恭喜煙臺哈爾濱工程大學研究院徐以東獲國家專利權
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龍圖騰網恭喜煙臺哈爾濱工程大學研究院申請的專利一種基于交叉陣列到達角估計的3D水下電場源定位方法獲國家發明授權專利權,本發明授權專利權由國家知識產權局授予,授權公告號為:CN119375963B 。
龍圖騰網通過國家知識產權局官網在2025-04-18發布的發明授權授權公告中獲悉:該發明授權的專利申請號/專利號為:202510000197.7,技術領域涉及:G01V3/08;該發明授權一種基于交叉陣列到達角估計的3D水下電場源定位方法是由徐以東;劉佳暉;李冬雪;賈佩松;薛偉設計研發完成,并于2025-01-02向國家知識產權局提交的專利申請。
本一種基于交叉陣列到達角估計的3D水下電場源定位方法在說明書摘要公布了:本發明公開了一種基于交叉陣列到達角估計的3D水下電場源定位方法,屬于電磁定位探測領域。本方法步驟包括:設置兩組接收電極陣列分,得到X軸陣列信號和Y軸陣列信號各自的噪聲子空間,構造信號源繞X軸旋轉的第一空間譜函數和信號源繞Y軸旋轉的第二空間譜函數,基于第一空間譜函數和第二空間譜函數進行二維搜索,再根據空間坐標系下的旋轉映射關系,基于搜索結果求解得到信號源的3D坐標結果。本發明根據陣列對稱性和矩陣運算不變性,提出了基于交叉陣列的假想繞軸到達角估計的處理方式,將三維空間搜索轉換為兩次二維平面搜索,并簡化了偶極矩方向,從而實現了近場空間信號源的快速準確定位。
本發明授權一種基于交叉陣列到達角估計的3D水下電場源定位方法在權利要求書中公布了:1.一種基于交叉陣列到達角估計的3D水下電場源定位方法,其特征在于,步驟包括:步驟1、在空間直角坐標系的X軸和Y軸上分別設置一組接收電極陣列,兩組接收電極陣列在中點處垂直交叉;通過兩組接收電極陣列分別采集信號源的X軸陣列信號和Y軸陣列信號;步驟2、分別計算X軸陣列信號和Y軸陣列信號的協方差矩陣,并對兩個協方差矩陣分別進行特征值分解,得到X軸陣列信號和Y軸陣列信號各自的噪聲子空間;步驟3、構造信號源繞X軸旋轉的第一空間譜函數和信號源繞Y軸旋轉的第二空間譜函數;步驟3中的第一空間譜函數和第二空間譜函數分別為: ; ;其中,為假想信號源繞X軸旋轉時信號源與坐標系原點之間的距離,為假想信號源繞X軸旋轉至XOY平面時的旋轉角度,為假想信號源繞Y軸旋轉時信號源與坐標系原點之間的距離,為假想信號源繞Y軸旋轉至XOY平面時的旋轉角度;為信號源的天頂角,為信號源偶極矩向量的方向矢量,為XOY平面內對均勻采樣取向的向量空間,和分別為X軸和Y軸上接收電極陣列的陣列流形,和分別為X軸陣列信號和Y軸陣列信號對應的噪聲子空間;X軸接收電極陣列的陣列流形為: ;設X軸上坐標原點的兩側各有個電極,則編號;其中,為X軸上的接收電極陣列中電極位置編號為的電極相對于坐標原點處電極的幅度因子,,其中為相位常數,為信號源頻率,和分別為海水磁導率與電導率,為信號源到X軸上編號電極的距離,為信號源到坐標原點處電極的距離;為X軸上的接收電極陣列中電極位置編號為的電極的方向因子向量,,其中,,為X軸單位方向向量,為信號源偶極矩單位方向向量,為信號源到X軸上的接收電極陣列中電極位置編號為的電極的單位方向矢量,為轉置運算;為X軸上的接收電極陣列中電極位置編號為的電極的相位因子向量,,其中,為虛數單位;為信號源到X軸上的接收電極陣列中電極位置編號為的電極的距離與信號源到坐標原點處電極的距離的二者之差;Y軸接收電極陣列的陣列流形為: ;設Y軸上坐標原點的兩側各有個電極,則;其中,為Y軸上的接收電極陣列中電極位置編號為的電極相對于坐標原點處電極的幅度因子,,為信號源到Y軸上編號電極的距離;為Y軸上的接收電極陣列中電極位置編號為的電極的方向因子向量,,其中,,為Y軸單位方向向量,為信號源到Y軸上的接收電極陣列中電極位置編號為的電極的單位方向矢量;為Y軸上的接收電極陣列中電極位置編號為的電極的相位因子向量,,其中,為虛數單位;為信號源到Y軸上的接收電極陣列中電極位置編號為的電極的距離與信號源到坐標原點處電極的距離的二者之差;步驟4、基于第一空間譜函數進行二維搜索,找到空間譜峰值對應的第一假想角估計值和第一目標距離,所述第一假想角估計值是指第一空間譜函數的峰值出現時信號源繞X軸旋轉的假想角度;基于第二空間譜函數進行二維搜索,找到空間譜峰值對應的第二假想角估計值和第二目標距離;并且,基于第一假想角估計值和第二假想角估計值判斷出信號源所處的象限;步驟5、根據空間坐標系下的旋轉映射關系,基于第一假想角估計值、第一目標距離、第二假想角估計值和第二目標距離求解得到信號源的3D坐標結果。
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