一種船舶感應磁場實時獲取方法
2023-07-03 08:50:51 1
一種船舶感應磁場實時獲取方法
【專利摘要】本發明屬於消磁【技術領域】，具體涉及一種船舶感應磁場實時獲取方法。它採用由典型狀態推算任意狀態的方法，首先的通過磁場積分方程法計算理想航行條件下在典型地磁場磁化狀態下的船舶感應磁場三分量值；然後再根據船舶鐵磁材料在弱磁場磁化作用下處於線性磁化區的特點，將上述理想航行條件下典型磁化狀態下的船舶感應磁場數據推算至理想航行條件任意磁化狀態下的船舶感應磁場值；最後再根據理想航行條件下任意磁化狀態下的船舶感應磁場三分量數據推算至任意航行狀態下任意磁化狀態下的船舶感應磁場值，實現了船舶感應磁場的實時解算，該方法具有較好的計算精度和實時性，效率高。
【專利說明】一種船舶感應磁場實時獲取方法
【技術領域】
[0001] 本發明屬於消磁【技術領域】，具體涉及一種船舶感應磁場實時獲取方法。
【背景技術】
[0002] 船舶等鐵磁物體，受地球磁場磁化作用會產生感應磁性，進而在鐵磁物體周圍產 生感應磁場。感應磁場隨外界磁場（主要是地球磁場）變化而變化，與鐵磁物體實時的位 置、方向、姿態等因素有關，反映了磁性的瞬時效應。鐵磁物體感應磁性大小主要取決於下 列因素：①鐵磁物體建造材料的磁性能；②鐵磁物體結構、形狀及尺寸；③鐵磁物體所處位 置地磁場的大小；④鐵磁物體方向、姿態等。
[0003] 在船舶等鐵磁物體退磁過程中，必須準確掌握鐵磁物體感應磁場分布。按照退磁 方法，一般將感應磁場分為縱向感應磁場縱向分量Xix、縱向感應磁場橫向分量Yix、縱向感 應磁場垂向分量Zix、橫向感應磁場縱向分量Xiy、橫向感應磁場橫向分量Yiy、橫向感應磁場 垂向分量Ziy、垂向感應磁場縱向分量Xiz、垂向感應磁場橫向分量Yiz、垂向感應磁場垂向分 量 Ziz。
[0004] 現有的感應磁場分解方法一般是通過磁東、磁西、磁南、磁北以及在不同地區的同 點磁場測量數據來分解出鐵磁物體感應磁場。這種感應磁場分解方法主要存在以下不足： ①測量效率低，尤其對於船舶等大型鐵磁物體而言，調轉方向和換區域測量需浪費大量的 人力物力，且非常不方便；②由於測量條件限制一般僅能獲得感應磁場垂直分量，難以獲得 三分量測磁數據，其包含信息量相對較少；③屬靜態測量，缺乏實時性。
【發明內容】
[0005] 本發明的目的就是為了解決上述【背景技術】存在的不足，提供一種效率高、精確度 高的船舶感應磁場實時獲取方法。
[0006] 本發明採用的技術方案是：一種船舶感應磁場實時獲取方法，包括如下步驟：
[0007] 步驟1 :建立船舶的幾何模型，並對其進行網格剖分，得到船舶的剖分單元數據；
[0008] 步驟2 :由公式M = A、計算船舶各單元內部磁化強度M，再由公式B = CM求得 船舶外部場點處的磁場值B，將B代入船舶坐標系得到典型地磁場水平分量Bh縱向磁化作 用下的縱向感應磁場縱向分量、橫向分量}^和垂向分量Zf ;在典型地磁場水平分量 Bh橫向磁化作用下的橫向感應磁場縱向分量Xf、橫向分量和垂向分量Zf ;在典型地 磁場垂直分量Bv垂向磁化作用下的垂向感應磁場縱向分量、橫向分量}^和垂向分量 Zd， 1二'
[0009] 其中A為各單元之間相互作用產生的係數矩陣，b為作用在船舶上的典型海域地 磁場，C為各單元在船舶外部的場點處產生的場點係數矩陣；
[0010] 步驟3 :根據船舶航向在步驟2的基礎上，由公式
【權利要求】
1. 一種船舶感應磁場實時獲取方法，其特徵在於，包括以下步驟： 步驟1:建立船舶的幾何模型，並對其進行網格剖分，得到船舶的各剖分單元數據； 步驟2 :由公式M = A^b計算船舶各單元內部磁化強度M，再由公式B = CM求得船舶外 部場點處的磁場值B，將B代入船舶坐標系得到典型地磁場水平分量Bh縱向磁化作用下的 縱向感應磁場縱向分量、橫向分量Ff和垂向分量Zf ;在典型地磁場水平分量仏橫向 磁化作用下的橫向感應磁場縱向分量、橫向分量和垂向分量Zf ;在典型地磁場垂 直分量Bv垂向磁化作用下的垂向感應磁場縱向分量JTf、橫向分量f和垂向分量Zf， 其中A為各單元之間相互作用產生的係數矩陣，b為作用在船舶上的典型海域地磁場， C為各單元在船舶外部的場點處產生的場點係數矩陣； 步驟3 :根據船舶航向在步驟2的基礎上由公式
分別計算理想航行條件下任意磁化狀態下的船舶感應磁場三分量值，其中，Bh和Bv分 別為船舶航向區域地磁場的水平分量和垂直分量，爐為船舶磁航向角； 步驟4 :根據船舶航行時的實時導航信息，由公式： B〃 h = Bh(cos 0 cos a -sin 0 sin a )+Bv(sin 0 cos a +cos 0 sin a ) B 〃 v = -Bh (cos 0 sin a +sin 0 cos a ) -Bv (sin 0 sin a -cos 0 cos a ) 分別計算非理想航行條件下地磁場在船舶坐標系下水平分量B" h和垂直分量B" v， 式中，0為縱傾角，a為橫搖角； 步驟5 :根據步驟3和步驟4得到的數據，由公式：
分別計算任意航行條件下任意磁化狀態下的船舶感應磁場三分量值。
2. 根據權利要求1所述的方法，其特徵在於：所述步驟2中各單元之間相互作用產生 的係數矩陣A和各單元在船舶外部的場點處產生的場點係數矩陣C均通過磁場積分方程法 得到。
【文檔編號】G01R33/10GK104360293SQ201410623848
【公開日】2015年2月18日 申請日期:2014年11月7日 優先權日:2014年11月7日
【發明者】周國華, 劉勝道, 肖昌漢, 劉大明, 高俊吉, 趙文春 申請人:中國人民解放軍海軍工程大學