[发明专利]一种船舶工频电磁扰动信号指纹表达分析方法及系统

说明书

本发明提供了一种船舶工频电磁扰动信号指纹表达分析方法及系统，包括：基于船舶模块化构造原理，将船舶的每个子舱段模型化为不同类型的串‑并联电阻、电容及电感R‑C‑L电路，以将整条船舶模型化为串‑并联多级的{Rsubgt;n/subgt;‑Csubgt;n/subgt;‑Lsubgt;n/subgt;}电路，作为船舶电路模型；当外部激励工频电磁场作为激励电动势作用于船舶电路模型时，在串‑并联多级的{Rsubgt;n/subgt;‑Csubgt;n/subgt;‑Lsubgt;n/subgt;}电路内产生激励电流，激励电流在船舶的铁磁性材料中产生感生电流；感生电流的幅值和相位与激励电动势幅值和相位之间的偏差与船舶的构造信息相关；将幅值和相位偏差作为船舶的指纹，以实现对船舶的探测。

技术领域

本发明属于工频电磁波信息表达与处理领域，更具体地，涉及一种船舶工频电磁扰动信号指纹表达分析方法及系统。

背景技术

在水面和水下航行的以铁磁性材料为构造基础船舶占绝大多数。它们在工频电磁波中的响应，及其简洁，有效的表达，极为重要。进而分析和探测了铁磁性船舶目标是重大的课题，目前在文献中没有论及。通常的高频电磁波(主动或被动)探测水面船舶的技术方法很普及，但是对极低频电磁波，如工频电网产生的工频电磁波探测水面和水下船舶的工作很少。这首先就因为船舶对极低频电磁波响应的特性不明。

发明内容

针对现有技术的缺陷，本发明的目的在于提供一种船舶工频电磁扰动信号指纹表达分析方法及系统，旨在解决现有船舶对极低频电磁波响应特性不明的问题。

为实现上述目的，第一方面，本发明提供了一种船舶工频电磁扰动信号指纹表达分析方法，包括如下步骤：

基于船舶模块化构造原理，将船舶的每个子舱段模型化为不同类型的串-并联电阻、电容及电感R-C-L电路，以将整条船舶模型化为串-并联多级的{R_n-C_n-L_n}电路，作为船舶电路模型；

当外部激励工频电磁场作为激励电动势作用于所述船舶电路模型时，在所述串-并联多级的{R_n-C_n-L_n}电路内产生激励电流，所述激励电流在船舶的铁磁性材料中产生感生电流；所述感生电流的幅值和相位与激励电动势幅值和相位之间的偏差与船舶的构造信息相关；所述船舶的构造信息包括：船舱数、船舶的结构及船舶内部铺设材料；

将所述幅值和相位偏差作为船舶的指纹，以实现对船舶的探测。

在一个可选的示例中，每个子舱段模型化后的串-并联R-C-L电路为RCL并联电路；

所述RCL并联电路为：电阻R、电容C以及电感L三者相互并联的电路；

所述RCL并联电路的复阻抗Z和复角分别为：

其中，ω为相位弧角变化。

在一个可选的示例中，每个子舱段模型化后的串-并联R-C-L电路为RCL混联电路；

所述RCL混联电路为：电感L与电阻R串联，之后串联支路与电容C并联；

所述RCL混联电路的复阻抗和复角分别为：

其中，ω为相位弧角变化。

在一个可选的示例中，所述整条船舶模型化为串-并联多级的{R_n-C_n-L_n}电路，具体为：