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基于主动电场定位的水下终端对接目标定位研究
| 论文题名： | 基于主动电场定位的水下终端对接目标定位研究 |
| 关键词： | 主动电场定位;水下航行器;目标定位;Matlab仿真;数据处理 |
| 摘要： | 水下航行器是人类探索海洋的重要工具，水下终端对接技术极大地提高了水下航行器的工作效率，对于水下终端对接来说，其技术难点之一便在于如何实现终端对接时的定位导航。本文以基于主动电场定位的水下终端对接目标定位为研究课题，通过模拟弱电鱼建立主动电场定位系统实验平台，研究不同材质对接目标的水下主动电场响应特性，并在此基础之上设计出了基于局部粒子群优化(LPSO)的水下终端对接目标定位算法，最后，本文分别从仿真和实验两个角度论证了该算法的可行性和有效性，成功实现了系统的水下终端对接目标定位功能。本文的研究工作主要为以下几点： 1.总结现阶段水下终端对接目标定位导航方法的优势和不足，针对昏暗、浑浊的水下工作环境，提出了一种基于主动电场定位的水下终端对接目标定位方法。 2.结合电磁场基本理论分析了弱电鱼的主动电场定位机制，从而建立了由电偶极子和接收电极构成的主动电场定位系统简化模型，并搭建出完整的主动电场定位系统实验平台。 3.提出了两种水下主动电场响应信号数据处理方法，分别为时域的参数提取法和频域的快速傅里叶变换及频率索引法，由于后者能够有效的避免外界因素干扰，获得更为稳定的结果，故将其确定为本系统的数据处理方法。 4.通过频域数据处理方法处理二维空间内不同材质对接目标的水下主动电场响应信号，构建分析模型，研究表明：1)主动电场响应特性3D图像具有多个极值；2)铝、铁等金属对接目标与有机玻璃等绝缘体对接目标的主动电场响应特性3D图像具有不同的变化趋势和极值分布。 5.为了实现本系统的终端对接目标定位功能，依据不同材质对接目标的主动电场响应特性规律，设计出基于LPSO的水下主动电场终端对接目标定位算法，并先后从Matlab仿真和实物实验两个角度证明该算法的可行性和有效性，成功的实现了系统功能，最终，在三维空间内完成了对水下静止对接目标的对接任务。 |
| 作者： | 祝悦 |
| 专业： | 控制科学与工程 |
| 导师： | 彭杰钢 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 电子科技大学 |
| 学位年度： | 2017 |
| 正文语种： | 中文 |
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