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CN112837890B - 一种非对称舰船磁场垂直分量补偿方法 - Google Patents

一种非对称舰船磁场垂直分量补偿方法 Download PDF

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CN112837890B CN202011608053.3A CN202011608053A CN112837890B CN 112837890 B CN112837890 B CN 112837890B CN 202011608053 A CN202011608053 A CN 202011608053A CN 112837890 B CN112837890 B CN 112837890B
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Abstract

本发明公开了一种非对称舰船磁场垂直分量补偿方法，首先对在同一纬度区域航行的非对称舰船垂向磁场分量进行分解，克服了传统“对称船”假设法分解时导致：1)龙骨下的Ziy、Zpy等于零，左右舷下Ziy、Zpy互为相反数；2)龙骨下和舷下的Zpx艏艉相反，左右舷下Zix、Zpx相等的弊端，具有操作简单，分解结果合理可信的效果，最终提高磁场补偿的准确性。

Description

一种非对称舰船磁场垂直分量补偿方法
技术领域
本发明属于舰船消磁技术领域，具体涉及一种非对称舰船磁场垂直分量补偿方法，适用于未定型的非对称舰船、潜艇、水下航行体磁场垂直分量分解及磁场补偿，具有计算简单、计算结果精度高的特点。
背景技术
在消磁过程中，一般来说，舰船磁场垂直分量减小时，水平分量也相应的减小。目前在消磁勤务中，由于在海水中测定舰船、潜艇、水下航行体的水平分量存在定向与保持水平的困难。所以实际应用中较多的机会是用垂直分量这一概念。舰船磁场垂直分量由舰船纵向磁性磁场垂直分量、舰船横向磁性磁场垂直分量和舰船垂向磁性磁场垂直分量三部分组成，每部分又由固定磁性磁场和感应磁性磁场两部分合成，如图1所示：固定磁性磁场是不变的，感应磁性磁场会根据不同的航向和地点而改变。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的是提供一种非对称舰船磁场垂直分量补偿方法，提高补偿准确性。
一种非对称舰船磁场垂直分量补偿方法，包括如下步骤：
步骤一、测量获得舰船原始磁场垂直分量，在同一水深下测量磁东、南、西、北四个主航向上舰船的原始磁场；其中，对非对称舰船磁场垂向分量Bz总体上分解为三部分，Zp为固定磁性磁场垂直分量、Zix为纵向感应磁性磁场垂直分量，其中北航向为Zix、南航向为-Zix；Ziy为横向感应磁性磁场垂直分量，东航向为Ziy、西航向为-Ziy；
步骤二、找出磁东航向上相同纵向距离处左舷下、龙骨下、右舷下的原始磁场垂直分量，并按自舰艏至舰艉的顺序分别排成一列，依次类推：
磁东航向：
Figure BDA0002870744610000011
Figure BDA0002870744610000012
Figure BDA0002870744610000013
其中，
Figure BDA0002870744610000021
代表左舷磁东航向磁场的垂直分量、Zp(z)左舷固定磁性磁场垂直分量，Ziy(z)表示左舷横向感应磁场分量；
Figure BDA0002870744610000022
表示龙骨磁东航向磁场的垂直分量，Zp(l)表示龙骨固定磁性磁场磁性垂直分量，Ziy(l)表示龙骨横向感应磁场分量；
Figure BDA0002870744610000023
表示右舷磁东航向磁场的垂直分量；Zp(y)表示右舷固定磁性磁场磁性垂直分量，Ziy(y)表示右舷横向感应磁场分量；
磁南航向：
Figure BDA0002870744610000024
Figure BDA0002870744610000025
Figure BDA0002870744610000026
其中，
Figure BDA0002870744610000027
表示左舷磁南航向磁场的垂直分量，Zix(z)表示左舷纵向感应磁性磁场垂直分量，
Figure BDA00028707446100000219
表示龙骨磁南航向磁场的垂直分量，Zix(l)表示龙骨纵向感应磁性磁场垂直分量，
Figure BDA0002870744610000028
表示右舷磁南航向磁场的垂直分量，Zix(y)表示右舷纵向感应磁性磁场垂直分量；
磁西航向：
Figure BDA0002870744610000029
