基于水下主动电场的目标定位及目标测距研究

论文摘要

作为探索海洋的重要工具之一,自主式水下机器人能在海洋中进行多项作业,而水下目标的定位检测是水下机器完成水下作业的关键技术所在。在过去传统的水下定位系统的研究基础上,本文提出了一种基于弱电鱼的主动电场定位机制的新型定位方法,在建立的仿生定位实验平台上探索被测物体在水下对电场环境的影响,找到探测信号与物体之间的关联性。当完成目标物体在水下响应特性的相关研究之后,本文对水下目标定位以及水下目标距离预测两方面的工作进行了相应的研究,一方面是将弱电鱼的主动电场定位机制运用到水下目标定位当中,然后设计出一种针对水下主动电场定位的改进算法,并利用仿真和实验分别验证该改进算法的有效性;另一方面则是以目标物体在水下的特征响应值为突破口,将响应特征运用到水下目标距离预测工作中,分析水下电场响应值与目标距离之间的非线性关系,根据样本数据的特征训练出有效的基于水下主动电场的距离预测模型。综上,本文的主要研究内容如下几点:(1)对目前存在的几种主流水下目标定位系统进行研究,分析当前传统的定位系统所存在的弊端,为克服定位系统在可见度低的水下环境中工作的困难,提出一种模拟水下主动电场定位机制的新型定位方法。(2)研究弱电鱼在进行水下主动电场定位时所运用到的电场原理知识,探索水下目标物体在水下对电场环境的干扰,为后面的水下目标定位和距离预测研究提供了理论依据。(3)探索适用于水下主动电场定位的优化算法,并利用仿真对传统的优化算法进行研究比较,根据仿真结果分析目前传统优化算法在被运用于水下主动电场定位实验中所存在的问题。(4)根据传统优化算法的仿真结果设计出一种针对主动电场定位的改进算法,分别从仿真实验和验证实验两方面证明基于主动电场定位机制的改进算法的有效性。(5)探究基于水下主动电场的距离预测方法,用分类回归树模型建立基于水下主动电场的距离预测模型,最后用测试样本数据在该模型上进行相应的测试,证明该预测模型的可行性。

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文章来源

类型: 硕士论文

作者: 李可

导师: 彭杰钢

关键词: 主动电场定位,定位算法,分类回归树,距离预测,弱电鱼

来源: 电子科技大学

年度: 2019

分类: 基础科学,信息科技

专业: 海洋学,自动化技术

单位: 电子科技大学

分类号: TP242;P715

总页数: 84

文件大小: 2914K

下载量: 85

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