17.01，21.04)0.05(49.94，9.99，4.98)(15.0，17.0，21.0)40(15.04，16.73，20.58)0.50(50.40，9.98，5.09)(15.0，17.0，21.0)30(14.41，16.14，22.54)1.86(48.35，9.32，4.47)差的最大值)．這說明若能比較準(zhǔn)確獲得電場(chǎng)強(qiáng)度的測(cè)量值(如SSNR＞40dB)，則可以利用本研究所述方法對(duì)半無限大海域中的單個(gè)電偶極子源進(jìn)行準(zhǔn)確定位，故第2節(jié)所述方法是可行的．4.2半無限大海域中雙電偶極子源定位仿真設(shè)海域中存在兩個(gè)電偶極子p1和p2，其位置矢量分別為ra=(21.0，17.0，15.0)m和rb=(-7.0，19.0，11.0)m，偶極矩分別為P1=(20.0，11.0，6.0)Cm和P2=(13.0，2.0，3.0)Cm．在海水中布設(shè)4個(gè)電場(chǎng)強(qiáng)度探測(cè)器，探測(cè)點(diǎn)A，B，C，D分別位于(-1.0，0.0，20.0)m，(2.0，0.0，20.0)m，(0.0，3.0，20.0)m，(0.0，-4.0，20.0)m處．同4.1節(jié)，仍取A，B，C，D點(diǎn)處電場(chǎng)強(qiáng)度的計(jì)算值加入一定量的白噪聲后作為測(cè)量值，然后采用本研究方法確定場(chǎng)源的位置及偶極矩，并將確定出來的場(chǎng)源參數(shù)與假設(shè)值進(jìn)行對(duì)比，評(píng)判定位方法的可行性．定位算法的流程與圖4類似．分別在信噪比為80，70，60，40dB條件?

【參考文獻(xiàn)】：
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