Figure BDA00028707446100000210
Figure BDA00028707446100000211
其中，
Figure BDA00028707446100000212
表示左舷磁西航向磁场的垂直分量，Ziy(z)表示左舷横向感应磁性磁场垂直分量，
Figure BDA00028707446100000213
表示龙骨磁西航向磁场的垂直分量，Ziy(l)表示龙骨横向感应磁性磁场垂直分量，
Figure BDA00028707446100000214
表示右舷磁西航向磁场的垂直分量，Ziy(y)表示右舷横向感应磁性磁场垂直分量；
磁北航向：
Figure BDA00028707446100000215
Figure BDA00028707446100000216
Figure BDA00028707446100000217
其中，
Figure BDA00028707446100000218
表示左舷磁北航向磁场的垂直分量，Zix(z)表示左舷纵向感应磁性磁场垂直分量，
Figure BDA0002870744610000031
表示龙骨磁北航向磁场的垂直分量，Zix(l)表示龙骨纵向感应磁性磁场垂直分量，
Figure BDA0002870744610000032
表示右舷磁北航向磁场的垂直分量，Zix(y)表示右舷纵向感应磁性磁场垂直分量；
步骤三、由式(1)-(12)分别求出左舷下、龙骨下、右舷下固定磁性磁场垂直分量：
Figure BDA0002870744610000033
Figure BDA0002870744610000034
Figure BDA0002870744610000035
步骤四、分别求出磁北航向左舷下、龙骨下、右舷下纵向感应磁性磁场垂直分量：
Figure BDA0002870744610000036
Figure BDA0002870744610000037
Figure BDA0002870744610000038
步骤五、分别求出磁东航向左舷下、龙骨下、右舷下横向感应磁性磁场垂直分量：
Figure BDA0002870744610000039
Figure BDA00028707446100000310
Figure BDA00028707446100000311
步骤六、舰船磁场垂直分量分解完毕后，在消磁绕组安匝数调整过程中用X、Y、Z向绕组综合考虑同时补偿固定磁性磁场垂直分量，用X向绕组补偿纵向感应磁性磁场垂直分量，用Y向绕组补偿横向感应磁性磁场垂直分量。
本发明具有如下有益效果：
对比已有技术，本发明方法首先对在同一纬度区域航行的非对称舰船垂向磁场分量进行分解，克服了传统“对称船”假设法分解时导致：1)龙骨下的Ziy、Zpy等于零，左右舷下Ziy、Zpy互为相反数；2)龙骨下和舷下的Zpx艏艉相反，左右舷下Zix、Zpx相等的弊端，具有操作简单，分解结果合理可信的效果，最终提高磁场补偿的准确性。
附图说明
图1为舰船磁场垂直分量组成图；
图2为本发明实施方式一种非对称舰船磁场垂直分量组成图；
图3为一种非对称舰船磁场垂直分量分解方法流程图。
具体实施方式
下面结合附图并举实施例，对本发明进行详细描述。
一种非对称舰船磁场垂直分量分解及补偿方法，其基本实施过程如下：
步骤一、测量获得舰船原始磁场垂直分量，在同一水深下测量磁东、南、西、北四个主航向上舰船的原始磁场。对非对称舰船磁场垂向分量Bz总体上分解为三部分，Zp为固定磁性磁场垂直分量、Zix为纵向感应磁性磁场垂直分量，其中北航向为Zix、南航向为-Zix；Ziy为横向感应磁性磁场垂直分量，东航向为Ziy、西航向为-Ziy，由舰船的磁化状态可知。
步骤二、找出磁东航向上相同纵向距离处左舷下、龙骨下、右舷下的原始磁场垂直分量，并按自舰艏至舰艉的顺序分别排成一列，依次类推。
不同航向、不同位置处舰船磁场组成如下(其中：E、S、W、N代表磁东、南、西、北四个主航向，z代表左舷，l代表龙骨，y代表右舷。例如
Figure BDA0002870744610000041
代表左舷磁东航向磁场的垂直分量、Zp(z)左舷固定磁性磁场垂直分量，其余依次类推。
磁东航向：
Figure BDA0002870744610000042
Figure BDA0002870744610000043
Figure BDA0002870744610000044
其中，Ziy(z)表示左舷横向感应磁场分量；
Figure BDA0002870744610000045
表示龙骨磁东航向磁场的垂直分量，Zp(l)表示龙骨固定磁性磁场磁性垂直分量，Ziy(l)表示龙骨横向感应磁场分量；
Figure BDA0002870744610000046
