深海中船舶水下靜態(tài)電場向上深度換算的大平面迭代法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于船舶水下電磁場的特征預(yù)測領(lǐng)域，具體涉及一種船舶水下靜態(tài)電場的 深度換算方法，適用于深海環(huán)境中靜態(tài)電場向上深度換算的方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 船舶在海洋中航行時由于腐蝕及防腐措施，其周圍會產(chǎn)生靜態(tài)電場，研宄表明，該 場分布特征明顯，在目標(biāo)探測、定位、打擊等方面具有相當(dāng)?shù)膽?yīng)用潛力。由于環(huán)境特殊以及 技術(shù)條件的限制，對該場的實(shí)際測量只能在某一深度有限區(qū)域內(nèi)進(jìn)行，要想全面掌握場分 布特征，還必須依靠恰當(dāng)?shù)纳疃葥Q算方法，也就是由某深度處的測量值推知其他深度的場 分布。如圖1所示，從實(shí)際應(yīng)用的角度來看，深海中船舶水下靜態(tài)電場的深度換算問題有兩 種類型：
[0003] ①船舶下方海水域中的向上換算，即相對于場源（船舶）由遠(yuǎn)及近換算；
[0004] ②船舶下方海水域中的向下?lián)Q算，即由近及遠(yuǎn)換算。
[0005]目前，在深海中船舶水下靜態(tài)電場深度換算方面，根據(jù)場源特性和場分布特征，陸 續(xù)提出了基于電性模擬體的深度換算方法、基于拉氏方程的深度換算方法、基于微分遞推 的深度換算方法?；陔娦阅M體的深度換算方法可用于解決上述兩類換算問題，但換算 過程需要完成復(fù)雜的源參數(shù)反演，存在穩(wěn)定性較差、需提供準(zhǔn)確海洋環(huán)境參數(shù)、且在進(jìn)行由 遠(yuǎn)及近換算時精度迅速下降等缺陷?；诶戏匠痰纳疃葥Q算方法，也可稱為大平面換算 法，計(jì)算量小、穩(wěn)定性高、不需環(huán)境參數(shù)，但僅適用于由近及遠(yuǎn)的換算，不能用于向上換算。 基于微分遞推的深度換算方法可用于向上、向下的深度換算，且計(jì)算量小、計(jì)算速度快，但 由于微分誤差的累加，換算距離十分有限，穩(wěn)定性較差。也就是說目前深海中船舶水下靜態(tài) 電場的向上換算的問題還沒有找到好的解決辦法。

【發(fā)明內(nèi)容】
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[0006] 本發(fā)明針對上述【背景技術(shù)】存在的問題，提供一種深海中船舶水下靜態(tài)電場向上深 度換算的大平面迭代法，具有高精度、高穩(wěn)定性的特點(diǎn)，適用于向上深度換算的情況。
[0007] 為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明的技術(shù)方案為：
[0008] 深海中船舶水下靜態(tài)電場向上深度換算的大平面迭代法，通過迭代方法依據(jù)測量 平面上標(biāo)量電位分布獲取目標(biāo)平面的電場分布；測量平面與目標(biāo)平面平行，且面積相等，均 位于海水中船舶的正下方；測量平面與船舶的垂直距離大于目標(biāo)平面與船舶的垂直距離， 具體步驟包括：步驟1)，通過電場傳感器測量陣列獲取測量平面上的標(biāo)量電位測量值，并 作為初始值給目標(biāo)平面上賦電場值；步驟2)，采用大平面換算方法，由目標(biāo)平面上的電場 值換算出測量平面上的標(biāo)量電位換算值；步驟3)，求測量平面上的標(biāo)量電位換算值與標(biāo)量 電位測量值之間的差值，用差值校正目標(biāo)平面上的所賦的電場值，將上述校正后的電場值 再次給目標(biāo)平面上賦電場值；步驟4)，重復(fù)步驟2)和步驟3)直至差值小于指定限值，得到 最終的目標(biāo)平面電場。
[0009] 較佳地，測量平面選取船舶下方以船舶垂向投影點(diǎn)為幾何中心的平面，測量平面 的長度大于5倍船長、寬度大于3倍船寬。
[0010] 較佳地，測量平面采用網(wǎng)格劃分，步驟1)中電場傳感器測量陣列與測量平面網(wǎng)格 對應(yīng)，測量平面上的標(biāo)量電位測量值為測量平面中網(wǎng)格節(jié)點(diǎn)上的電場值，電場值為相對任 一固定點(diǎn)的水下標(biāo)量電位。
[0011] 較佳地，目標(biāo)平面采用和測量平面同樣的網(wǎng)格劃分，給目標(biāo)平面上賦的電場值為 目標(biāo)平面中網(wǎng)格節(jié)點(diǎn)上的電場值。
[0012] 較佳地，電場傳感器測量陣列所使用的傳感器包括銀-氯化銀電極。
[0013] 較佳地，大平面換算方法的具體步驟包括：（1)設(shè)目標(biāo)平面長為2a、寬為2b，沿長 度方向?qū)⒛繕?biāo)平面分為P份，沿寬度方向分為q份，網(wǎng)格節(jié)點(diǎn)坐標(biāo)為（Xi，yj)，i= 1，...，P， j= 1，. . .，q，節(jié)點(diǎn)之間的橫向距離為2a/p，縱向距離為2b/q，網(wǎng)格節(jié)點(diǎn)處的標(biāo)量電位值為
