[發明專利]用于水下目標探測的海水離子運動磁場仿真方法、裝置

有效

• 申請號: 202010940355.4
• 申請日: 2020-09-09
• 公開（公告）號: CN112083501B
• 公開（公告）日: 2022-07-05
• 發明（設計）人: 潘孟春;張琦;劉中艷;徐昱靜;劉旺;陳卓;劉舒暢;陳棣湘;胡佳飛;李裴森
• 申請（專利權）人: 中國人民解放軍國防科技大學
• 主分類號: G01V3/08
• 分類號: G01V3/08
• 代理公司: 湖南兆弘專利事務所(普通合伙) 43008
• 代理人: 陳暉;胡君

本發明公開一種用于水下目標探測的海水離子運動磁場仿真方法、裝置，該方法步驟包括：S1.構建海水離子運動磁場初步模型，再在似穩假設下進行簡化，最終構建得到由外部激勵源的聲源參數和海水溶液理化參數描述磁場強度的海水離子運動磁場模型；S2.進行仿真時，構建海域模型并確定待仿真海域的海水溶液理化參數，以及對聲場進行仿真，并將仿真結果作為聲源激勵輸入至海域模型中，得到聲源參數計算結果，將海水溶液理化參數、聲源參數計算結果輸入至海水離子運動磁場模型中，計算得到海水離子運動磁場的仿真結果。本發明能夠對水下目標運動激發海水離子分離所產生的磁場進行仿真，且具有仿真實現簡單、效率及精度高等優點。

技術領域

本發明涉及水下目標探測技術領域，尤其涉及一種用于水下目標探測的海水離子運動磁場仿真方法、裝置。

背景技術

在電解質溶液中注入聲源激勵源，不同種類的離子由于質量、摩擦系數等參數存在差異，在相同外界聲波源的激勵下離子之間會發生分離，破壞了原有溶液中離子均勻分布的情況，從而產生電流，使溶液中產生電磁場。高鹽分海水中充斥著大量正負離子，如鈉正離子和氯負離子，相當于電解質溶液。因此在海水中，一旦注入聲源激勵，就會產生由海水離子分離導致的電磁場。由于磁隱身、聲隱身材料的快速發展，這種由海水離子分離產生的磁場可以作為水下目標探測的理想新型磁源。

水下目標在運動時會產生流噪聲，流噪聲作為一種聲源，會激發海水離子分離，從而產生磁場。該磁場與水下目標的材料無關，并且一旦水下目標運動，聲激勵就會存在，從而磁場就會存在，不會消失。并且，該磁場和聲源激勵的頻率特征高度一致，即由水下目標導致的磁場特征明顯，更有利于識別目標信號。因此，如果能夠對該水下目標激發海水離子分離而產生的磁場實現仿真，則利用仿真結果即可以快速的判斷是否存在水下目標，實現水下目標探測。針對海水目標探測時海水離子運動磁場的仿真，實現較為復雜，目前還尚未有有效方案能夠實現，而亟需提供一種海水運動磁場仿真方法，以使得能夠實現海水探測中海水運動磁場的仿真。

發明內容

本發明要解決的技術問題就在于：針對現有技術存在的技術問題，本發明提供一種仿真實現簡單、效率及精度高的用于水下目標探測的海水離子運動磁場仿真方法及裝置，能夠對由于水下目標運動而激發海水離子分離所產生的磁場進行仿真，便于實現海水中目標探測。

為解決上述技術問題，本發明提出的技術方案為：

一種用于水下目標探測的海水離子運動磁場仿真方法，步驟包括：

S1.構建磁場模型：基于麥克斯韋方程構建海水離子運動磁場初步模型，再對構建的海水離子運動初步磁場模型在似穩假設下進行簡化，以使得不考慮位移電流而只計算擴散方程，最終構建得到由外部激勵源的聲源參數和海水溶液理化參數描述磁場強度的海水離子運動磁場模型；

S2.磁場模型仿真：進行仿真時，構建海域模型并確定待仿真海域的所述海水溶液理化參數，以及對待仿真海域中聲場進行仿真以模擬水下目標運動產生的流噪聲，并將仿真結果作為水下目標運動產生的聲源激勵輸入至所述海域模型中，得到聲源參數計算結果，將待仿真海域的所述海水溶液理化參數、所述聲源參數計算結果輸入至所述海水離子運動磁場模型中，計算得到海水離子運動磁場的仿真結果。

進一步的，所述步驟S1構建磁場模型的具體步驟包括：

S11.構建離子運動模型：先根據離子的受力構建離子的完整受力方程，在所述完整受力方程中引入離子與溶液間的相對速度，以及引入離子平均濃度和離子波動濃度，并在小量忽略假設下對所述受力方程進行簡化，以將可變的離子波動濃度使用靜態的離子平均濃度替代，最終得到由離子與溶液間的相對速度、離子濃度、離子平均濃度描述磁場的離子運動模型；