一种基于自航式平台的声电磁模拟源系统的制作方法

本技术涉及水下探测，特别涉及一种基于自航式平台的声电磁模拟源系统。

背景技术：

1、由于水下目标的隐蔽性强，水下攻击的破坏性大，各国对此都极为重视。其中，声、电、磁信号是水下目标的重要目标特征，声电磁探测是重要的手段，基于自航式平台的声电磁模拟源系统可满足水下攻防对抗演练需求。

2、水下目标磁场来源包括铁磁材料在磁场冲击、建造或航行过程中的应力等作用后产生的固有磁场，以及在地磁场作用下产生的感应磁场。感应磁场是由地磁场在舰船的纵向、横向和垂直三个方向磁化而成，而固定磁场可按照矢量分解原理表示为纵向、横向和垂直三分量磁场的叠加，因此，水下目标磁场特征需三方向磁矩进行分别等效，才能实现较为精确的特征模拟。

3、水下目标电场主要由于异种金属在海水中发生电化学腐蚀以及防腐系统产生的电流流经海水与轴、船体构成的闭合回路，经螺旋桨的调制作用后产生轴频及其倍频电场。

4、水下目标噪声主要来源有：舱内机械运转时产生的空气噪音，机械构件振动引起的结构噪音，水流经过船体引起的流体噪音以及螺旋桨的转动噪音等。

5、因此，为了实现多类型水下目标三分量磁场、总场、静电场、轴频电场、低频电磁场及噪声特征的功能，并精确模拟场源峰值、场源形状、场源通过特性曲线等功能，需设计一种基于自航式平台的声电磁模拟源系统。

技术实现思路

1、本实用新型的目的是提供一种基于自航式平台，模拟多类型水下目标三分量磁场、总场、静电场、轴频电场、低频电磁场及噪声特征的功能，并精确模拟场源峰值、场源形状、场源通过特性曲线等功能的声电磁模拟源系统。

2、具体的，本实用新型提出一种基于自航式平台的声电磁模拟源系统，所述基于自航式平台的声电磁模拟源系统包括声电磁场模拟源控制仪、换能器、xq绕组、yq绕组、zq绕组、前端网状电极、后端网状电极；

3、所述自航式平台为水下无人航行器；

4、所述电磁场模拟源控制仪与上位机连接，通过通信总线接收上位机指令载入目标的磁场模拟特征、电场模拟特征、噪声模拟特征；

5、所述换能器布置于自航式平台内舱，所述换能器与所述电磁场模拟源控制仪连接，根据获取的噪声模拟特征，发生模拟噪声；

6、所述xq绕组、yq绕组和zq绕组，所述xq绕组为多匝环形绕组，紧贴自航式平台外壳内侧布置；所述yq绕组为多匝的单层或多层平面绕组，沿自航式平台的中心线水平设置；所述zq绕组为多匝的单层或多层平面绕组，沿自航式平台的中心线水平设置；

7、所述xq绕组、yq绕组和zq绕组与所述电磁场模拟源控制仪连接，根据获取的磁场模拟特征，所述xq绕组产生模拟纵向磁矩，yq绕组产生模拟横向磁矩，zq绕组产生模拟垂向磁矩；

8、所述前端网状电极和后端网状电极分别布置于自航式平台外壳外部的艏部和艉部；所述前端网状电极和后端网状电极与所述电磁场模拟源控制仪连接，所述前端网状电极和后端网状电极根据获取的电场模拟特征，发生模拟电场。

9、更近一步地，所述声电磁场模拟源控制仪包括噪声信号控制模块、磁场控制模块和电场控制模块；

10、所述噪声信号控制模块与所述换能器连接，并根据所述噪声模拟特征解算所述换能器的控制信号，并控制所述换能器；

11、所述磁场控制模块与所述xq绕组、yq绕组和zq绕组连接，并根据所述磁场模拟特征分别解算所述xq绕组、yq绕组和zq绕组的控制信号，并控制所述xq绕组、yq绕组和zq绕组；

12、所述电场控制模块与所述前端网状电极和后端网状电极连接，并根据所述电场模拟特征解算所述前端网状电极和后端网状电极的控制信号，并控制所述前端网状电极和后端网状电极。

13、更近一步地，所述基于自航式平台的声电磁模拟源系统还包括噪声信号模拟电源；所述噪声信号模拟电源与所述换能器连接，并输出对应的电流给所述换能器。

14、更近一步地，所述基于自航式平台的声电磁模拟源系统还包括磁场模拟电源；所述磁场模拟电源包括纵向绕组电源、横向绕组电源和垂向绕组电源；

15、所述纵向绕组电源与所述xq绕组连接，并输出对应的电流给所述xq绕组；

16、所述横向绕组电源与所述yq绕组连接，并输出对应的电流给所述yq绕组；

17、所述垂向绕组电源与所述zq绕组连接，并输出对应的电流给所述zq绕组。

18、更近一步地，所述基于自航式平台的声电磁模拟源系统还包括电场模拟电源；所述电场模拟电源与所述电场电流给前端网状电极和后端网状电极连接，并输出对应的电流给所述电场电流给前端网状电极和后端网状电极。

