技术特征：
1.一种基于测试数据的强电磁设备低频辐射等效建模方法，其特征在于，包括以下步骤：1)对强电磁设备产生的近场磁场进行扫描，建立所述近场磁场方程。2)根据近场磁场方程，建立正则化目标函数。3)利用正则化目标函数求解磁偶极子的偶极矩矩阵。4)求解磁偶极子阵列产生的低频辐射场。2.根据权利要求1所述的一种基于测试数据的强电磁设备低频辐射等效建模方法，其特征在于：所述磁偶极子阵列包括n个磁偶极子，磁偶极子沿z轴放置；其中，第n个磁偶极子的坐标为(x
n
，y
n
，z
n
)；n＝1,2,...,n。3.根据权利要求1所述的一种基于测试数据的强电磁设备低频辐射等效建模方法，其特征在于：对强电磁设备产生的近场磁场进行扫描的扫描点数为m，其中，第m个近场磁场扫描点的坐标为(x
m
，y
m
，z
m
)，m＝1,2,...,m。4.根据权利要求1所述的一种基于测试数据的强电磁设备低频辐射等效建模方法，其特征在于，近场磁场方程如下所示：ax＝b
ꢀꢀꢀꢀ
(1)其中，矩阵a、矩阵b和矩阵x分别如下所示：其中，矩阵a、矩阵b和矩阵x分别如下所示：
式中，表示第n个磁偶极子磁偶极矩的x分量，h
nx
表示第n个近场测试数据点的磁场的x分量；表示第n个磁偶极子x分量的磁偶极矩与第n'个近场磁场扫描点磁场x分量的转换系数；n'＝1,2,...,m；其中，第n个磁偶极子x分量的磁偶极矩与第n'个点辐射磁场x分量的转换系数第n个磁偶极子y分量的磁偶极矩与第n'个点辐射磁场x分量的转换系数第n个磁偶极子z分量的磁偶极矩与第n'个点辐射磁场x分量的转换系数第n个磁偶极子x分量的磁偶极矩与第n'个点辐射磁场y分量的转换系数第n个磁偶极子y分量的磁偶极矩与第n'个点辐射磁场y分量的转换系数第n个磁偶极子z分量的磁偶极矩与第n'个点辐射磁场y分量的转换系数第n个磁偶极子x分量的磁偶极矩与第n'个点辐射磁场z分量的转换系数第n个磁偶极子y分量的磁偶极矩与第n'个点辐射磁场z分量的转换系数第n个磁偶极子z分量的磁偶极矩与第n'个点辐射磁场z分量的转换系数分别如下所示：示：示：示：示：
其中，是自由空间波数，λ是波长，|r-r'|＝r，r'是编号为n号磁偶极子的坐标矢量，r则是近场测量点n’的坐标矢量。r是场点的位置矢量的模；ω为角频率；ε0为空气的介电常数；μ0为空气的磁导率。5.根据权利要求4所述的一种基于测试数据的强电磁设备低频辐射等效建模方法，其特征在于，正则化目标函数如下所示：min||ax-b||2+λ2||x||2,x∈r
n
ꢀꢀꢀꢀ
(14)其中，λ是正则化参数。6.根据权利要求5所述的一种基于测试数据的强电磁设备低频辐射等效建模方法，其特征在于，利用正则化目标函数求解得到磁偶极子坐标的步骤包括：1)计算正则化参数λ；2)将正则化参数λ代入正则化目标函数(14)，得到磁偶极子的偶极矩矩阵x，即：x＝((a)
t
a+λ2i)-1
(a)
t
b
ꢀꢀꢀꢀ
(15)式中，i为单位向量。7.根据权利要求6所述的一种基于测试数据的强电磁设备低频辐射等效建模方法，其特征在于，计算正则化参数λ的步骤包括：1)更新正则化目标函数(14)，得到：式中，b
i
表示矩阵b删去第i个元素后的新矩阵；a
(i)
表示矩阵a删去第i个元素后的新矩阵；表示矩阵x删去第i个元素后的新矩阵；2)引入对角元素t
ii
