[發(fā)明專利]深水低電磁干擾環(huán)境的電磁矢量參數(shù)測量系統(tǒng)和方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202011443184.0
• 申請日: 2020-12-08
• 公開（公告）號: CN112596006A
• 公開（公告）日: 2021-04-02
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 張玲;李曉峰;羅金旺;馬振東;何盼盼
• 申請（專利權(quán)）人: 中國船舶重工集團(tuán)公司七五0試驗場
• 主分類號: G01R33/02
• 分類號: G01R33/02;G01R29/08
• 代理公司: 昆明今威專利商標(biāo)代理有限公司 53115
• 代理人: 蘇杭

本發(fā)明涉及水聲定位技術(shù)、電磁輻射技術(shù)、電磁接收技術(shù)、電磁矢量特性測量技術(shù)、信號處理技術(shù)等領(lǐng)域，提供了一種基于水聲三維空間定位的深水低電磁干擾環(huán)境的電磁矢量參數(shù)測量方法和系統(tǒng)。采用活動甲板雙體船船載吊放方式，將電磁輻射裝置和電磁接收裝置，軟連接方式吊放在水下50米深度以上。通過移動活動甲板位置、改變吊放點與船舷的相對位置、吊放深度，實現(xiàn)三維坐標(biāo)的布放；利用深水形成的天然電磁屏障，獲得一個超低背景噪聲電磁環(huán)境；節(jié)省建設(shè)磁場屏蔽室的巨大費用，采用水聲空間精確定位，獲得收發(fā)電磁基陣之間的相對距離和角度，用三分量電磁接收傳感器對磁場進(jìn)行測量，在低成本情況下實現(xiàn)超低背景電磁噪聲環(huán)境下的磁場矢量特性參數(shù)標(biāo)定。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及電磁矢量參數(shù)測量技術(shù)領(lǐng)域，具體為深水低電磁干擾環(huán)境的電磁矢量參數(shù)測量系統(tǒng)和方法。

背景技術(shù)

磁場測量是電磁輻射器、電磁接器、空間磁場抵消等應(yīng)用的技術(shù)基礎(chǔ)，沒有高精度的、科學(xué)的測量技術(shù)和方法，就不可能精確計量磁場參量。磁信號在近地面空氣中極易受到干擾，金屬物體、潮濕的地面、鋼筋水泥澆筑的地面，建筑墻體中的合金、帶變壓電路的設(shè)備等，都會通過反射、疊加等方式改變磁場的傳播特性。磁場的幅度、頻率、相位都會受到干擾而改變。目前電磁接收傳感器的精度已到皮特量級，而空氣中的磁干擾超過幾百納特，也就是背景噪聲遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于被測設(shè)備的靈敏度，空氣環(huán)境完全不能滿磁場參量測量要求。

傳統(tǒng)情況下，通過在近地空間采用特殊材料建立磁場屏蔽室，以獲得低背景噪聲、近自由場磁環(huán)境。而磁場屏蔽室的建設(shè)成本極高，且跟空間體積有關(guān)系，體積越大成本越高。磁場強度是矢量參數(shù)，不僅有大小，還有方向性，這決定了磁場的測量空間不可能太小，成本隨之增加。

如何解決上述問題，在低成本條件下獲得低背景噪聲、近自由磁場環(huán)境，解決高精度電磁參量的矢量測量。本文提出一種基于水聲三維空間定位的深水低電磁干擾環(huán)境的電磁矢量參數(shù)測量方法。

本文提出的方法適用于擁有特殊自然條件，例如一定深度淡水湖，具備一定的基礎(chǔ)設(shè)施，如帶活動甲板的雙體船只。這時可利用這些現(xiàn)有條件，采用活動甲板雙體船船載吊放方式，利用大于50米水深形成的天然磁屏障，獲得超低背景噪聲磁場環(huán)境，通過在電磁輻射裝置與電磁接收裝置上安裝聲學(xué)收發(fā)基陣及定位裝置，對電磁輻射裝置及電磁接收裝置的相對空間位置進(jìn)行精確定位，用三分量電磁接收傳感器對磁場進(jìn)行測量。在低成本情況下實現(xiàn)超低背景電磁噪聲環(huán)境下的磁場矢量特性參數(shù)標(biāo)定。

發(fā)明內(nèi)容

為解決上述現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，發(fā)明人經(jīng)過研發(fā)設(shè)計，提供了一種基于水聲三維空間定位的深水低電磁干擾環(huán)境的電磁矢量參數(shù)測量方法和系統(tǒng)，利用天然淡水資源就可獲得低電磁背景噪聲的環(huán)境，節(jié)省建設(shè)磁場屏蔽室的巨大費用。具體的，本發(fā)明是這樣實現(xiàn)的：

深水低電磁干擾環(huán)境的電磁矢量參數(shù)測量系統(tǒng)，包括：安裝在水上的磁場測量及聲定位顯示控制設(shè)備；安裝在水上能沿水平面橫向位移、在水下縱向升降的兩套吊放設(shè)備，兩套吊放設(shè)備之間保持一定的距離；其中一套吊放設(shè)備軟連接有位置相互接近的電磁輻射及聲定位發(fā)射裝置，另一套吊放設(shè)備軟連接有位置相互接近的電磁接收及聲定位接收裝置，二者均通過電纜連接至磁場測量及聲定位顯示控制設(shè)備；磁場測量及聲定位顯示控制設(shè)備，用于基于兩套吊放設(shè)備之間構(gòu)成的橫移量和升降量，利用聲定位原理構(gòu)建三軸坐標(biāo)系統(tǒng)，并能獲取在該三軸坐標(biāo)系統(tǒng)內(nèi)由電磁發(fā)射、接收裝置構(gòu)成的相對距離和角度，通過電磁接收裝置的測量結(jié)果獲得到當(dāng)前磁場矢量特性參數(shù)標(biāo)定。

進(jìn)一步的，電磁接收裝置為三分量電磁接收傳感器，三分量電磁接收傳感器用于對磁場進(jìn)行測量，在低成本情況下實現(xiàn)超低背景電磁噪聲環(huán)境下的磁場矢量特性參數(shù)標(biāo)定。