[发明专利]基于体剖分与测点间磁场映射的船舶感应磁场测量方法

权利要求书

1.一种基于体剖分单元与测点间磁场映射关系的船舶感应磁场测量方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1：选取一个能将船舶包围在内的形体，使船舶位于所述形体内，将所述形体进行网格剖分为m个体单元，取各体单元的中心为计算点；

S2：消磁站均敷设纵向线圈、横向线圈和垂向线圈各若干组，其中，敷设有x组纵向线圈(X01、X02、…、X0x)、y组横向线圈(Y01、Y02、…、Y0y)和z组垂向线圈(Z01、Z02、…、Z0z)，其中x、y、z为正整数，设定各线圈电流并计算各线圈在上述计算点产生的磁场，将这些磁场组合成各线圈在各体单元产生的磁场矩阵B_e；

S3：在船舶未进入消磁站前，采集消磁站布设的磁传感器阵列的各传感器测点的磁场B_bj；

S4：在船舶未进入消磁站前，按步骤S2中设定的各线圈电流依次通电，采集各磁传感器测点的磁场并将B_bj减去，结果分别记为B_c0X01、B_c0X02、…、B_c0X0x、B_c0Y01、B_c0Y02、…、B_c0Y0y、B_c0Z01、B_c0Z02、…、B_c0Z0z，其中x、y、z为正整数；

S5：在船舶进入消磁站后，采集消磁站布设的传感器阵列的各传感器测点的磁场，并将B_bj减去，结果记为B_ship；

S6：在船舶进入消磁站后，按步骤S2中设定的各线圈电流依次通电，采集各传感器测点的磁场并将B_bj和B_ship减去，结果分别记为B_c1X01、B_c1X02、…、B_c1X0x、B_c1Y01、B_c1Y02、…、B_c1Y0y、B_c1Z01、B_c1Z02、…、B_c1Z0z，其中x、y、z为正整数；

S7：用B_c1X01减去对应的B_c0X01，得到在线圈X01通电磁场作用下的船舶磁场B_cX01；同理可得到B_cX02、…、B_cX0x、B_cY01、B_cY02、…、B_cY0y、B_cZ01、B_cZ02、…、B_cZ0z，其中x、y、z为正整数，将这些磁场组合成矩阵B_c，即船舶在各线圈磁场作用下产生的磁场矩阵；

S8：利用矩阵B_e和B_c间的关系建立矩阵方程CoeK·B_e＝B_c，CoeK为关系矩阵，现B_e和B_c均已知，因此求解得到CoeK；

S9：将各体单元计算点磁场纵向分量设置为当地地磁场沿船舶纵向的磁场分量值，其余分量设置为0，与CoeK相乘即得到船舶纵向感应磁场；同理，得到船舶横向感应磁场和垂向感应磁场。

2.根据权利要求1所述的基于体剖分单元与测点间磁场映射关系的船舶感应磁场测量方法，其特征在于，所述步骤S2中，根据比奥-萨伐定理计算出各线圈在上述m个计算点产生的磁场。

3.根据权利要求2所述的基于体剖分单元与测点间磁场映射关系的船舶感应磁场测量方法，其特征在于，所述步骤S3中，磁传感器个数为n，在船舶未进入消磁站前，采集各磁传感器测得的磁场B_bj。

4.根据权利要求3所述的基于体剖分单元与测点间磁场映射关系的船舶感应磁场测量方法，其特征在于，所述步骤S8中，铁磁物体被外加磁场磁化后在其周围空间任意场点P(x_P,y_P,z_P)所产生的磁场B_P表示为：

其中：V为铁磁物体所占体积；M(r_Q)为外加磁场在铁磁物体内部产生的附加磁化强度；r_p为场点矢径；r_Q为源点矢径；r_pQ＝r_p-r_Q；B_p(r_p)为r_p处磁场强度三分量值组成的列矢量；▽_Q为对源点坐标进行梯度计算；▽_p为对场点坐标进行梯度计算；

如果对铁磁物体进行体单元剖分，则式(1)中的积分将变换为求和，对线性材料铁磁物体或均匀铁磁物体来说，式(1)最终将形成一个线性方程组：

C·M＝B (2)

其中：M为外加磁场在铁磁物体内部各单元产生的附加磁化强度；C为剖分单元耦合系数矩阵；B为外加磁场在铁磁物体内部各单元产生的磁场所组成的列向量；

将式(2)中的矩阵元素均扩展到所述步骤S1中的体单元，则可得到另一个线性方程组：

C₁·M₁＝B_e1 (3)

扩展后的M₁矩阵中的某些元素由于其对应的体单元位于空气中而为零，对应的由M₁产生的测点磁场为：

C₂·M₁＝B_c1 (4)

结合式(3)和式(4)可得：

令将消磁站各线圈在体单元计算点处产生的磁场组合成矩阵B_e，磁传感器测点处由各线圈磁场激励的船舶磁场组合成矩阵B_c，则建立以下矩阵方程式：

CoeK·B_e＝B_c (6)

式(6)中B_e和B_c均为已知量，因此可求解得到CoeK：