表示右舷磁东航向磁场的垂直分量；Zp(y)表示右舷固定磁性磁场磁性垂直分量，Ziy(y)表示右舷横向感应磁场分量；
磁南航向：
Figure BDA0002870744610000051
Figure BDA0002870744610000052
Figure BDA0002870744610000053
其中，
Figure BDA0002870744610000054
表示左舷磁南航向磁场的垂直分量，Zix(z)表示左舷纵向感应磁性磁场垂直分量，
Figure BDA0002870744610000055
表示龙骨磁南航向磁场的垂直分量，Zix(l)表示龙骨纵向感应磁性磁场垂直分量，
Figure BDA0002870744610000056
表示右舷磁南航向磁场的垂直分量，Zix(y)表示右舷纵向感应磁性磁场垂直分量；
磁西航向：
Figure BDA0002870744610000057
Figure BDA0002870744610000058
Figure BDA0002870744610000059
其中，
Figure BDA00028707446100000510
表示左舷磁西航向磁场的垂直分量，Ziy(z)表示左舷横向感应磁性磁场垂直分量，
Figure BDA00028707446100000511
表示龙骨磁西航向磁场的垂直分量，Ziy(l)表示龙骨横向感应磁性磁场垂直分量，
Figure BDA00028707446100000512
表示右舷磁西航向磁场的垂直分量，Ziy(y)表示右舷横向感应磁性磁场垂直分量；
磁北航向：
Figure BDA00028707446100000513
Figure BDA00028707446100000514
Figure BDA00028707446100000515
其中，
Figure BDA00028707446100000516
表示左舷磁北航向磁场的垂直分量，Zix(z)表示左舷纵向感应磁性磁场垂直分量，
Figure BDA00028707446100000517
表示龙骨磁北航向磁场的垂直分量，Zix(l)表示龙骨纵向感应磁性磁场垂直分量，
Figure BDA00028707446100000518
表示右舷磁北航向磁场的垂直分量，Zix(y)表示右舷纵向感应磁性磁场垂直分量。
步骤三、由式(1)-(12)分别求出左舷下、龙骨下、右舷下固定磁性磁场垂直分量：
Figure BDA0002870744610000061
Figure BDA0002870744610000062
Figure BDA0002870744610000063
步骤四、由式(16)-(18)可分别求出磁北航向左舷下、龙骨下、右舷下纵向感应磁性磁场垂直分量：
Figure BDA0002870744610000064
Figure BDA0002870744610000065
Figure BDA0002870744610000066
步骤五、由式(19)-(21)可分别求出磁东航向左舷下、龙骨下、右舷下横向感应磁性磁场垂直分量：
Figure BDA0002870744610000067
Figure BDA0002870744610000068
Figure BDA0002870744610000069
步骤六、舰船磁场垂直分量分解完毕后，在消磁绕组安匝数调整过程中用X、Y、Z向绕组综合考虑同时补偿Zp，用X向绕组补偿Zix，用Y向绕组补偿Ziy。
实施例
例如某渔船在东、南、西、北四个主航向上的磁场测量数据如表1所示
表1某渔船在东、南、西、北四个主航向上的磁场测量数据
Figure BDA00028707446100000610
Figure BDA0002870744610000071
对比表1中东、西航向龙骨下垂直分量Bz的测量数据发现其值不相等，也就是说龙骨下的Ziy不为零，如果用“对称船”假设法分解，将引入系统误差，在后继的消磁绕组安匝数调整过程中将不能达到最佳的消磁效果。而运用本专利所提出的方法，其分解结果如表2所示
表2某渔船用非对称舰船磁场垂直分量分解法分解后的数据
Figure BDA0002870744610000072
Figure BDA0002870744610000081
综上所述，以上仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (1)

1.一种非对称舰船磁场垂直分量补偿方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤一、测量获得舰船原始磁场垂直分量，在同一水深下测量磁东、南、西、北四个主航向上舰船的原始磁场；其中，对非对称舰船磁场垂向分量Bz总体上分解为三部分，Zp为固定磁性磁场垂直分量、Zix为纵向感应磁性磁场垂直分量，其中北航向为Zix、南航向为-Zix；Ziy为横向感应磁性磁场垂直分量，东航向为Ziy、西航向为-Ziy；
