基于主動電場定位的水下終端對接目標定位研究.pdf

1、水下航行器是人類探索海洋的重要工具，水下終端對接技術(shù)極大地提高了水下航行器的工作效率，對于水下終端對接來說，其技術(shù)難點之一便在于如何實現(xiàn)終端對接時的定位導航。本文以基于主動電場定位的水下終端對接目標定位為研究課題，通過模擬弱電魚建立主動電場定位系統(tǒng)實驗平臺，研究不同材質(zhì)對接目標的水下主動電場響應(yīng)特性，并在此基礎(chǔ)之上設(shè)計出了基于局部粒子群優(yōu)化(LPSO)的水下終端對接目標定位算法，最后，本文分別從仿真和實驗兩個角度論證了該算法的可行性和有

2、效性，成功實現(xiàn)了系統(tǒng)的水下終端對接目標定位功能。本文的研究工作主要為以下幾點：
　　1.總結(jié)現(xiàn)階段水下終端對接目標定位導航方法的優(yōu)勢和不足，針對昏暗、渾濁的水下工作環(huán)境，提出了一種基于主動電場定位的水下終端對接目標定位方法。
　　2.結(jié)合電磁場基本理論分析了弱電魚的主動電場定位機制，從而建立了由電偶極子和接收電極構(gòu)成的主動電場定位系統(tǒng)簡化模型，并搭建出完整的主動電場定位系統(tǒng)實驗平臺。
　　3.提出了兩種水下主動電場響應(yīng)

3、信號數(shù)據(jù)處理方法，分別為時域的參數(shù)提取法和頻域的快速傅里葉變換及頻率索引法，由于后者能夠有效的避免外界因素干擾，獲得更為穩(wěn)定的結(jié)果，故將其確定為本系統(tǒng)的數(shù)據(jù)處理方法。
　　4.通過頻域數(shù)據(jù)處理方法處理二維空間內(nèi)不同材質(zhì)對接目標的水下主動電場響應(yīng)信號，構(gòu)建分析模型，研究表明：1)主動電場響應(yīng)特性3D圖像具有多個極值；2)鋁、鐵等金屬對接目標與有機玻璃等絕緣體對接目標的主動電場響應(yīng)特性3D圖像具有不同的變化趨勢和極值分布。