19、更近一步地，所述xq绕组、yq绕组和zq绕组均可根据所需模拟的水下目标磁场特征设计多组多匝绕组。

20、更近一步地，所述xq绕组、yq绕组和zq绕组均可根据自航式平台舱室分布及负载布置情况，采用两段分布式设计；

21、所述xq绕组、yq绕组和zq绕组包括第一xq绕组、第一yq绕组、第一zq绕组、第二xq绕组、第二yq绕组和第二zq绕组；

22、所述第一xq绕组和第二xq绕组分别设计为20匝，等间距分布；

23、所述第一yq绕组、第二yq绕组、第一zq绕组和第二zq绕组均采用单层设计，均为2匝。

24、所述第一xq绕组、第一yq绕组和第一zq绕组布置于自航式平台的艏部，所述第二xq绕组、第二yq绕组和第二zq绕组布置于自航式平台的艉部，均紧贴自航式平台外壳内部，沿自航平台纵向方向各占1.5m的长度。

25、更近一步地，所述前端网状电极和后端网状电极采用分布式网状电极，每一块电极纵向长度为0.5m。

26、更近一步地，所述电场模拟电源向所述前端网状电极和后端网状电极通以不同电流，可产生所需的电场模拟源。

27、本实用新型达到的有益效果是：

28、本实用新型提供的系统具备模拟多类型水下目标三分量磁场、总场、静电场、轴频电场、低频电磁场特征、噪声特征的功能，多物理场融合更符合真实的目标特性；

29、现有技术中基于直线电缆的电磁模拟源仅能模拟与导向垂直的方向的磁场峰值，与导向平行方向的磁场几乎为零，因此无法同时模拟实船三分量电磁场特征，也无法准确模拟实船电磁场通过特性，本实用新型提供的系统具备精确模拟场源峰值、场源形状、场源通过特性曲线等功能，对于水下攻防对抗演练具有重要意义；

30、本实用新型提供的系统实现了多物理场计算控制、多物理场发送源一体化集成，具备远程在线调整及载入模拟对象的噪声、电场、磁场特征的功能；

31、本实用新型提供的系统总体代价小，体积小、重量轻、所需功率小，非常适合水下无人自主平台搭载使用；

32、相较于现有拖曳式模拟源，收方电缆复杂，本实用新型提供的系统安装便捷，与自航式平台适配性较好，利于自航式平台操控和机动，实用性强。

技术特征：

1.一种基于自航式平台的声电磁模拟源系统，其特征在于，所述基于自航式平台的声电磁模拟源系统包括声电磁场模拟源控制仪(1)、换能器(5)、xq绕组(61)、yq绕组(62)、zq绕组(63)、前端网状电极(71)、后端网状电极(72)；

2.根据权利要求1所述基于自航式平台的声电磁模拟源系统，其特征在于，所述声电磁场模拟源控制仪(1)包括噪声信号控制模块(11)、磁场控制模块(12)和电场控制模块(13)；

3.根据权利要求1所述基于自航式平台的声电磁模拟源系统，其特征在于，所述基于自航式平台的声电磁模拟源系统还包括噪声信号模拟电源(2)；所述噪声信号模拟电源(2)与所述换能器(5)连接，并输出对应的电流给所述换能器(5)。

4.根据权利要求1所述基于自航式平台的声电磁模拟源系统，其特征在于，所述基于自航式平台的声电磁模拟源系统还包括磁场模拟电源(3)；所述磁场模拟电源(3)包括纵向绕组电源(31)、横向绕组电源(32)和垂向绕组电源(33)；

5.根据权利要求1所述基于自航式平台的声电磁模拟源系统，其特征在于，所述基于自航式平台的声电磁模拟源系统还包括电场模拟电源(4)；所述电场模拟电源(4)与所述电场电流给前端网状电极(71)和后端网状电极(72)连接，并输出对应的电流给所述电场电流给前端网状电极(71)和后端网状电极(72)。

6.根据权利要求1所述基于自航式平台的声电磁模拟源系统，其特征在于，所述xq绕组(61)、yq绕组(62)和zq绕组(63)均可根据所需模拟的水下目标磁场特征设计多组多匝绕组。

7.根据权利要求1所述基于自航式平台的声电磁模拟源系统，其特征在于，所述xq绕组(61)、yq绕组(62)和zq绕组(63)均可根据自航式平台舱室分布及负载布置情况，采用两段分布式设计；

8.根据权利要求1所述基于自航式平台的声电磁模拟源系统，其特征在于，所述前端网状电极(71)和后端网状电极(72)采用分布式网状电极，每一块电极纵向长度为0.5m。

9.根据权利要求5所述基于自航式平台的声电磁模拟源系统，其特征在于，所述电场模拟电源(4)向所述前端网状电极(71)和后端网状电极(72)通以不同电流，可产生所需的电场模拟源。

技术总结本技术提出一种基于自航式平台的声电磁模拟源系统，包括声电磁场模拟源控制仪、换能器、XQ绕组、YQ绕组、ZQ绕组、前端网状电极、后端网状电极；电磁场模拟源控制仪接收载入的磁场模拟特征、电场模拟特征、噪声模拟特征；换能器用于发生模拟噪声；XQ绕组、YQ绕组和ZQ绕组，紧贴自航式平台外壳内侧布置产生三方向模拟磁矩；前端网状电极和后端网状电极分别布置于自航式平台外壳外部的艏部和艉部，发生模拟电场。本技术提供的系统具备模拟多类型水下目标三分量磁场、总场、静电场、轴频电场、低频电磁场特征、噪声特征的功能，多物理场融合更符合真实的目标特性。技术研发人员：杨文铁,陈盟,耿攀,徐林,王作帅,余定峰,左超,王建勋,张平,杨帅,张彦敏,肖涵琛,郑攀峰,周诗颖,周彤,唐清波,江伟斌,邵自民,李子圆,陈志伟受保护的技术使用者：中国船舶集团有限公司第七一九研究所技术研发日：20231107技术公布日：2024/6/26