[发明专利]一种水下电场通信分析方法

说明书

本发明提出了一种水下电场通信分析方法，包括：步骤S1，获取水下环境参数、通信介质参数和发射/接收电极板参数；步骤S2，根据公式计算出接收电极板在相对于发射电极板的任意位置与偏角所接收到的电势差值，用户输入待观察的xyz轴坐标，给出接收电极板在相应x‑y平面与偏角z维度上所接收到的电势差分布四维图和发射电极板等效电偶极子的电场分布图；步骤S3，对电势差分布图和电场分布图进行分析，用户输入接收电极板x、y坐标与偏角z值，得到接收电极板所接收到的电势差值，以实现对水下电场的通信分析。本发明可分析多个智能体在水下进行电场通信、基于电场通信的组网和基于电场通信的定位时诸多的特性。

技术领域

本发明涉及水下通信技术领域，特别涉及一种水下电场通信分析方法。

背景技术

随着人类生产生活水平不断提高，陆地上的资源显然已经无法满足需求，人类逐渐将开发重点转向海洋。当前海洋开发依赖于水下机器人的协助，多水下机器人协作需要水下通信技术，而水下电场通信是一个很好的解决方案。

近年来，人们对于水下电场通信的研究已有初步的成果，多家科研单位提出各自的电场通信系统，并且成功实现水下电场通信目标。但是当前尚未提出关于水下电场通信的分析方法及其分析软件，因此难以提供水下机器人通信时的量化分析功能及评估多机器人之间的通信效果。

另外，在利用电场通信进行多机器人组网与定位时，更需要提供一个精确的数据实时处理软件，并且分析多机器人间的组网与定位效果。

由于水环境的特殊性，水下通信受到诸多限制。水下多传感器或机器人协作一般要求近距离通信，但目前常用的水下通信方法无法提供良好的方案，例如声通信信道受多径效应影响严重，通信误码率较高，且极易受水下障碍物影响，而光通信容易受到水质影响，如海水中的悬浮颗粒和浮游生物等都会对光传播造成很大影响。

因此，如何提供一种水下电场通信稳定、功耗低、环境适应性强、组网、定位的近距离水下通信分析方法及设计相应分析软件是一项重要且迫切的议题。

发明内容

本发明的目的旨在至少解决所述技术缺陷之一。

为此，本发明的目的在于提出一种水下电场通信分析方法。

为了实现上述目的，本发明的实施例提供一种水下电场通信分析方法，包括如下步骤：

步骤S1，获取水下环境参数、通信介质参数和发射/接收电极板参数；

步骤S2，根据公式计算出所述接收电极板在相对于所述发射电极板的任意位置与偏角所接收到的电势差值，用户输入待观察的xyz轴坐标(四维图切片)，给出接收电极板在相应x-y平面与偏角z维度上所接收到的电势差分布四维图和发射电极板等效电偶极子的电场分布图；

步骤S3，对所述电势差分布图和电场分布图进行分析，用户输入接收电极板x、y坐标与偏角z值，得到接收电极板所接收到的电势差值，以实现对水下电场的通信分析。

进一步，所述通信介质参数包括：相对介电常数和电导率；

所述电极板参数包括：发射能量数据、发射/接收电极板间距、接收电极板最小辨识电压值。

进一步，所述发射能量包括以下一种:

(1)所述发射电极板的电量；

(2)发射电压、发射电极板间电容值；

(3)发射电流；

(4)发射电压、发射电极金属球半径。

进一步，在所述步骤S1之后，还包括如下特殊情况：

接收电极板围绕发射电极板转动，且偏航角保持圆切线或偏航角保持不变；