[发明专利]深水低电磁干扰环境的电磁矢量参数测量系统和方法

说明书

本发明涉及水声定位技术、电磁辐射技术、电磁接收技术、电磁矢量特性测量技术、信号处理技术等领域，提供了一种基于水声三维空间定位的深水低电磁干扰环境的电磁矢量参数测量方法和系统。采用活动甲板双体船船载吊放方式，将电磁辐射装置和电磁接收装置，软连接方式吊放在水下50米深度以上。通过移动活动甲板位置、改变吊放点与船舷的相对位置、吊放深度，实现三维坐标的布放；利用深水形成的天然电磁屏障，获得一个超低背景噪声电磁环境；节省建设磁场屏蔽室的巨大费用，采用水声空间精确定位，获得收发电磁基阵之间的相对距离和角度，用三分量电磁接收传感器对磁场进行测量，在低成本情况下实现超低背景电磁噪声环境下的磁场矢量特性参数标定。

技术领域

本发明涉及电磁矢量参数测量技术领域，具体为深水低电磁干扰环境的电磁矢量参数测量系统和方法。

背景技术

磁场测量是电磁辐射器、电磁接器、空间磁场抵消等应用的技术基础，没有高精度的、科学的测量技术和方法，就不可能精确计量磁场参量。磁信号在近地面空气中极易受到干扰，金属物体、潮湿的地面、钢筋水泥浇筑的地面，建筑墙体中的合金、带变压电路的设备等，都会通过反射、叠加等方式改变磁场的传播特性。磁场的幅度、频率、相位都会受到干扰而改变。目前电磁接收传感器的精度已到皮特量级，而空气中的磁干扰超过几百纳特，也就是背景噪声远远大于被测设备的灵敏度，空气环境完全不能满磁场参量测量要求。

传统情况下，通过在近地空间采用特殊材料建立磁场屏蔽室，以获得低背景噪声、近自由场磁环境。而磁场屏蔽室的建设成本极高，且跟空间体积有关系，体积越大成本越高。磁场强度是矢量参数，不仅有大小，还有方向性，这决定了磁场的测量空间不可能太小，成本随之增加。

如何解决上述问题，在低成本条件下获得低背景噪声、近自由磁场环境，解决高精度电磁参量的矢量测量。本文提出一种基于水声三维空间定位的深水低电磁干扰环境的电磁矢量参数测量方法。

本文提出的方法适用于拥有特殊自然条件，例如一定深度淡水湖，具备一定的基础设施，如带活动甲板的双体船只。这时可利用这些现有条件，采用活动甲板双体船船载吊放方式，利用大于50米水深形成的天然磁屏障，获得超低背景噪声磁场环境，通过在电磁辐射装置与电磁接收装置上安装声学收发基阵及定位装置，对电磁辐射装置及电磁接收装置的相对空间位置进行精确定位，用三分量电磁接收传感器对磁场进行测量。在低成本情况下实现超低背景电磁噪声环境下的磁场矢量特性参数标定。

发明内容

为解决上述现有技术存在的不足，发明人经过研发设计，提供了一种基于水声三维空间定位的深水低电磁干扰环境的电磁矢量参数测量方法和系统，利用天然淡水资源就可获得低电磁背景噪声的环境，节省建设磁场屏蔽室的巨大费用。具体的，本发明是这样实现的：

深水低电磁干扰环境的电磁矢量参数测量系统，包括：安装在水上的磁场测量及声定位显示控制设备；安装在水上能沿水平面横向位移、在水下纵向升降的两套吊放设备，两套吊放设备之间保持一定的距离；其中一套吊放设备软连接有位置相互接近的电磁辐射及声定位发射装置，另一套吊放设备软连接有位置相互接近的电磁接收及声定位接收装置，二者均通过电缆连接至磁场测量及声定位显示控制设备；磁场测量及声定位显示控制设备，用于基于两套吊放设备之间构成的横移量和升降量，利用声定位原理构建三轴坐标系统，并能获取在该三轴坐标系统内由电磁发射、接收装置构成的相对距离和角度，通过电磁接收装置的测量结果获得到当前磁场矢量特性参数标定。

进一步的，电磁接收装置为三分量电磁接收传感器，三分量电磁接收传感器用于对磁场进行测量，在低成本情况下实现超低背景电磁噪声环境下的磁场矢量特性参数标定。