[发明专利]一种利用主动电场探测海域中电学分界面的方法

说明书

本发明公开了一种利用主动电场探测海域中电学分界面的方法，包括：设定初值，利用探测器上的两个电场强度传感器获得两个测量点处的电场强度的测量值；将测量点处电场强度的实测值与初值做比较，分别获取两个测点处电场强度实测值与初值的差值；判断分界面是否存在，若是，则进入第五步，若否，使得探测器沿原方向继续行进，并回到第二步；根据无限大海域中电偶极子源的定位算法，由两个测点处电场强度实测值与初值的差值计算出探测器上主动场源的镜像场源的位置，镜像场源与主动场源连线的中垂面即为电学分界面。本发明工程上易于实现，减少拟合运算量，同时基于此思想将该方法稍加改进可以实现对其他对称形状的目标进行探测。

技术领域

本发明属于水下电场探测技术领域，具体为一种利用主动电场探测海域中电学分界面的方法。

背景技术

主动电场探测技术源于对“弱电鱼”的发现研究，此种鱼类生活在非洲和南美部分水域，它们视力退化，主要依靠腹部的特殊器官发出微弱的电场，然后通过感知电场的畸变发现并定位目标。基于“弱电鱼”探测目标的策略，国内外学者提出了水下主动电场探测的技术思路，重点研究了利用主动电场来探测水下具有简单形状的目标，并得到一些有价值的结论，但尚未见到对海洋环境中常见的电学分界面进行探测的相关报道。

海水是良导体，由于多种原因，海洋中存在各种各样和电场探测技术密切相关的电学分界面(指分界面两侧的媒质电导率不同)，例如海水和空气分界面、海水和海床分界面、舰船尾流边界面、舰艇壳体边界面等。这些分界面的存在，给水下航行器带来障碍，但也给水中兵器的自导提供了新的思路，因此研究海域中电学分界面的探测技术可以为水下航行器的避碰策略及水中兵器的自导技术提供理论支撑。特别是在实际的水下机器人(UUV)的主动电场探测系统和水中兵器的主动电场自导系统设计工作中，主动电场探测器在海水中运动需要及时探测电学分界面的距离与方位，显然研究利用主动电场探测海域中电学分界面的方法具有重要意义。

从目前的文献来看，研究利用主动电场探测海域中电学分界面的方法的文献未见公开报道。电场场源一般可抽象为一个电偶极子，本发明在无限大海域中电偶极子源的定位算法的基础上，借助等效法，给出了一种海域中主动电场探测电学分界面的方法。

当场源靠近分界面时，可将有限大的电学分界面看作无限大，无限大的电学分界面对电场场源的影响可以等效为镜像场源的作用，所以可采用等效思想解决电学分界面的探测问题。其具体思路是，由于分界面对测点电场的影响可以用镜像场源的作用来代替，因此可以假设海水中没有分界面，仅存在一个未知的镜像场源，它产生的电场即测点处电场强度与初值的差值。利用无限大海域中电偶极子源定位算法实现对镜像场源的定位，然后利用镜像场源与主动电场场源关于分界面的对称性便可实现对分界面的探测定位。

发明内容：

为了克服上述背景技术的缺陷，本发明提供一种利用主动电场探测海域中电学分界面的方法，工程上易于实现、减少拟合运算量。

为了解决上述技术问题本发明的所采用的技术方案为：

一种利用主动电场探测海域中电学分界面的方法，包括：

第一步：设定初值，根据海水的电导率、探测器的结构、所施加的主动电场场源强度计算出探测器上的两个电场强度传感器所在位置处电场强度的理论值，将其设置为初值；

第二步：实测场强，利用探测器上的两个电场强度传感器获得两个测量点处的电场强度的测量值；

第三步：计算场强的变化量，将测量点处电场强度的测量值与初值做比较，分别获取两个测量点处电场强度的测量值与初值的差值；

第四步：判断分界面是否存在，若是，则进入第五步，若否，使得探测器沿原方向继续行进，并回到第二步；

第五步：确定分界面参数，根据无限大海域中电偶极子源的定位算法，由两个测量点处电场强度实测值与初值的差值计算出探测器上主动场源的镜像场源的位置，镜像场源与主动场源连线的中垂面即为电学分界面。