水下主动电场定位系统二维空间定位特性及算法研究

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1、１巧《為於挪ＩＮＡＵＮＩＶＥＲＳＬＥＣＴＲＯＮＩＣＳＣＩＥＮＣＥＡＮＤＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹＯＦＣＨＩＴＹＯＦＥ？ｉ＇巧硕±学位论文ＭＡＳＴＥＲＴＨＥＳＩＳｉ１４论文题目水下主动电场轰甚系统二维空间定位特性及算法妍究ａ－Ｍ学科专业检测技术与自动化装置＊学号２０１２２１０７０３０７作者姓名雍涛＿＿指导教师彭杰钢副賺一独剑性声明本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。据我所知，除了文中特别加标注和致谢的地方外，论

2、文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得电子科技大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示谢意。松年一作者签名；秦為日期；＞４月＞７＾论文使用授权本学位论文作者完全了解电子科技大学有关保留、使用学位论文的规定，有权保留并向国家有关部口或机构送交论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅。本人授权电子科技大学可将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索、缩印或扫描，可Ｗ采巧影印等复制手段保存、汇编学位论文。（保密的学位论文在解

3、密后应遵守此规定）作者签名＝导师签名分类号密级注1UDC学位论文水下主动电场定位系统二维空间定位特性及算法研究（题名和副题名）雍涛（作者姓名）指导教师彭杰钢副教授电子科技大学成都（姓名、职称、单位名称）申请学位级别硕士学科专业检测技术与自动化装置提交论文日期2015.05.14论文答辩日期2015.05.18学位授予单位和日期电子科技大学2015年6月答辩委员会主席赵辉副教授评阅人金卫副教授谢永乐教授注1：注明《国际十进分类法UDC》的类号。RESEARCHONTHEELECTRICALLOCATIONCHARACTERISTICINTWO-DIMENSIO

4、NALSPACEANDTHEPOSITIONINGALGORITHMOFUNDERWATERACTIVEELECTROLOCATIONSYSTEMAMasterDissertationSubmittedtoUniversityofElectronicScienceandTechnologyofChinaMajor:DetectionTechnologyandAutomaticEngineeringAuthor:YongTaoAdvisor:AssociateProf.PengJiegangSchool:SchoolofAutomationEngineering摘要摘

5、要水下航行器在海洋资源探测任务中具有强大的用途，随着开发探索的进一步深入，其关键技术之一的水下局部环境终端导航技术面临着越来越严峻的挑战。源于仿生学的主动电场定位技术受到越来越多的关注，弱电鱼利用放电组织在身体周围建立探测电场，电场遇到有物体存在时发生畸变，该鱼类通过遍布体表的罗伦氏壶腹感知器官接收微弱电场信息来对周围物体定位识别。主动发射电场并接收电场来实现物体定位的能力被称为主动电场定位。本文研究的主要内容是物体一维二维空间主动电场定位特性，利用水下主动电场定位系统实验平台，研究水体环境电导率、电场激励信号频率与幅值对不同材质不同尺寸圆柱物体主动电场定位特性的影

6、响，在此定位特性的基础上，设计了三种适用于本系统的物体定位搜索算法，最后在定位系统实验平台上选择不同的被测物体作了大量的验证实验。本文得出的主要研究结论如下：1.接收到的畸变电场信号频率始终与电场激励信号频率一致，通过FFT变换在频域里分析畸变电场信号，用主频（电场激励信号频率）对应幅值称为特征幅值A(P)来表征物体主动电场定位特性。2.物体的主动电场定位特性呈现出“上凸”性或“下凹”性。“上凸”性：在物体所在位置取得的特征幅值A(P)最大；“下凹”性：在物体所在位置取得的特征幅值A(P)最小。3.物体定位特性具体表现为“上凸”性还是“下凹”性由其材质和电场激励信号

7、频率(频率研究范围为10Hz-1kHz)共同决定。不论频率如何变化绝缘圆柱体的定位特性始终呈现出“上凸”性；对于导体圆柱体而言，频率较小时其定位特性呈现出“上凸”性，当频率大于某个值后，其定位特性呈现出“下凹”性。4.物体一维二维空间定位特性对比实验表明：电场激励信号幅值、水体环境电导率、物体的尺寸大小只会影响定位特性曲线中特征幅值A的大小但不会影响(P)定位特性的“凹凸”性和基本规律及变化趋势。本文基于物体主动电场定位特性规律设计了三种物体定位搜索算法并且在定位系统实验平台上实现了对被测物体的定位搜索，验证了物体主动电场定位特性实验结论的正确性，证明了模拟弱电