基于UWOC的扫描和定位关键技术研究

发布时间：2022-12-08 22:56

　　现代陆地通信技术已十分成熟,而水下通信技术的发展空间更大。实现稳定的水下通信的前提是明确通信双方的位置信息,因此定位系统对于水下通信的发展至关重要。考虑到水流的侵蚀作用,水下通信技术多是基于无线技术发展前进,在多种多样的水下无线通信技术中,水声通信和光学通信是两个主要分支。水声通信技术发展比较成熟,但是随着人们对海洋资源勘探力度的不断加大,对海洋资源需求的不断增加,水声通信的低码率、窄带宽特点已经不能够满足人们的需求。和水声通信相比,水下光通信具有信道容量大、抗干扰能力强等特点,因此水下激光通信成为了当下极具发展潜力的研究方向。但是,由于水下环境操作的困难性,目前对于水下通信的研究多集中于信道特征分析上,对于水下光学定位的研究较少。本文在现代光学传播理论模型的基础上搭建出一个水下激光扫描和定位的系统,用以探索水下油气管道发生泄漏的精确位置。论文所做的工作及创新体现在三个方面。首先,通过合理布置水下节点搭建水下锚节点网络结构,在传统水下光束分布模型的基础上结合水质影响因素和接收端检测门限因素提出改良的水下光束分布特征模型,在传统二维水流模型的基础上结合对锚节点的受力分析提出符合水下场景的... 

【文章页数】：77 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
abstract
缩略词表
主要符号表
第一章 绪论
    1.1 研究工作的背景与意义
        1.1.1 课题研究背景
        1.1.2 课题研究意义
    1.2 国内外研究历史与现状
        1.2.1 激光通信技术研究历史与现状
        1.2.2 扫描技术研究历史与现状
        1.2.3 定位技术研究历史与现状
    1.3 本文的主要贡献与创新
    1.4 本论文的结构安排
第二章 理论基础
    2.1 水下激光特性理论基础
        2.1.1 激光发射模型
        2.1.2 水下信道特征
        2.1.3 水流模型
    2.2 扫描理论基础
        2.2.1 扫描性能评价指标
        2.2.2 常见的扫描方式
    2.3 定位理论基础
        2.3.1 定位性能评价指标
        2.3.2 水下激光定位蒙特卡罗仿真
    2.4 本章小结
第三章 系统描述与环境搭建
    3.1 系统描述
    3.2 系统环境模型
        3.2.1 改良水下光束分布特征模型
        3.2.2 改良受限节点三维动态水流模型
    3.3 本章小结
第四章 水下激光扫描研究
    4.1 扫描方案设计
    4.2 扫描捕获时间和捕获概率的理论计算
        4.2.1 捕获时间的理论计算
        4.2.2 捕获概率的理论计算
    4.3 仿真结果分析
        4.3.1 仿真方法和参数设置
        4.3.2 实验结果分析
    4.4 本章小结
第五章 水下激光定位研究
    5.1 定位方案设计
        5.1.1 基于光束分布函数的水下方案设计
        5.1.2 基于接收光强的水下节点定位方案
        5.1.3 基于神经网络的水下节点定位方案
        5.1.4 基于广义最小二乘法的水下节点定位方案
    5.2 定位精度计算
    5.3 仿真结果分析
    5.4 本章小结
第六章 全文总结与展望
    6.1 全文总结
    6.2 后续工作展望
致谢
参考文献
攻读硕士学位期间取得的成果



本文编号：3714292