[发明专利]用于水下目标探测的海水离子运动磁场仿真方法、装置

说明书

本发明公开一种用于水下目标探测的海水离子运动磁场仿真方法、装置，该方法步骤包括：S1.构建海水离子运动磁场初步模型，再在似稳假设下进行简化，最终构建得到由外部激励源的声源参数和海水溶液理化参数描述磁场强度的海水离子运动磁场模型；S2.进行仿真时，构建海域模型并确定待仿真海域的海水溶液理化参数，以及对声场进行仿真，并将仿真结果作为声源激励输入至海域模型中，得到声源参数计算结果，将海水溶液理化参数、声源参数计算结果输入至海水离子运动磁场模型中，计算得到海水离子运动磁场的仿真结果。本发明能够对水下目标运动激发海水离子分离所产生的磁场进行仿真，且具有仿真实现简单、效率及精度高等优点。

技术领域

本发明涉及水下目标探测技术领域，尤其涉及一种用于水下目标探测的海水离子运动磁场仿真方法、装置。

背景技术

在电解质溶液中注入声源激励源，不同种类的离子由于质量、摩擦系数等参数存在差异，在相同外界声波源的激励下离子之间会发生分离，破坏了原有溶液中离子均匀分布的情况，从而产生电流，使溶液中产生电磁场。高盐分海水中充斥着大量正负离子，如钠正离子和氯负离子，相当于电解质溶液。因此在海水中，一旦注入声源激励，就会产生由海水离子分离导致的电磁场。由于磁隐身、声隐身材料的快速发展，这种由海水离子分离产生的磁场可以作为水下目标探测的理想新型磁源。

水下目标在运动时会产生流噪声，流噪声作为一种声源，会激发海水离子分离，从而产生磁场。该磁场与水下目标的材料无关，并且一旦水下目标运动，声激励就会存在，从而磁场就会存在，不会消失。并且，该磁场和声源激励的频率特征高度一致，即由水下目标导致的磁场特征明显，更有利于识别目标信号。因此，如果能够对该水下目标激发海水离子分离而产生的磁场实现仿真，则利用仿真结果即可以快速的判断是否存在水下目标，实现水下目标探测。针对海水目标探测时海水离子运动磁场的仿真，实现较为复杂，目前还尚未有有效方案能够实现，而亟需提供一种海水运动磁场仿真方法，以使得能够实现海水探测中海水运动磁场的仿真。

发明内容

本发明要解决的技术问题就在于：针对现有技术存在的技术问题，本发明提供一种仿真实现简单、效率及精度高的用于水下目标探测的海水离子运动磁场仿真方法及装置，能够对由于水下目标运动而激发海水离子分离所产生的磁场进行仿真，便于实现海水中目标探测。

为解决上述技术问题，本发明提出的技术方案为：

一种用于水下目标探测的海水离子运动磁场仿真方法，步骤包括：

S1.构建磁场模型：基于麦克斯韦方程构建海水离子运动磁场初步模型，再对构建的海水离子运动初步磁场模型在似稳假设下进行简化，以使得不考虑位移电流而只计算扩散方程，最终构建得到由外部激励源的声源参数和海水溶液理化参数描述磁场强度的海水离子运动磁场模型；

S2.磁场模型仿真：进行仿真时，构建海域模型并确定待仿真海域的所述海水溶液理化参数，以及对待仿真海域中声场进行仿真以模拟水下目标运动产生的流噪声，并将仿真结果作为水下目标运动产生的声源激励输入至所述海域模型中，得到声源参数计算结果，将待仿真海域的所述海水溶液理化参数、所述声源参数计算结果输入至所述海水离子运动磁场模型中，计算得到海水离子运动磁场的仿真结果。

进一步的，所述步骤S1构建磁场模型的具体步骤包括：

S11.构建离子运动模型：先根据离子的受力构建离子的完整受力方程，在所述完整受力方程中引入离子与溶液间的相对速度，以及引入离子平均浓度和离子波动浓度，并在小量忽略假设下对所述受力方程进行简化，以将可变的离子波动浓度使用静态的离子平均浓度替代，最终得到由离子与溶液间的相对速度、离子浓度、离子平均浓度描述磁场的离子运动模型；