Calculation of vaulted magnetic field above ship using equivalent surface magnetic charge北大核心CSCD

[目的]为了获得舰船上方不同高度平面磁场数据,解决舰船上方拱顶磁场推算到平面磁场的问题,提出用面磁荷法进行舰船上方的磁场推算。[方法]从等效源理论出发,利用拱顶磁场数据进行反演建模,将舰船磁场等效为面磁荷产生的磁场,用面磁荷正演舰船上方的磁场。将面磁荷法推算出的磁场与舰船实际磁场进行对比,验证面磁荷法的可行性。[结果]通过数值仿真计算,舰船磁场垂直分量推算的相对均方根误差为0.44%;利用磁性船模进行实验分析,磁场垂直分量推算的相对均方根误差为7.64%。[结论]仿真和船模实验分析表明,利用面磁荷法进行磁场推算,其推算值与测量值较为吻合,推算的相对均方根误差较小,具有较高的精度,可用于实际工程计算。     

磁传感器阵列布置形式对铁磁目标磁场信息量获取的影响

为进行铁磁目标磁场的精确建模,利用磁传感器阵列测量了铁磁目标周围特定区域的磁场分布,根据测量数据重建铁磁目标的磁源分布,并以观测矩阵的奇异值坡度为评价标准对磁传感器阵列所获得的铁磁目标磁场信息量进行评估。通过将理想和简化布置形式下的磁传感器三分量阵列和垂直分量阵列进行对比分析,发现与垂直分量阵列相比,三分量阵列更具优势,而简化三分量阵列则因其具有可获得充分的磁场信息、能减少测量点数、占地最小等优点成为实际工程中最可取的阵列形式。     

缝隙辐射源近远场转换的园柱面等效磁流法

介绍利用圆柱面上的等效磁流源进行缝隙辐射源近场到近场与远场的转换.利用辐射源近场的模拟测量数据确定假设的圆柱面上的等效磁流源,进而推算出其近场和远场辐射特性.采用圆柱面比采用平面更易于工程实现.给出了关于测量近场和等效源之间关系的电场积分方程,并通过矩量法将积分方程转化为矩阵方程.使用奇异值分解法求解矩阵方程的最小二乘解.给出了单个缝隙天线以及缝隙阵列的近场和远场计算结果,与解析公式的计算结果相吻合,从而证明了所提出的方法的正确性.     

均匀优化设计在磁干扰补偿算法中的应用研究

载体磁场对地磁测量的干扰,一直是造成导航设备罗差、影响地磁测量精度的技术难题.本文针对12常系数补偿算法建模过程中耗时费力等不足,将均匀设计思想引入到优化求解建模的过程中,研究了载体磁场随其姿态变化对地磁测量的影响规律,提出了采用影响因子权值统计法设计载体姿态点,进而利用优化设计姿态点的磁测数据建立补偿模型,解决了复杂模型难以运用常规方法求取全局最优解的问题.通过试验证明,该方法可以利用载体较少姿态下的试验数据建立较高精度的补偿模型,缩短了试验建模的周期,提高了磁测补偿模型的精度.     

基于支持向量机回归建模的船舶磁场推算方法

磁性目标形体复杂,磁化不均匀,目前一般采用逆方法拟合测量数据,从而建立其磁模型。从支持向量机回归理论出发,通过实验室测量数据建立了基于支持向量机回归的船舶磁场模型,与实际测量值比较,利用该模型推算的船舶下方磁场值的均方根误差小于10%,满足工程应用要求,这对于未来支持向量机在船舶磁场推算中的应用有着重要意义。     

线性神经网络在舰船磁场推算模型中的应用

针对舰艇内外磁场推算问题,从智能优化的角度出发,建立了内外磁场之间的线性神经网络预报模型。该方法避免了利用数值建模存在的诸多困难,可实现舰艇内外磁场有效推算。并利用船模实验验证了网络预测的准确性,其换算精度相较于数值建模有所提高,满足工程实际需求。     

Application of Linear Neural Network to Ship＇s Magnetic Field Extrapolation

针对舰艇内外磁场推算问题,从智能优化的角度出发,建立了内外磁场之间的线性神经网络预报模型。该方法避免了利用数值建模存在的诸多困难,可实现舰艇内外磁场有效推算。并利用船模实验验证了网络预测的准确性,其换算精度相较于数值建模有所提高,满足工程实际需求。     

基于径向基神经网络的舰艇磁场推算模型

针对目前数值建模解决舰艇内外磁场推算问题时存在的困难,从智能优化的角度出发,建立了内外磁场之间的径向基神经网络预报模型.该方法避免了利用数值建模存在的诸多困难,即可实现舰艇内外磁场有效推算,并利用船模实验验证了网络预测的准确性,其换算精度相较于数值建模有所提高,满足工程实际需求.     

