本发明专利技术公开了一种深海中船舶水下静态电场向上深度换算的大平面迭代法，通过迭代方法依据测量平面上标量电位分布获取目标平面上的电场分布。本发明专利技术将大平面深度换算方法与迭代思想相结合，设计一种适用于深海环境中船舶水下静态电场向上深度换算的方法，不仅可以实现深海环境中船舶水下静态电场的向上深度换算，且算法简单，稳定性高，换算精度高，换算距离大。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于船舶水下电磁场的特征预测领域，具体涉及一种船舶水下静态电场的 深度换算方法，适用于深海环境中静态电场向上深度换算的方法。
技术介绍
船舶在海洋中航行时由于腐蚀及防腐措施，其周围会产生静态电场，研宄表明，该 场分布特征明显，在目标探测、定位、打击等方面具有相当的应用潜力。由于环境特殊以及 技术条件的限制，对该场的实际测量只能在某一深度有限区域内进行，要想全面掌握场分 布特征，还必须依靠恰当的深度换算方法，也就是由某深度处的测量值推知其他深度的场 分布。如图1所示，从实际应用的角度来看，深海中船舶水下静态电场的深度换算问题有两 种类型： ①船舶下方海水域中的向上换算，即相对于场源（船舶）由远及近换算； ②船舶下方海水域中的向下换算，即由近及远换算。目前，在深海中船舶水下静态电场深度换算方面，根据场源特性和场分布特征，陆 续提出了基于电性模拟体的深度换算方法、基于拉氏方程的深度换算方法、基于微分递推 的深度换算方法。基于电性模拟体的深度换算方法可用于解决上述两类换算问题，但换算 过程需要完成复杂的源参数反演，存在稳定性较差、需提供准确海洋环境参数、且在进行由 远及近换算时精度迅速下降等缺陷。基于拉氏方程的深度换算方法，也可称为大平面换算 法，计算量小、稳定性高、不需环境参数，但仅适用于由近及远的换算，不能用于向上换算。 基于微分递推的深度换算方法可用于向上、向下的深度换算，且计算量小、计算速度快，但 由于微分误差的累加，换算距离十分有限，稳定性较差。也就是说目前深海中船舶水下静态 电场的向上换算的问题还没有找到好的解决办法。【专利技术内容】： 本专利技术针对上述
技术介绍
存在的问题，提供一种深海中船舶水下静态电场向上深 度换算的大平面迭代法，具有高精度、高稳定性的特点，适用于向上深度换算的情况。 为解决上述技术问题，本专利技术的技术方案为： ，通过迭代方法依据测量 平面上标量电位分布获取目标平面的电场分布；测量平面与目标平面平行，且面积相等，均 位于海水中船舶的正下方；测量平面与船舶的垂直距离大于目标平面与船舶的垂直距离， 具体步骤包括：步骤1)，通过电场传感器测量阵列获取测量平面上的标量电位测量值，并 作为初始值给目标平面上赋电场值；步骤2)，采用大平面换算方法，由目标平面上的电场 值换算出测量平面上的标量电位换算值；步骤3)，求测量平面上的标量电位换算值与标量 电位测量值之间的差值，用差值校正目标平面上的所赋的电场值，将上述校正后的电场值 再次给目标平面上赋电场值；步骤4)，重复步骤2)和步骤3)直至差值小于指定限值，得到 最终的目标平面电场。 较佳地，测量平面选取船舶下方以船舶垂向投影点为几何中心的平面，测量平面 的长度大于5倍船长、宽度大于3倍船宽。 较佳地，测量平面采用网格划分，步骤1)中电场传感器测量阵列与测量平面网格 对应，测量平面上的标量电位测量值为测量平面中网格节点上的电场值，电场值为相对任 一固定点的水下标量电位。 较佳地，目标平面采用和测量平面同样的网格划分，给目标平面上赋的电场值为 目标平面中网格节点上的电场值。 较佳地，电场传感器测量阵列所使用的传感器包括银-氯化银电极。 较佳地，大平面换算方法的具体步骤包括：（1)设目标平面长为2a、宽为2b，沿长 度方向将目标平面分为P份，沿宽度方向分为q份，网格节点坐标为（Xi，yj)，i= 1，...，P， j= 1，. . .，q，节点之间的横向距离为2a/p，纵向距离为2b/q，网格节点处的标量电位值为【主权项】1. ，其特征在于，通过迭代方 法依据测量平面上标量电位分布获取目标平面的电场分布；所述测量平面与所述目标平面 平行，且面积相等，均位于海水中所述船舶的正下方；所述测量平面与船舶的垂直距离大于 所述目标平面与所述船舶的垂直距离，具体步骤包括： 步骤1)，通过电场传感器测量阵列获取所述测量平面上的标量电位测量值，并作为初 始值给目标平面上赋电场值； 步骤2)，采用大平面换算方法，由所述目标平面上的电场值换算出测量平面上的标量 电位换算值； 步骤3)，求测量平面上的标量电位换算值与标量电位测量值之间的差值，用所述差值 校正目标平面上的所赋的电场值，将上述校正后的电场值再次给目标平面上赋电场值； 步骤4)，重复步骤2)和步骤3)直至所述差值小于指定限值，得到最终的目标平面电 场。