水下电场定位技术能够在无光水域、浑浊水域、地貌结构复杂的水域和机械噪声较大等复杂情况下工作,并且不易受多普勒效应和多径效应影响,在水下机器人定位导航、潜水设备定位和深海开发等领域具有重要研究意义。而且水下电场定位隐蔽性好,硬件系统简单并且信道模型参数少,信道模型相对简单。相较于水声定位设备和光学定位设备,水下电场定位设备成本更低。水下目标电场定位技术具有一定的科学意义和应用价值。本文基于电极天线阵列对水下目标被动电场定位技术进行研究,主要研究内容概括为:1.根据电磁场传播理论,建立电偶极子水下目标定位正向模型。针对单一电偶极子源的定位问题,研究电偶极子水平状态和非水平状态下的水下电场定位情况。对激励信号波形和频率的选取分析探讨。2.针对水平状态的电偶极子提出了基于二值图像边界提取、最小二乘直线拟合和高斯牛顿迭代算法的水下目标定位和测向算法。利用电压矩阵插值成像,对迭代初值进行优化取值。3.基于多极化MUSIC和粒子群算法对非水平状态电偶极子定位和测向进行研究。针对粒子群收敛速度、全局搜索能力和局部搜索能力,提出了基于进化因子的粒子群改进算法。该算法的思路是根据粒子位置、个体最优位置和全局最优位置的关系建立进化因子,根据进化因子将粒子群分为3个状态,粒子群根据进化状态调整惯性权重系数和学习因子,并通过引入扰动项保证粒子快速收敛的同时提高粒子群的搜索能力。4.对水下目标定位实验硬件平台进行设计和搭建。在实验室环境下对水平状态电偶极子和非水平状态电偶极子的水下目标定位进行实验测试。实验结果验证了本设计中水下目标定位算法的可行性。