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申请/专利权人：西安交通大学

摘要：本发明公开了一种用水下多物理场复合探测系统的探测阵列优化方法，通过流场仿真分析算法模型建立目标函数计算，对流场探测传感器阵列进行优化，对水下航行器周围流场信息的探测与捕捉；通过信息标准差计算、电磁场仿真分析与正交实验法对电场探测电极阵列进行优化设计，实现对水下目标物的辨识与定位，提高定位精度、辨识准确度与水下探测范围，采用流场探测与电场探测两种传播介质作为探测方式，能够有效克服浑浊水体对探测的干扰，弥补传统单一测量水压或电场变化的人工侧线传感器和电感受器测量运动目标时精度低的缺点，弥补声学近场探测盲区；流场与电场探测结合的方式，扩大了水下探测的范围，提高了水下目标识别与定位的准确度。

主权项：1.一种用水下多物理场复合探测系统的探测阵列优化方法，其特征在于，包括电场探测系统的电极阵列优化，具体包括以下步骤：步骤1：根据实验载体对比各个布置形态探测性能，计算每种布置形态不同电极数量下的各个电极所采集到电场信息的标准差变化曲线；实验载体根据实验环境设计电场探测阵列；步骤2：根据标准差变化曲线，选择标准差较大的阵列布置形式；步骤3：通过电磁场仿真分析，对比不同发射级接收级布置方案下的探测效果；步骤4：采用正交实验法，以信号电压扰动峰值和最大探测距离为指标，对接收电极的尺寸、间距及个数阵列布置方参数进行优化，得到最终的阵列优化布置方案；还包括基于贝叶斯概率模型的流场探测阵列优化，具体的，S1，建立水下航行器物理模型以及水下航行器物理模型的流场环境；S2，基于水下航行器物理模型及其流场环境设置传感器初始布局观测点，根据初始布局观测点进行流场仿真生成理论压力数据集；S3，根据得到的理论压力数据集与预测误差表示真实压力测量值并对似然函数的概率密度函数进行表征；S4：对S3中的似然函数进行相对熵计算，预测目标物运动位置的先验概率分布与后验概率分布的相对熵及所有相对熵的期望值作为目标函数；S5：利用贝叶斯定理对目标函数中的未知量进行转化得到转化后的目标函数；S6：比较转化后的目标函数大小得到首个优化点位并通过顺序启发式阵列优化算法依次计算得到阵列布局优化位置坐标点；S7：通过计算各个布置的斯皮尔曼等级相关性系数，对传感器阵列分布个数进行优化确定得到最佳传感器个数，从而完成水下航行器侧线探测传感器位置布局优化；所述水下多物理场复合探测系统包括流场探测阵列载体（1）和电场探测阵列载体（2），流场探测阵列载体（1）的一端与电场探测阵列载体（2）一端固定连接，流场探测阵列载体（1）的另一端为曲面结构，流场探测阵列载体（1）的曲面结构外侧阵列有流场探测IPMC传感单元（5）；电场探测阵列载体（2）为柱体结构，柱体结构外侧阵列有电场探测发射电极（6）和电场探测接收电极（7），电场探测发射电极（6）设置于电场探测阵列载体（2）上下两侧，电场探测接收电极（7）固定于电场探测阵列载体（2）左右两侧，流场探测IPMC传感单元（5）和电场探测接收电极（7）通过数据采集卡与PC上位机连接，电场探测发射电极（6）与信号发生器相连。

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