多电极水下电场定位技术研究

发布时间：2021-02-20 01:49

　　21世纪被誉为海洋的世纪,随着海洋探索研究的不断深入,水下定位技术作为重要的科研方向深受各国学者重视。水下电场定位可以在视觉无效、水体昏暗浑浊、机械背景噪声较大等复杂水文情况下应用,具有隐蔽性好、系统硬件设备简单等优势,是一种新颖的水下定位技术。本文针对多电极水下电场定位技术展开研究,主要包括水下电场定位理论分析、多电极水下电场定位算法研究以及多电极水下电场定位实验硬件平台的设计与搭建三个方面。首先本文对水下定位技术的科研意义和必要性进行了阐述,对国内外水下电场定位技术的发展和现状进行了说明。从理论分析出发,研究了二维和三维场景下水下电场定位的有关理论,针对不同的定位场景建立了不同的数学模型并提出了对应的定位方法,对多电极水下电场定位技术激励信号波形和频率的选取进行了探讨分析。针对二维多电极水下定位场景,本文提出了基于余弦相似性度量的LUT算法,并对算法在不同电极配置下定位性能进行了进一步研究。采用分区索引和多步搜索操作对算法进行了计算优化,定位速度相对于初始算法提高了近19倍。针对三维多电极水下定位场景,采用了线性参数与非线性参数分离方法,引入子空间扫描算法有效降低了三维水下目标定位... 

【文章来源】：哈尔滨工程大学黑龙江省 211工程院校

【文章页数】：82 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

正弦信号波形图

图 2.6 正弦信号波形图 图 2.7 正弦信号频谱图2.3.2 定位激励信号频率选取由周期信号在良导体中的相关传播理论可知，周期信号在良导体中的传播符合波方程，式(2-30)、式(2-31)所示为一般的波动方程[38]：222E EEt t + (2-3222H HHt t + (2-3式中： ----- 电导率 ----- 磁导率 ----- 介电常数导电媒质中的总电流包括传导电流和位移电流。在 的情况下，可将导电质视为良导体，其中电导率为 4 S /m的海水在 8MHz 以下均可视作为良导体。波动方

图 3.2 电极配置示意图表 3.1 测量电极位置信息表 1 2 3 4 5 6 7 8 ] 50 35.35 0 -35.35 -50 -35.35 0 35.35 ] 0 -35.35 -50 -35.35 0 35.35 50 35.35 表 3.2 不同定位方法对比表定位方法 欧式距离 切比雪夫距离 曼哈顿距离 余弦距离误差[cm] 0.045 0.054 0.047 0.045度误差[°] 0.072 0.073 0.095 0.074速度[点/秒] 33.36 24.97 30.46 61.76 3.2 中可以看出在设定条件下点乘方法搜索速度最快，每秒可以定位欧式距离方法和曼哈顿距离方法分别只能定位 33.36 个位置和 30.46距离方法搜索速度最慢，每秒仅能搜索 24.97 个位置。而几种定位方度误差差别不大。在定位精度相差不大的情况下，基于余弦距离度量位时间内能搜索能多的位置，在速度性能上明显优于其他几种方式。


本文编号：3042038