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 深海中船舶水下靜態(tài)電場向上深度換算的大平面迭代法，其特征在于，通過迭代方 法依據(jù)測量平面上標(biāo)量電位分布獲取目標(biāo)平面的電場分布；所述測量平面與所述目標(biāo)平面 平行，且面積相等，均位于海水中所述船舶的正下方；所述測量平面與船舶的垂直距離大于 所述目標(biāo)平面與所述船舶的垂直距離，具體步驟包括： 步驟1)，通過電場傳感器測量陣列獲取所述測量平面上的標(biāo)量電位測量值，并作為初 始值給目標(biāo)平面上賦電場值； 步驟2)，采用大平面換算方法，由所述目標(biāo)平面上的電場值換算出測量平面上的標(biāo)量 電位換算值； 步驟3)，求測量平面上的標(biāo)量電位換算值與標(biāo)量電位測量值之間的差值，用所述差值 校正目標(biāo)平面上的所賦的電場值，將上述校正后的電場值再次給目標(biāo)平面上賦電場值； 步驟4)，重復(fù)步驟2)和步驟3)直至所述差值小于指定限值，得到最終的目標(biāo)平面電 場。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種深海中船舶水下靜態(tài)電場向上深度換算的大平面迭代 法，其特征在于：所述測量平面選取船舶下方以船舶垂向投影點(diǎn)為幾何中心的平面，所述測 量平面的長度大于5倍船長、寬度大于3倍船寬。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種深海中船舶水下靜態(tài)電場向上深度換算的大平面迭代 法，其特征在于：所述測量平面采用網(wǎng)格劃分，所述步驟1)中電場傳感器測量陣列與所述 測量平面網(wǎng)格對應(yīng)，所述測量平面上的標(biāo)量電位測量值為測量平面中網(wǎng)格節(jié)點(diǎn)上的電場 值，所述電場值為相對任一固定點(diǎn)的水下標(biāo)量電位。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種深海中船舶水下靜態(tài)電場向上深度換算的大平面迭代 法，其特征在于：所述目標(biāo)平面采用和所述測量平面同樣的網(wǎng)格劃分，所述給目標(biāo)平面上賦 的電場值為目標(biāo)平面中網(wǎng)格節(jié)點(diǎn)上的電場值。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種深海中船舶水下靜態(tài)電場向上深度換算的大平面迭代 法，其特征在于：所述電場傳感器測量陣列所使用的傳感器包括銀-氯化銀電極。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種深海中船舶水下靜態(tài)電場向上深度換算的大平面迭代 法，其特征在于，所述大平面換算方法的具體步驟包括： (1) 設(shè)所述目標(biāo)平面長為2a、寬為2b，沿長度方向?qū)⑺瞿繕?biāo)平面分為p份，沿寬度方 向分為q份，網(wǎng)格節(jié)點(diǎn)坐標(biāo)為（Xi, yj)，i = 1，. . .，P，j = 1，. . .，q，節(jié)點(diǎn)之間的橫向距離為 2a/p，縱向距離為2b/q，網(wǎng)格節(jié)點(diǎn)處的標(biāo)量電位值為f (Xi, yj ; (2) 計(jì)算諧波系·
I其中m = 1，2，…；η = 1，2,…； (3) 計(jì)算測量平面上場點(diǎn)（X，y)處的換算值：
7. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種深海中船舶水下靜態(tài)電場向上深度換算的大平面迭代 法，其特征在于：所述步驟1中將測量平面的標(biāo)量電位測量值作為初始值給目標(biāo)平面上賦 電場值，是指將測量平面上數(shù)個節(jié)點(diǎn)的標(biāo)量電位測量值作為目標(biāo)平面上水平坐標(biāo)相同的節(jié) 點(diǎn)的電場初始值。
8.根據(jù)權(quán)利要求1-7中任一一種深海中船舶水下靜態(tài)電場向上深度換算的大平面迭 代法，其特征在于：所述步驟3用所述差值校正所述目標(biāo)平面上的所賦電場值，是指將所述 目標(biāo)平面上的電場值加上所述差值與迭代步長的乘積。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種深海中船舶水下靜態(tài)電場向上深度換算的大平面迭代法，通過迭代方法依據(jù)測量平面上標(biāo)量電位分布獲取目標(biāo)平面上的電場分布。本發(fā)明將大平面深度換算方法與迭代思想相結(jié)合，設(shè)計(jì)一種適用于深海環(huán)境中船舶水下靜態(tài)電場向上深度換算的方法，不僅可以實(shí)現(xiàn)深海環(huán)境中船舶水下靜態(tài)電場的向上深度換算，且算法簡單，穩(wěn)定性高，換算精度高，換算距離大。
【IPC分類】G01R29-14
【公開號】CN104764939
【申請?zhí)枴緾N201410839841
【發(fā)明人】陳聰, 姚陸鋒, 李定國, 樊洋
【申請人】中國人民解放軍海軍工程大學(xué)
【公開日】2015年7月8日
【申請日】2014年12月29日