步骤二、找出磁东航向上相同纵向距离处左舷下、龙骨下、右舷下的原始磁场垂直分量，并按自舰艏至舰艉的顺序分别排成一列，依次类推：
所述步骤二中，具体为：
磁东航向：
Figure FDA0003862843930000011
Figure FDA0003862843930000012
Figure FDA0003862843930000013
其中，
Figure FDA0003862843930000014
代表左舷磁东航向磁场的垂直分量、Zp(z)左舷固定磁性磁场垂直分量，Ziy(z)表示左舷横向感应磁场分量；
Figure FDA0003862843930000015
表示龙骨磁东航向磁场的垂直分量，Zp(l)表示龙骨固定磁性磁场磁性垂直分量，Ziy(l)表示龙骨横向感应磁场分量；
Figure FDA0003862843930000016
表示右舷磁东航向磁场的垂直分量；Zp(y)表示右舷固定磁性磁场磁性垂直分量，Ziy(y)表示右舷横向感应磁场分量；
磁南航向：
Figure FDA0003862843930000017
Figure FDA0003862843930000018
Figure FDA0003862843930000019
其中，
Figure FDA00038628439300000110
表示左舷磁南航向磁场的垂直分量，Zix(z)表示左舷纵向感应磁性磁场垂直分量，
Figure FDA00038628439300000111
表示龙骨磁南航向磁场的垂直分量，Zix(l)表示龙骨纵向感应磁性磁场垂直分量，
Figure FDA00038628439300000112
表示右舷磁南航向磁场的垂直分量，Zix(y)表示右舷纵向感应磁性磁场垂直分量；
磁西航向：
Figure FDA00038628439300000113
Figure FDA0003862843930000021
Figure FDA0003862843930000022
其中，
Figure FDA0003862843930000023
表示左舷磁西航向磁场的垂直分量，Ziy(z)表示左舷横向感应磁性磁场垂直分量，
Figure FDA0003862843930000024
表示龙骨磁西航向磁场的垂直分量，Ziy(l)表示龙骨横向感应磁性磁场垂直分量，
Figure FDA0003862843930000025
表示右舷磁西航向磁场的垂直分量，Ziy(y)表示右舷横向感应磁性磁场垂直分量；
磁北航向：
Figure FDA0003862843930000026
Figure FDA0003862843930000027
Figure FDA0003862843930000028
其中，
Figure FDA0003862843930000029
表示左舷磁北航向磁场的垂直分量，Zix(z)表示左舷纵向感应磁性磁场垂直分量，
Figure FDA00038628439300000210
表示龙骨磁北航向磁场的垂直分量，Zix(l)表示龙骨纵向感应磁性磁场垂直分量，
Figure FDA00038628439300000211
表示右舷磁北航向磁场的垂直分量，Zix(y)表示右舷纵向感应磁性磁场垂直分量；
步骤三、由式(1)-(12)分别求出左舷下、龙骨下、右舷下固定磁性磁场垂直分量：
Figure FDA00038628439300000212
Figure FDA00038628439300000213
Figure FDA00038628439300000214
步骤四、分别求出磁北航向左舷下、龙骨下、右舷下纵向感应磁性磁场垂直分量：
Figure FDA00038628439300000215
Figure FDA00038628439300000216
Figure FDA00038628439300000217
步骤五、分别求出磁东航向左舷下、龙骨下、右舷下横向感应磁性磁场垂直分量：
Figure FDA0003862843930000031
Figure FDA0003862843930000032
Figure FDA0003862843930000033
步骤六、舰船磁场垂直分量分解完毕后，在消磁绕组安匝数调整过程中用X、Y、Z向绕组综合考虑同时补偿固定磁性磁场垂直分量，用X向绕组补偿纵向感应磁性磁场垂直分量，用Y向绕组补偿横向感应磁性磁场垂直分量。
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