一种基于车辆表面电流分布规律的接地点选择方法技术

本发明专利技术涉及一种基于车辆地电流分布规律的接地点选择方法，属于车辆接地点选择方法。使用CST MS电磁仿真软件，通过设置极化角度、入射角度和入射方向，建立车辆电磁仿真模型；使用CST MS软件对车辆地电流分布进行仿真计算；改变仿真条件，逐一仿真各个条件下的车辆地电流分布；确定车辆地电流的分布规律，并基于该规律，指导车辆接地点位置的选择。该发明专利技术优点是通过模拟真实高空核爆电磁脉冲对车辆的攻击，得到频率与地电流分布条纹数目之间的关系，从地电流分布的角度科学指导车辆接地，从而减小地电流对车内电子设备的电磁干扰，使得电子设备能够正常工作。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种基于车辆地电流分布规律的接地点选择方法，针对强电磁脉冲环境中车辆表面地电流的分布规律进行了统计分析，并据此指导车辆接地点的选择，解决了电磁脉冲防护领域的接地问题。
技术介绍
一般情况下，车内设备以车辆表面壳体作为“大地”。在强电磁脉冲环境中，如高空核爆电磁脉冲(High Altitude Electromagnetic Pulse，HEMP)，车辆壳体表面以及车内电子设备表面上通常会耦合出电流，车壳表面的电流即为地电流。地电流的存在会产生电磁场，相应干扰电压也会在线路中形成，最终在各个设备之间形成传导电磁干扰，影响车内电子设备的正常使用。屏蔽、接地等电磁脉冲防护技术是解决此类问题的重要途径，其中关于接地技术，目前大多数采用“就近原则”，将车内众多设备的接地线缆共同连接在车体的接地螺栓上，这种接地位置的选择方式虽然使得接地线路变短，但是并未考虑到理论上的可行性，如地电流分布会对车内电子设备带来电磁干扰，影响电子设备的正常使用。本文从地电流分布的角度，科学指导车体接地位置的选择，以达到减小车内设备受到电磁脉冲干扰的目的。Xiang-Hua Wang等人使用改进的Leapfrog ADI-FDTD算法得到有意电磁脉冲IEMP激励下飞机表面的电流分布，Concettina Buccella使用电路方法计算出，在诸如有非线性地阻抗的金属结构油箱上，由雷电冲击感应出的瞬变电流分布。潘启军和马伟明等人对于舰船、钢板地电流的测量技术有比较深入且细致的分析。CST MS电磁仿真软件是由德国著名的电磁场仿真软件公司CST出品的全波时域频域电磁场仿真软件。它是一款专门面向三维电磁场设计者的精确有效的电磁仿真软件。利用该电磁仿真软件，可依据实际需要建立相应的电磁仿真模型，计算得到该物体在激励源辐照下的线缆电压、电流，空间电场、磁场以及物体表面电流的分布等响应。
技术实现思路
本专利技术提供一种基于车辆地电流分布规律的接地点选择方法，通过研究在高空核爆电磁脉冲辐照环境中，车辆表面地电流的分布规律，以解决电磁脉冲防护领域
中接地点选取的问题。本专利技术采取的技术方案是：包括下列步骤：一、分析两厢车的实际结构，使用CST MS软件建立车辆电磁模型，极化角度和入射角度均设置为0度，入射方向设置为X轴正方向；二、使用电磁软件CST MS，仿真计算HEMP辐照环境中车辆表面地电流的分布，获得该仿真条件下车辆表面电流的分布响应；三、分别改变极化角度、入射角度和入射方向，逐一仿真各个条件下的车辆地电流分布结果，得到电流分布仿真图；四、分析监测频率与车辆地电流分布之间的关系，确定车辆地电流的分布规律；五、基于所得的车辆地电流的分布规律，依据电流波动条纹选取车辆接地点的位置。本专利技术所述步骤一中的使用CST MS软件建立车辆电磁模型，要依据实际的车辆结构，包括外壳、发动机系统的材质、尺寸参数，遵循以直线代替弧线，以平面代替凸起的等效简化原则，建立车辆电磁模型。本专利技术所述的步骤三中逐一仿真各个条件下的车辆地电流分布结果，是指三种类型的仿真条件，仿真条件一：入射角度为0度，入射方向为X轴正方向时，极化方向分别为30度、45度、60度和90度；仿真条件二：极化角度为0度，入射方向为X轴正方向时，入射角度分别为30度、45度和60度；仿真条件三：极化角度和入射角度均为0度，入射方向分别为Y轴正方向、Z轴负方向。本专利技术所述的步骤四中监测频率与车辆地电流分布之间的关系，是指车体表面出现的电流波动条纹的数目与频率满足公式式中n为电流条纹数目，L为车身某一平面的最长尺寸，f为频率，c表示光速。本专利技术所述的步骤五中依据电流波动条纹选取车辆接地点的位置，是指当频率高到足以出现电流条纹时，若电流条纹数目n为偶数，将接地点设置在机盖平面或顶棚平面的第和第条电流条纹之间的中心位置；若n为奇数，则将接地点设置在机盖平面或顶棚平面的第条电流条纹的中心位置处。本专利技术具有如下有益效果：1本专利技术通过仿真计算不同的极化角度、入射角度和入射方向，模拟真实高空核爆电磁脉冲对车辆的攻击，获得车辆地电流在强电磁脉冲辐射环境中的分布规律，为进一步研究强电磁脉冲效应奠定了基础；2本专利技术获得监测频率与电流条纹数目之间的关系，并将条纹数目应用于对车辆接地点的选取，从地电流分布角度科学地指导车辆接地点位置，比传统的接地位置选择更具理论完备性，并能减小地电流对车辆内部电子设备的电磁耦合作用，使得电子设备能够正常工作，免受强电磁脉冲的干扰。