水下目標(biāo)定位技術(shù)在水下機(jī)器人(Autonomous Underwater Vehicl,AUV)定位、潛水員定位、海底工程建設(shè)等領(lǐng)域具有很重要的意義。水下目標(biāo)電場定位技術(shù)能夠在海底地貌結(jié)構(gòu)復(fù)雜的區(qū)域、無光區(qū)域、水質(zhì)渾濁區(qū)域、有大型物體遮擋區(qū)域進(jìn)行有效的工作,不易受到多普勒效應(yīng)和多徑效應(yīng)的影響,且信道模型參數(shù)較少,信道模型相對簡單。水下目標(biāo)電場定位設(shè)備相對于水聲設(shè)備和水下光學(xué)定位設(shè)備成本更低。研究水下目標(biāo)電場定位技術(shù)具有一定的科學(xué)意義和實(shí)際應(yīng)用價值。本文主要研究內(nèi)容概括:1.根據(jù)優(yōu)化理論實(shí)現(xiàn)水下目標(biāo)電場定位,基本方法是根據(jù)電極陣列采集測量到的電壓信號來估計(jì)目標(biāo)的位置參量。建立了水下目標(biāo)電場定位正向模型。針對水下單一有源目標(biāo)的定位問題,基于鏡像原理和邊界元法建立了適用于近海面和淺海區(qū)域水下電偶極子源電場傳播正向模型�；谶吔缭ń⒘藛我唤饘倌繕�(biāo)和單一介電材料球目標(biāo)正向模型,將其應(yīng)用到水下目標(biāo)的主動電場定位場景中。給出了空間尺度發(fā)生線性變換后的正向模型所對應(yīng)的陣列流形形式。2.提出了基于行列式的多信號分類算法(Determinant-Multiple Signal Classificati...

【文章頁數(shù)】：145 頁

【學(xué)位級別】：博士

【文章目錄】：
摘要
abstract
第1章 緒論
    1.1 研究背景及意義
    1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀
        1.2.1 水下目標(biāo)電場定位模型
        1.2.2 水下目標(biāo)電場定位系統(tǒng)
        1.2.3 水下目標(biāo)電場定位算法
        1.2.4 電場定位系統(tǒng)的改進(jìn)方法
    1.3 論文主要研究內(nèi)容及章節(jié)安排
第2章 水下目標(biāo)電場定位基本理論
    2.1 邊界元法基本理論
        2.1.1 BEM計(jì)算方法
        2.1.2 理想導(dǎo)電材料邊界阻抗矩陣
        2.1.3 介電材料邊界阻抗矩陣
        2.1.4 場區(qū)電勢分布模型
    2.2 均勻電場中Rasnow模型
    2.3 無限大媒質(zhì)空間電場傳播模型
    2.4 幾種常見的電場定位算法
        2.4.1 MP-MUSIC算法
        2.4.2 信號子空間擬合定位算法
        2.4.3 廣義MUSIC類定位算法
    2.5 CMA-ES類快速搜索算法
        2.5.1 CMA-ES算法基本原理
        2.5.2 MA-ES算法基本理論
    2.6 本章小結(jié)
第3章 水下電場分布特性建模
    3.1 水下被動電場正向模型
        3.1.1 空氣—海水兩層媒質(zhì)電場正向模型
        3.1.2 空氣—海水—海底三層媒質(zhì)電場正向模型
    3.2 不同目標(biāo)影響下的主動電場正向模型
        3.2.1 金屬目標(biāo)
        3.2.2 介電材料目標(biāo)
    3.3 仿真結(jié)果與分析
        3.3.1 被動電場正向模型仿真
        3.3.2 主動電場正向模型仿真
    3.4 本章小結(jié)
第4章 水下目標(biāo)電場定位方法
    4.1 Det-MUSIC定位算法
    4.2 Det-MUSIC定位算法性能分析
        4.2.1 空間譜特性
        4.2.2 定位誤差分析
        4.2.3 運(yùn)算速度對比
        4.2.4 模型失配對定位算法的影響
    4.3 電極陣列設(shè)計(jì)
        4.3.1 被動電場定位電極陣列設(shè)計(jì)
        4.3.2 被動電場定位電極陣列性能分析
        4.3.3 主動電場定位電極陣列設(shè)計(jì)
        4.3.4 主動電場定位電極陣列性能分析
    4.4 實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證與分析
        4.4.1 被動電場定位實(shí)驗(yàn)
        4.4.2 主動電場定位實(shí)驗(yàn)
    4.5 本章小結(jié)
第5章 改進(jìn)型MA-ES目標(biāo)快速搜索算法
    5.1 改進(jìn)型MA-ES算法
        5.1.1 改進(jìn)型MA-ES算法的構(gòu)建
        5.1.2 改進(jìn)型MA-ES算法的實(shí)現(xiàn)流程
    5.2 算法性能分析
        5.2.1 優(yōu)化算法收斂特性分析
        5.2.2 優(yōu)化算法運(yùn)算性能分析
    5.3 本章小結(jié)
總結(jié)與展望
參考文獻(xiàn)
攻讀博士學(xué)位期間發(fā)表的論文和取得的科研成果
致謝



本文編號：3834128