，更新正则化目标函数(16)，得到：式中，t
ii
是矩阵a(a
t
a+λ2i)-1
a
t
的对角元素；3)利用对角线元素的平均值代替t
ii
，更新正则化目标函数(17)，得到：
正则化目标函数(18)简化如下：4)利用奇异值分解方法处理矩阵a，得到：式中，σ
i
为特征根；5)计算正则化参数λ，即：。8.根据权利要求1所述的一种基于测试数据的强电磁设备低频辐射等效建模方法，其特征在于，求解磁偶极子阵列在外推平面上产生的低频辐射场的步骤包括：1)根据磁偶极子建立磁偶极子辐射电磁场的球坐标系表达式；2)将磁偶极子辐射电磁场的球坐标系表达式转换为直角坐标表达式，并进行偶极子阵列矢量求和，得到等效偶极子阵列产生的低频磁场。9.根据权利要求8所述的一种基于测试数据的强电磁设备低频辐射等效建模方法，其特征在于，建立磁偶极子辐射电磁场球坐标系表达式的步骤包括：1)记磁偶极子线元上电流i(t)＝i
m
cosωt，电流振幅为i
m
；t为时间；ω为角频率；建立球坐标系中磁偶极子辐射电磁场的各分量，即：
式中，是自由空间波数，λ是波长，是自由空间波阻抗，r是场点的位置矢量的模；l为磁偶极子线元的长度；θ为场点在球坐标系下的坐标之一，在球坐标系中，空间中任意一点的坐标为为电场分量；场分量；为磁场分量；2)引入中间参量f(r)、中间参量k
e
、中间参量k
h
、中间参量g1(r)、中间参量g2(r)、中间参量g3(r)，对公式(22)进行简化，得到：式中，为z方向的磁偶极子的磁偶极矩。其中，中间参量f(r)、中间参量k
e
、中间参量k
h
、中间参量g1(r)、中间参量g2(r)、中间参量g3(r)分别如下所示：。10.根据权利要求8所述的一种基于测试数据的强电磁设备低频辐射等效建模方法，其特征在于，将磁偶极子辐射电磁场的球坐标系表达式转换为直角坐标表达式，并进行偶极子阵列矢量求和的步骤包括：1)将式(24)变换到直角坐标系，即：
2)利用直角坐标系各分量的对称性，推导出磁偶极矩m
x
和m
y
与磁场的相应关系，从而计算得到由磁偶极子m
x
、m
y
和m
z
的组合产生的磁场，即：3)对每个磁偶极子产生的磁场进行矢量求和，得到磁偶极子阵列产生的低频辐射场，即：式中，为第i个磁偶极子磁偶极矩的x分量，为第i个磁偶极子磁偶极矩的y分量，为第i个磁偶极子磁偶极矩的z分量；其中，参数r
i,j
如下所示：x
i
、y
i
、z
i
是第i个磁偶极子的坐标，x
j
、y
j
、z
j
是第j个近场测量点的坐标。
技术总结
本发明公开一种基于测试数据的强电磁设备低频辐射等效建模方法，包括以下步骤：1)对强电磁设备产生的近场磁场进行扫描，建立近场磁场方程；2)根据近场磁场方程，建立正则化目标函数；3)利用正则化目标函数求解磁偶极子的偶极矩矩阵；4)求解磁偶极子阵列产生的低频辐射场。本发明通过近场测量，得到船舶等平台上强电磁设备的近场信息，其中信息包含了相位和幅值，以此近场信息建立等效偶极子阵列，可以得到距强电磁设备一定距离的面的磁场分布或者某点处的磁场，从而大大地提升评估船舶等平台上强电磁设备辐射干扰的效率。台上强电磁设备辐射干扰的效率。台上强电磁设备辐射干扰的效率。
技术研发人员：刘其凤 陈豪 李永明 朱学贵 张淮清
受保护的技术使用者：中国舰船研究设计中心
技术研发日：2022.05.12
技术公布日：2022/8/19