附图说明图1是本专利技术的流程图；图2是激励源高空核爆电磁脉冲HEMP的电场强度时域波形图；图3是本专利技术仿真模型的坐标示意图；图4是本专利技术极化角度和入射角度均为0度，入射方向为X轴正方向，监测频率为36MHz的地电流分布仿真结果图；图5是本专利技术极化角度和入射角度均为0度，入射方向为X轴正方向，监测频率为180MHz的地电流分布仿真结果图；图6是本专利技术极化角度和入射角度均为0度，入射方向为X轴正方向，监测频率为540MHz的地电流分布仿真结果图；图7是本专利技术极化角度为30度，入射角度为0度，入射方向为X轴正方向，监测频率为36MHz的地电流分布仿真结果图；图8是本专利技术极化角度为45度，入射角度为0度，入射方向为X轴正方向，监测频率为36MHz的地电流分布仿真结果图；图9是本专利技术极化角度为60度，入射角度为0度，入射方向为X轴正方向，监测频率为36MHz的地电流分布仿真结果图；图10是本专利技术极化角度为90度，入射角度为0度，入射方向为X轴正方向，监测频率为36MHz的地电流分布仿真结果图；图11是本专利技术入射角度为30度，极化角度为0度，入射方向为X轴正方向，监测频率为540MHz的地电流分布仿真结果图；图12是本专利技术入射角度为45度，极化角度为0度，入射方向为X轴正方向，监测频率为540MHz的地电流分布仿真结果图；图13是本专利技术入射角度为60度，极化角度为0度，入射方向为X轴正方向，监测频率为540MHz的地电流分布仿真结果图；图14是本专利技术极化角度和入射角度均为0度，入射方向为Y轴正方向，监测频率为540MHz的地电流分布仿真结果图；图15是本专利技术极化角度和入射角度均为0度，入射方向为Z轴负方向，监测频率为540MHz的地电流分布仿真结果图；图16是本专利技术接地点在车身平面的仿真模型；图17是本专利技术接地点在所建议的机盖平面条纹中间位置的接地模型；图18是本专利技术接地点在所建议的顶棚平面条纹中间位置的接地模型；图19是本专利技术接地点在车身侧面的接地模型；图20是本专利技术车身某一平面的最长尺寸L的示意图。具体实施方式包括下列步骤：一、分析两厢车的实际结构，使用CST MS软件建立车辆电磁模型，极化角度和入射角度均设置为0度，入射方向设置为X轴正方向；二、使用电磁软件CST MS，仿真计算HEMP辐照环境中车辆表面地电流的分布，获得该仿真条件下车辆表面电流的分布响应；三、分别改变极化角度、入射角度和入射方向，逐一仿真各个条件下的车辆地电流分布结果，得到电流分布仿真图；四、分析监测频率与车辆地电流分布之间的关系，确定车辆地电流的分布规律；五、基于所得的车辆地电流的分布规律，依据电流波动条纹选取车辆接地点的位置。本专利技术所述步骤一中的使用CST MS软件建立车辆电磁本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于车辆地电流分布规律的接地点选择方法，其特征在于包括下列步骤：一、分析两厢车的实际结构，使用CST MS软件建立车辆电磁模型，极化角度和入射角度均设置为0度，入射方向设置为X轴正方向；二、使用电磁软件CST MS，仿真计算HEMP辐照环境中车辆表面地电流的分布，获得该仿真条件下车辆表面电流的分布响应；三、分别改变极化角度、入射角度和入射方向，逐一仿真各个条件下的车辆地电流分布结果，得到电流分布仿真图；四、分析监测频率与车辆地电流分布之间的关系，确定车辆地电流的分布规律；五、基于步骤四所得的车辆地电流的分布规律，依据电流波动条纹选取车辆接地点的位置。

【技术特征摘要】
1.一种基于车辆地电流分布规律的接地点选择方法，其特征在于包括下列步骤：一、分析两厢车的实际结构，使用CST MS软件建立车辆电磁模型，极化角度和入射角度均设置为0度，入射方向设置为X轴正方向；二、使用电磁软件CST MS，仿真计算HEMP辐照环境中车辆表面地电流的分布，获得该仿真条件下车辆表面电流的分布响应；三、分别改变极化角度、入射角度和入射方向，逐一仿真各个条件下的车辆地电流分布结果，得到电流分布仿真图；四、分析监测频率与车辆地电流分布之间的关系，确定车辆地电流的分布规律；五、基于步骤四所得的车辆地电流的分布规律，依据电流波动条纹选取车辆接地点的位置。2.根据权利要求1所述的一种基于车辆地电流分布规律的接地点选择方法，其特征在于所述步骤一中的使用CST MS软件建立车辆电磁模型，要依据实际的车辆结构，包括外壳、发动机系统的材质、尺寸参数，遵循以直线代替弧线，以平面代替凸起的等效简化原则，建立车辆电磁模型。3.根据权利要求1所述的一种基于车辆地电流分布规律的接地点选择方法，所述步骤...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵昱，霍亚飞，孙晓颖，杨锦鹏，王震，扈泽正，胡溥宇，陈建，
申请(专利权)人：吉林大学，
类型：发明
国别省市：吉林;22