物體形狀及電場頻率特征對主動電場定位系統(tǒng)影響研究.pdf

1、眾所周知，地球表面大部分面積都是海洋，并且海洋中蘊(yùn)含著人類生活生產(chǎn)所需要的各種資源。因此，探索海洋是一個(gè)十分重要的議題，而研究開發(fā)新的探索技術(shù)又是探索海洋的核心方向，特別是現(xiàn)在傳統(tǒng)的導(dǎo)航方法在對深海進(jìn)行探測的過程中又遇見了技術(shù)瓶頸，亟待尋求解決當(dāng)前技術(shù)困境的方法。基于水下主動電場定位技術(shù)對水下物體進(jìn)行探測定位是一項(xiàng)新的水下探測技術(shù)，它有望突破傳統(tǒng)導(dǎo)航方法的瓶頸。這項(xiàng)技術(shù)源于生物學(xué)家對弱電魚的研究，生物學(xué)家發(fā)現(xiàn)：一些弱電魚自身擁有獨(dú)特的器

2、官，其中一種器官可以放電并在身體周圍產(chǎn)生電場，而另一種器官又能接收身體周圍的電場，并將接收到的電場信號傳輸?shù)酱竽X進(jìn)行處理，從而達(dá)到對周圍環(huán)境感知的目的。雖然主動電場定位技術(shù)的研究還處于起步狀態(tài)，但是這種技術(shù)具有獨(dú)特的優(yōu)勢，例如結(jié)構(gòu)簡單，能耗低，對周邊環(huán)境狀況要求低等，因而很多科學(xué)家逐漸開始關(guān)注它。
　　本文依托水下主動電場定位原理，利用現(xiàn)有的主動電場定位實(shí)驗(yàn)平臺，重點(diǎn)研究了被定位物體的幾何特征和探測電場的頻率特征對水下主動電場定位

3、系統(tǒng)的影響。實(shí)驗(yàn)中采用掃頻的方式對被定位物體進(jìn)行探測，實(shí)驗(yàn)中使用不同頻率特征的激勵信號和不同形狀及材質(zhì)的被定位物體進(jìn)行大量的定位特性實(shí)驗(yàn)，通過使用專業(yè)的信號分析工具和設(shè)計(jì)的分析算法對實(shí)驗(yàn)中獲得的大量實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，最后得到了以下結(jié)論：
　　1．實(shí)驗(yàn)環(huán)境和實(shí)驗(yàn)方法相同的情況下，當(dāng)被定位物體的體積相近而幾何形狀不同時(shí)，幾何形狀會對水下主動電場定位系統(tǒng)的頻率轉(zhuǎn)折點(diǎn)產(chǎn)生較大影響；
　　2．當(dāng)被定位物體的材料為塑料時(shí)，無論它的幾何形

4、狀如何改變，利用短時(shí)傅里葉變換后得到的聯(lián)合時(shí)頻分布譜圖都呈現(xiàn)出向上凸起的趨勢，水下主動電場定位系統(tǒng)都不會出現(xiàn)探測死區(qū)現(xiàn)象；
　　3.當(dāng)實(shí)驗(yàn)環(huán)境不變時(shí)，當(dāng)被定位物體的形狀和材料相同時(shí)，通過改變激勵信號的頻率特征，會對水下主動電場定位系統(tǒng)的探測死區(qū)和頻率轉(zhuǎn)折點(diǎn)產(chǎn)生較大影響。
　　最后根據(jù)激勵信號的頻率特征對水下主動電場定位系統(tǒng)影響的研究結(jié)果，我對定位系統(tǒng)的定位和被定位物體的屬性判斷算法進(jìn)行了改進(jìn)，使算法步驟得到了簡化，并提高了算