潜艇磁场建模方法的分析与比较.pdf

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1、第33卷第3期2011年3月舰船科学技术SHIPSCIENCEANDTECHNOLOGYV01．33，No．3Mar．，2011潜艇磁场建模方法的分析与比较曲晓慧，杨日杰，单志超(海军航空工程学院电子信息工程系，山东烟台264001)摘要：对潜艇进行磁探仪探测，需了解潜艇的磁特性模型。潜艇磁性物质分布复杂，直接用解析方法求解其磁场相当困难。经过近几十年的发展，目前已经得到了多种有效的潜艇磁场建模方法。本文分析了目前潜艇磁场建模的几种方法，对各种方法的基本原理进行阐述，并对其适用范围进行分析。最后对潜艇磁场数学模型的选择进行了说明。．关键词：潜艇磁场；模型；磁偶极子；旋

2、转椭球体中图分类号：TJ630文献标识码：A文章编号：1672—7649(2011)03—0007—05DOI：10．3404／j．issn．1672—7649．2011．03．002AnalysisandcomparisononmagneticfieldmodelingmethodofsubmarineQuXiao-hui，YANGRi-jie，SHANZhi—chao(DepartmentofElectronicandInformationEngineering，NavalAeronauticalAstronauticalUniversity，Yantai2640

3、01，China)Abstract：Modelofsubmarinemagneticfieldshouldbeknownwhendetectingthesubmarinebyuseofmagneticanomalydetection(MAD)．Submarinemagnetismsubstancedistributescomplexly，SOitisverydifficulttoevaluatethemagnetismusinganalyticmethoddirectly．Afeweffectivemethodsonmagneticfieldmodelingofsub

4、marinehavebeengainedbydevelopmentinthenewlyseveraldecades．Thispaperanalyzesseveralactualmodelingmethodonsubmarinemagnetism．Thekeystoneofeachmethodisexpatiatedandapplicabilityscopeisanalyzed．Atlastthechoiceofmethematiesmodelsonsubmarinemagneticfieldisexplained．Keywords：submarinemagneticf

5、ield；modeling；magneticdipole；rotationalellipsoid0引言在利用磁探仪进行航空搜潜及对潜艇目标的磁定位等过程中，需要了解潜艇目标在整个空间的磁场分布情况，这就要求首先要建立起潜艇目标的磁场数学模型。潜艇磁性物质分布复杂，直接用解析方法求解其磁场相当困难。经过近几十年的发展，目前已经得到了多种有效的潜艇磁场建模方法，主要是利用部分测量数据对磁性目标进行建模，然后利用建立的模型得到其周围的磁场分布。常用的有以下几种：磁偶极子模型、潜艇模型等效法模型、解拉普拉斯方程边值问题的方法、均匀磁化的旋转椭球体模型、均匀磁化的旋转椭球体阵列

6、模型、均匀磁化的旋转椭球体与磁偶极子阵列混合模型。本文主要对目前潜艇磁场建模的几种方法的基本原理进行阐述，并对其应用特点进行分析。最后对潜艇磁场数学模型的选择进行了说明。1磁偶极子模型⋯在研究潜艇磁场过程中，当测量点距目标距离与目标尺寸之比大于一定值时，地磁场对潜艇引起的磁场可等效为磁偶极子磁场。如图1所示，图中位于S收稿日期：2010—07—23；修回日期：2010—10—08基金项目：国家自然科学基金资助项目(60572161)；中国博士后科学基金面上资助项目(20090451538)作者简介：曲晓慧(1975一)，女，博士后，讲师，主要研究方向为航空反潜。·8·

7、舰船科学技术第33卷点的磁矩M会在矢量，处的P点产生磁场日，，由电磁学原理可知，这个磁场可表示为：日，：一与fM一掣1，rLro其中，M为潜艇磁矩；，为测量点至潜艇的距离矢量；H，为潜艇在测量点产生的磁异常场。图1潜艇磁矩M产生的磁场日，Fig．1Magneticfieldinducedbysubmarinemagneticmoment由于潜艇内部铁磁物质分布以及局部磁性等的差异，当测量点距目标距离与目标尺寸之比不大于一定值时，磁偶极子模型不能有效模拟潜艇磁场。2潜艇模型等效法模型‘21对于距离潜艇不是很近的磁场，利用潜艇模型等效法是可行的，图2将潜