基于蚁群算法对三轴磁强计非正交度的修正

磁强计三轴不正交度导致磁场测量存在误差,磁强记转动时输出噪声信号,因而提出了一种在测定标准磁场模值下,对三轴磁强记三轴不正交度进行修正的模型。模型不考虑三轴磁灵敏度不一致性及零点漂移等影响,通过蚁群算法仿真求解,模型可以稳定收敛于最优值。并分析了标准磁场模值偏差对收敛参数的影响,在标准磁场模值为50 000nT,绝对偏差小于等于10 nT的情况下,转动噪声抑制率超过80％。     

用于低磁钢舰艇闭环消磁的船外磁场推算研究

利用实时测量的舰艇内部磁场值推算出外部目标磁场值,然后用外部目标磁场值来决策消磁绕组电流就是所谓的闭环消磁。本文推导了用于低磁钢舰艇闭环消磁的船外磁场推算的表达式,利用具有解析解的均匀磁化实心铁质球体的感应磁场进行了仿真实验。实验结果表明推算数据与理论值几乎完全吻合。在仿真数据中加入高斯白噪声后,推算数据与理论值依然吻...     

采用边界元素法延拓舰船磁场

从边界积分方程出发,介绍利用边界元素法来进行舰船磁场延拓的方法。通过船模实验验证了该方法的有效性,实验表明该方法具有较强的工程实际意义。     

纵摇低磁舰船的涡流磁场计算

低磁材料舰船的磁性防护要求高,其中摇摆产生的涡流磁场占总磁场的比例很大,正确分析其涡流磁场具有重要意义。以低磁旋转椭球壳作为船体模型,从涡流磁场的电磁场方程及涡流密度的边值问题出发,建立了地磁场中纵摇旋转椭球壳涡流磁场的数学模型,利用分离变量法对涡流电流进行了求解,从而根据毕奥-萨伐定律推导出旋转椭球壳纵摇至任意角度产生的涡流磁场,为低磁钢壳体舰船纵摇的涡流磁场分析论证提供了理论基础。     

基于磁体模拟法的舰船磁场补偿技术

针对舰船消磁系统快速准确解算、通用性强的设计要求,以磁体模拟理论为基础,提出了基于磁体模拟法的舰船磁场补偿技术.通过将舰船磁场补偿问题转换为求解若干反向等效磁源的磁矩,建立一种通用数学模型来实现消磁过程,并在此基础上形成满足实际应用需求的简化模型.将船模实测数值与仿真结果进行反向比对,表明在垂向磁场补偿方面,通用数学模型与其简化模型所取得的磁场补偿效果十分接近,但简化模型的解算速度较快,更能满足工程实用要求.     

基于矢量曲面积分反演模型的舰船磁场延拓方法

舰船磁场的矢量曲面积分法是磁场延拓的一种高效方法,在只能测量舰船平面磁场时,首先由平面磁场反演得到等效包络面磁场,进而利用曲面积分法延拓得到目标平面磁场.该方法较之磁体模拟法等更加方便有效.船模实验验证了该方法的有效性,具有较高的换算精度,为舰船近场磁场的换算提供了一种新的思路.     

三维移动脉动源的Michell型表达

本文应用Ｆｏｕｒｉｅｒ变换和围道积分，给出了无限深水域中三维移动脉动源的Ｍｉｃｈｅｌｌ型表达，并讨论了解的性质和远场辐射形态。该表达形式简洁，物理意义明确，数值计算速度快，可望在三维有航速或有流速影响的振荡物体水动力性能和波浪力计算中得到广泛的应用。     

本征值问题和可视化技术在电磁场计算中的应用

齐次边界条件或周期性边界条件下的Laplace场构成Sturm-Liouville型本征值问题。求解本征值问题可得一系列的本征值和对应的本征函数。由这些本征函数构成了对应的Laplace边值问题的级数通解。揭示了用于计算电磁场问题的新型等效源方法（包括圆形等效源方法、矩形等效源方法和矩形－圆形等新源混合算法）和本征值问题之间的内在联系，也即阐明了本征值问题是新等效源方法的理论基础。应用模拟电荷法、多极子法、多极理论和新型等效源方法等方法求解计算电磁场时，有关参数（诸如模拟电荷、内外极或者等效源的数目和位置安排，尤其是模拟电荷电量的大小、内外极的次数或者等效源的阶数等）的选择问题是影响这些方法应用的瓶颈。在计算过程中综合应用解的图形显示和校核点处的计算值的误差大小来确定有关参数，既可以确保解的正确性，又可以极大地提高计算效率和计算精度。     

采用一种高阶面元法数值求解浅水船舶兴波问题

开发了一种基于B样条的高阶面元法用来求解浅水船舶兴波问题.船体表面和自由面上分别布置Rankine源,同时利用镜像原理来计及水底的影响.物体儿何用B样条曲面精确表示.在求得边界面卜的源强密度分布后,物面上的速度势用B样条来表示.数值计算中采用配置方法,并且用高斯-勒让德公式来计算方程中的积分.为了验证文中方法的有效性,用本方法计算了Wigley船在深水和浅水中的兴波水动力和波形,所得数值结果与试验结果和其它数值结果进行了比较,吻合程度令人满意,表明本方法被用来求解浅水船舶兴波问题是有效的.     

水雷布设面上的磁场计算方法研究

由于舰船磁场测量受测量场地的水深和测量点个数的影响,如何利用有限的磁场测量值,去计算布设水雷深度上的磁场值,成为本文研究的内容。现有多种方法来进行磁场深度计算,因此需要选择一种计算量较小、满足精度要求的方法。通过Matlab仿真,用仿真值和实测值进行比较,证明该方法的准确性和实用性,此方法在研究舰船对抗水雷能力具有重要意义。