基于PSO算法的磁偶极子阵列舰艇磁场模拟研究

舰艇磁场作为舰艇重要暴露源，是舰艇非声隐身性能的一大研究重点。在舰艇磁防护工作中，为应对舰艇上方的航空磁探测等新型磁威胁，需要对舰艇磁场全方位的空间分布特征进行数学建模。本文针对舰艇垂向非对称结构在舰艇上、下方感应磁场的分布差异，通过数值仿真实验对某潜艇简易模型进行定量分析，并基于舰艇上、下方2个近场平面的磁场数据，以拟合结果均方根误差为目标函数，采用粒子群优化算法（particle swarm optimization, PSO）对系数矩阵进行优化，建立了潜艇的三维磁偶极子阵列模型。定量分析模拟结果表明，在艇模上、下方单倍船长范围内，感应磁场最大相对误差超过5%，采用单个近场平面的测量数据建模将对磁模型换算精度带来显著影响。采用双平面模拟后，将磁偶极子阵列模型深度换算结果与艇模仿真数据进行比较，龙骨上、下方最大相对拟合误差仅为1.14%与2.82%，拟合精度高且可换算深度范围广。本文研究成果可应用于舰艇磁场的高精度建模，并为舰艇磁防护中磁场测量、磁性目标探测与定位等工作提供参考。