【技术实现步骤摘要】
一种基于旋转磁偶极子的舰船轴频磁场定位方法和装置
本专利技术实施例涉及水下舰船探测领域，尤其涉及一种基于旋转磁偶极子的舰船轴频磁场定位方法和装置。
技术介绍
近年来，针对水下舰船目标的探测和定位一直以来都是各国研究的热点。针对舰船电磁场信号的检测和定位研究很多，由于舰船轴频磁场频率极低，传播距离远，抗干扰比较强，从而成为水中磁目标探测的研究重点。准确定位舰船目标，对维护海洋权益、提高海防预警能力等方面有着重要的意义。旋转轴频磁场频率极低，具有传播距离远，稳定性高，受海况等各种噪声干扰低，是目标探测和定位的重要信号。舰船的极低频磁场主要包括两部分：一部分潜艇轴频磁场由螺旋桨转动周期性调制腐蚀或者防腐蚀电流而产生的具有一定频率的磁场，另一部分轴频磁场是由潜艇、舰船磁性螺旋桨、主轴等磁化轴系部位旋转产生的旋转磁场，可以看出轴频磁场与螺旋桨的旋转速度有关，频率一般为几个赫兹。如何提出一种方法，实现水下旋磁目标探测和高精度定位，成为亟待解决的问题。
技术实现思路
本专利技术实施例提供一种基于旋转磁偶...
【技术保护点】
1.一种基于旋转磁偶极子的舰船轴频磁场定位方法，其特征在于，包括：/nS1，将舰船旋转螺旋桨等效为旋转磁偶极子，建立所述旋转磁偶极子的空间磁场传播模型；/nS2，基于所述空间磁场传播模型，将旋转磁偶极子磁矩分解为两个正交磁矩，求解所述两个正交磁矩的特征向量；/nS3，分析所述特征向量与观测点坐标的关系，获得观测点坐标，进而得到磁源的位置。/n
【技术特征摘要】
1.一种基于旋转磁偶极子的舰船轴频磁场定位方法，其特征在于，包括：
S1，将舰船旋转螺旋桨等效为旋转磁偶极子，建立所述旋转磁偶极子的空间磁场传播模型；
S2，基于所述空间磁场传播模型，将旋转磁偶极子磁矩分解为两个正交磁矩，求解所述两个正交磁矩的特征向量；
S3，分析所述特征向量与观测点坐标的关系，获得观测点坐标，进而得到磁源的位置。
2.根据权利要求1所述的基于旋转磁偶极子的舰船轴频磁场定位方法，其特征在于，S1中，所述将舰船旋转螺旋桨等效为旋转磁偶极子，建立所述旋转磁偶极子的空间磁场传播模型，具体包括
定义螺旋桨轴为z轴，旋转磁偶极子位于坐标原点且绕z轴以角速度ω转动；设观测点为P(x0,y0,z0)，设旋转磁偶极子磁矩为大小为M，建立所述旋转磁偶极子的空间磁场传播模型。
3.根据权利要求2所述的基于旋转磁偶极子的舰船轴频磁场定位方法，其特征在于，S2中，所述基于所述空间磁场传播模型，将旋转磁偶极子磁矩分解为两个正交磁矩，求解所述两个正交磁矩的特征向量，具体包括：
S21，将旋转磁偶极子磁矩分解为两个正交磁矩，获取两个正交磁矩的特征向量；
S22，求解所述两个正交磁矩产生的磁场强度，进而得到两个正交磁矩的特征向量三轴分量。
4.根据权利要求3所述的基于旋转磁偶极子的舰船轴频磁场定位方法，其特征在于，S21中，所述将旋转磁偶极子磁矩分解为两个正交磁矩，获取两个正交磁矩的特征向量，具体包括：
设旋转磁偶极子磁矩在x、y轴上的磁矩分量分别为则
式中，M表示旋转磁偶极子磁矩的值，Mp和Mf分别表示在x、y轴上的磁矩分量的值；ω·t表示任意时刻旋转磁偶极子转过的角度；α0表示旋转磁偶极子与x轴的初始夹角；
旋转磁偶极子位于坐标原点，由毕奥-萨伐尔定律可知旋转磁偶极子在观测点P(x0,y0,z0)处产生的磁感应强度为：
式中，μ0表示旋转磁偶极子所在介质的磁导率；表示旋转磁偶极子指向观测点位置矢量，r0表示旋转磁偶极子到观测点的距离；其中，
由麦克斯韦方程组可知观测点处的磁场强度和磁感应强度满足：
设由x轴方向的磁矩产生的磁场强度为由y轴方向的磁矩产生的磁场强度为则由公式(1)、(2)、(3)可得：
式中，Hpx、Hpy、Hpz分别表示磁矩产生的磁场强度在x、y、z三轴的分量；Hfx、Hfy、Hfz分别表示磁矩产生的磁场强度在x、y、z三轴的分量；
旋转磁偶极子产生的磁场强度可以由两个变化的正交磁矩产生的磁场强度和叠加得到，由公式(3)和公式(4)可知，观测点处的磁场强度为：
根据公式(1)获知，Mf和Mp随ω呈正弦变化，且相位相差π/2；和所产生的磁场强度和仅大小发生变化，而方向不变；进而得出和外积所得到的矢量方向不随转速ω变化，和的外积可用于表征旋转磁偶极子的固有特征，定义为两个正交磁矩的特征向量；
令两个正交磁矩的特征向量为则有：
5.根据权利要求4所述的基于旋转磁偶极子的舰船轴频磁场定位方法，其特征...
【专利技术属性】
技术研发人员：林朋飞，张宁，徐磊，常明，
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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