仿生主动电场定位方法系统耦合特性及其解耦方法研究

The active electrolocation system is a complex system. The researches demonstrate that the probe electric field characteristics, media properties and object properties such as position,geometric characteristics and electrical characteristic, are mutually related and coupled in the system. The multifrequency location search algorithm is a new decoupling algorithm for the active electrolocation system in recent years. The aims of the project are to reveal the coupling characteristics of the active electrolocation system and proposed approaches to coupling resoling. Firstly, the coupling characteristics of the active electrolocation system will be studied. We will study how to the media properties (conductivity and dielectric coefficient), the probe electric field characteristics (topological structure and waveform characteristics) and the electrical Characteristics (electric resistance and capacitance) and the geometric characteristics object affect the response of the active electrolocation system. On the other hand, we will study how to coupling of above factors influencing affect the response of the active electrolocation system and how to build a revised model for actual system. And then, on the basis of theoretical work of the multifrequency location search algorithm and above the coupling characteristics of the active electrolocation system work, an improvement multifrequency location search algorithm will is proposed and be demonstrated on existing experimental system. An able-decoupled active electrolocation prototype will be built. In the end, the design approach and criteria of the able-decoupled active electrolocation system will be proposed.

主动电场定位方法是一个探测电场，环境介质特性、被定位物体的位置，几何和电学特性相互耦合的复杂系统。基于多频测量主动电场定位解耦算法是近年来针对主动电场定位复杂耦合系统提出的最新解耦算法。本课题以解决主动电场定位方法的系统耦合特性及其解耦方法为目标，拟首先对主动电场定位方法的系统耦合特性进行研究，分别研究环境介质（电导率、介电常数）特性，探测电场特性（拓朴结构及波形特征）、被探测物体的电学特性（电阻、电容）及位置、几何特性对主动电场定位系统响应的影响以及上述各因素相互耦合对系统响应的影响,并提出建立实际系统修正模型的方法；随后在基于多频测量主动电场定位解耦算法理论工作基础上，以现有实验系统为具体对象并结合上述研究，提出改进的主动电场定位解耦算法，并对其进行实验验证，建立可解耦主动电场定位实验系统；最终提出可解耦主动电场定位系统的设计方法和准则。

水下主动电场定位导航方法是近年来仿生学研究的重要成果，其有望成为对传统水下定位导航方法有力补充，以克服传统方法难以满足水下工作单元有效地在复杂多变水下环境的操作中进行定位导航以及水下防御及作战中如何突破日益成熟的水下隐身等反制措施对传统方法的限制。虽然该方法研究取得了一些明显的进展，但是水下主动电场定位方法是一个探测电场，环境介质特性、被定位物体的位置，几何和电学特性相互耦合的复杂系统。如何准确提取目标的特征仍然需要进一步深入研究。基于多频测量主动电场定位解耦算法是近年来针对主动电场定位复杂耦合系统提出的最新理论解耦算法。本课题以解决主动电场定位方法的系统耦合特性及其解耦方法为目标，首先对主动电场定位方法的系统耦合特性进行研究，分别研究环境介质（电导率、介电常数）特性，探测电场特性（拓朴结构及波形特征）、被探测物体的电学特性（电阻、电容）及位置、几何特性对主动电场定位系统响应的影响以及上述各因素相互耦合对系统响应的影响,并提出建立实际系统修正模型的方法；在课题研究中我们明确了该系统的是一个关于发射电场的线性叠加性系统,并寻找出几何特征,电学特征和环境介质对系统的影响方式。随后在基于多频测量主动电场定位解耦算法理论工作基础上，根据我们的实验结果改进了理论算法进而提出通过复合频率信号提取物体的相关特征的快速算法，以现有实验系统为具体对象并结合上述研究，提出改进的主动电场定位解耦算法，并对其进行离线实验验证，据此建立了可解耦主动电场定位实验系统，并进行离线的分析和实现对目标物体特征的解耦识别；最终提出对可解耦主动电场定位系统的设计方法和准则提出参考设计建议。在对主要内容的研究基础上，我们研究工作中对该方法进行拓展，提出通过该解耦算法用于液体管道进行缺陷检测的思路。并做了初步试验研究，证明其原理的可行性。同时我们实现的水下主动电场实验对接，证明了该方法的可行性。为进一步推广该方法提供了实验基础。