2. 根据权利要求1所述的一种深海中船舶水下静态电场向上深度换算的大平面迭代 法，其特征在于：所述测量平面选取船舶下方以船舶垂向投影点为几何中心的平面，所述测 量平面的长度大于5倍船长、宽度大于3倍船宽。3. 根据权利要求1所述的一种深海中船舶水下静态电场向上深度换算的大平面迭代 法，其特征在于：所述测量平面采用网格划分，所述步骤1)中电场传感器测量阵列与所述 测量平面网格对应，所述测量平面上的标量电位测量值为测量平面中网格节点上的电场 值，所述电场值为相对任一固定点的水下标量电位。4. 根据权利要求3所述的一种深海中船舶水下静态电场向上深度换算的大平面迭代 法，其特征在于：所述目标平面采用和所述测量平面同样的网格划分，所述给目标平面上赋 的电场值为目标平面中网格节点上的电场值。5. 根据权利要求1所述的一种深海中船舶水下静态电场向上深度换算的大平面迭代 法，其特征在于：所述电场传感器测量阵列所使用的传感器包括银-氯化银电极。6. 根据权利要求1所述的一种深海中船舶水下静态电场向上深度换算的大平面迭代 法，其特征在于，所述大平面换算方法的具体步骤包括： (1) 设所述目标平面长为2a、宽为2b，沿长度方向将所述目标平面分为p份，沿宽度方 向分为q份，网格节点坐标为（Xi, yj)，i = 1，. . .，P，j = 1，. . .，q，节点之间的横向距离为 2a/p，纵向距离为2b/q，网格节点处的标量电位值为f (Xi, yj ; (2) 计算谐波系·I其中m = 1，2，…；η = 1，2,…； (3) 计算测量平面上场点（X，y)处的换算值：7. 根据权利要求4所述的一种深海中船舶水下静态电场向上深度换算的大平面迭代 法，其特征在于：所述步骤1中将测量平面的标量电位测量值作为初始值给目标平面上赋 电场值，是指将测量平面上数个节点的标量电位测量值作为目标平面上水平坐标相同的节 点的电场初始值。8.根据权利要求1-7中任一一种深海中船舶水下静态电场向上深度换算的大平面迭 代法，其特征在于：所述步骤3用所述差值校正所述目标平面上的所赋电场值，是指将所述 目标平面上的电场值加上所述差值与迭代步长的乘积。【专利摘要】本专利技术公开了一种，通过迭代方法依据测量平面上标量电位分布获取目标平面上的电场分布。本专利技术将大平面深度换算方法与迭代思想相结合，设计一种适用于深海环境中船舶水下静态电场向上深度换算的方法，不仅可以实现深海环境中船舶水下静态电场的向上深度换算，且算法简单，稳定性高，换算精度高，换算距离大。【IPC分类】G01R29-14【公开号】CN104764939【申请号】CN201410839841【专利技术人】陈聪, 姚陆锋, 李定国, 樊洋 【申请人】中国人民解放军海军工程大学【公开日】2015年7月8日【申请日】20本文档来自技高网...
【技术保护点】
深海中船舶水下静态电场向上深度换算的大平面迭代法，其特征在于，通过迭代方法依据测量平面上标量电位分布获取目标平面的电场分布；所述测量平面与所述目标平面平行，且面积相等，均位于海水中所述船舶的正下方；所述测量平面与船舶的垂直距离大于所述目标平面与所述船舶的垂直距离，具体步骤包括：步骤1)，通过电场传感器测量阵列获取所述测量平面上的标量电位测量值，并作为初始值给目标平面上赋电场值；步骤2)，采用大平面换算方法，由所述目标平面上的电场值换算出测量平面上的标量电位换算值；步骤3)，求测量平面上的标量电位换算值与标量电位测量值之间的差值，用所述差值校正目标平面上的所赋的电场值，将上述校正后的电场值再次给目标平面上赋电场值；步骤4)，重复步骤2)和步骤3)直至所述差值小于指定限值，得到最终的目标平面电场。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：陈聪，姚陆锋，李定国，樊洋，
申请(专利权)人：中国人民解放军海军工程大学，
类型：发明
国别省市：湖北;42
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