(19)中华 人民共和国 国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202111676622.2 (22)申请日 2021.12.31 (71)申请人 华中科技大 学 地址 430074 湖北省武汉市洪山区珞喻路 1037号 (72)发明人 张天序　吕余海　王嘉伟　张庆辉　 杨成　张涛　谭建东　 (74)专利代理 机构 武汉华之喻知识产权代理有 限公司 42 267 代理人 邓彦彦　廖盈春 (51)Int.Cl. G01V 3/38(2006.01) G01V 3/08(2006.01) G06K 9/00(2022.01) G06F 30/20(2020.01) (54)发明名称 潜航器工频电磁场扰动的序列时间窗幅相 频特征分析方法 (57)摘要 本发明提供一种潜航器工频电磁场扰动 的 序列时间窗幅相频特征分析方法及系统， 包括： 建立电网偶极子群模型， 仿真计算试验地点的背 景场强度数据， 构建仿真背景场数据库； 获取实 测背景场数据， 对比仿真与实测数据， 给出相对 误差； 计算在上述偶极子群作用下背景场强度和 潜航器目标扰动， 建立实测目标信号数据库； 根 据潜航器运动与探测的拓扑结构进行实际测量， 得到原始数据后进行傅里叶变化与傅里叶滑窗 分解， 得到潜航器目标扰动信号的幅值谱和频谱 图。 若得到的扰动信号持续多个时间窗口， 则判 断该扰动为潜航器引起， 否则判定其为噪声。 经 实测潜航器经过磁探测器时磁扰动信号显著高 于背景场信号， 峰值达到背景场信号的很多倍， 探测效果良好。 权利要求书2页 说明书9页 附图13页 CN 114325853 A 2022.04.12 CN 114325853 A 1.一种潜航器工频电磁场扰动的序列时间窗幅相频特征分析方法， 其特征在于， 包括 如下步骤： 确定背景场数据； 所述背景场数据指预定区域内不存在铁磁性目标物时的工频电磁数 据； 当所述预设区域可以直接进 行工频电磁测量时， 通过实测获取所述背 景场数据， 否则通 过对预定区域构建电网偶极子群模型以仿真得到所述背景场数据； 确定目标物经 过所述预定区域时的实测数据； 所述目标物为潜航器； 对所述背景场数据和实测数据分别进行短时傅里叶变换， 提取出各个数据对应的50Hz 电磁信号， 并对各个5 0Hz电磁信号进行傅里叶滑窗分解得到对应的滑动序列时间窗信号； 当所述实测数据的滑动序列时间窗信号内某个时间窗序列中出现扰动信号， 切所述扰 动信号持续多个时间窗， 则认为有潜航器经 过所述预定区域； 通过对比所述背景场数据的滑动序列时间窗信号和实测数据的滑动序列时间窗信号 的幅值强度， 根据所述幅值强度的对比变化情况确定潜航器经 过到预定区域的何 处； 通过分析所述实测数据的50Hz电磁信号的相位谱， 确定潜航器经过所述预定区域内时 相位谱的变化 规律。 2.根据权利要求1所述的序列时间窗幅相频特征分析方法， 其特征在于， 所述通过对预 定区域构建电网偶极子群模型以仿真得到所述背景场数据， 具体为： 构建电网偶极子群模型， 所述电网偶极子群模型包括： 空气层、 海洋层、 陆地层、 海床层 以及电离层， 以及每一层对应的相对磁导 率和相对电导 率； 基于所述电网偶极子群模型对可进行实测的一个背景场的工频磁场强度进行仿真， 得 到仿真的背景场数据； 对上述背景场进行工频电磁场实际测量， 得到实测的背景场数据； 将所述仿真的背景场数据和实测的背景场数据进行对比， 确定相对误差， 并基于所述 相对误差调整 所述电网偶极子群模型， 以使得所述电网偶极子群模型仿真得到的背景场数 据与实测的背景场数据的相对误差小于预设误差值； 利用调整后的电网偶极子群模型仿真不能进行实测的背景场以得到其对应的背景场 数据。 3.根据权利要求1所述的序列时间窗幅相频特征分析方法， 其特征在于， 通过传感器测 量所述预定区域的工频电磁数据； 所述传感器为多组， 用于采集指定位置的 电磁信号， 当有铁磁性目标物经过传感器所 在的指定位置时， 该位置处的电磁信号发生变化； 所述传感器置 于预设区域内。 4.根据权利要求1或3所述的序列时间窗幅相频特征分析方法， 其特征在于， 所述根据 所述幅值强度的对比变化情况确定潜航器经 过到预定区域的何 处， 具体为： 当所述潜航器经过所述预定区域内时， 实测数据对应的50Hz电磁信号分量的磁场强度 总体变化情况为先增大后减少再增大 再减小。 5.根据权利要求3所述的序列时间窗幅相频特征分析方法， 其特征在于， 所述根据 所述 幅值强度的对比变化情况确定潜航器经 过到预定区域的何 处， 具体为： 当所述潜航器靠近所述传感器时， 实测数据对应的50Hz电磁信号分量的磁场强度会逐 渐增大；权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 114325853 A 2当所述潜航器前端到 达传感器时， 所述磁场强度达 到峰值， 之后逐渐减小。 6.根据权利要求3所述的序列时间窗幅相频特征分析方法， 其特征在于， 所述根据 所述 幅值强度的对比变化情况确定潜航器经 过到预定区域的何 处， 具体为： 当所述潜航器中间到 达传感器时， 所述磁场强度降到最低点， 之后逐渐增大； 当所述潜航器后端到达传感器时， 所述磁场强度再次到达峰值， 之后逐渐减少至背景 场的磁场强度大小； 所述背 景场的磁场强度大小通过背 景场数据对应的50Hz电磁信号分量 确定。 7.根据权利要求3所述的序列时间窗幅相频特征分析方法， 其特征在于， 所述通过分析 所述实测数据的50Hz电磁信号的相位谱， 确定潜航器经过所述预定区域内时相位谱的变化 规律， 具体为： 对所述实测数据的进行傅里叶分解提取出50Hz电磁信号， 对所述50Hz电磁信号再 次进 行傅里叶分解提取50Hz相位谱， 所述潜航器经过传感器时所述相位谱由密集到稀疏再到密 集变化。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 114325853 A 3