Гидролокатор бокового обзора

 

1.ГИДРОЛОКАТОР БОКОВОГО ОБЗОРА , содержащий приемопередающую антенну, антенный переключатель, предварительный усилитель, усилитель мощности и блок отображения, причем приемопередающая антенна соединена с первым плечом антенного переключателя, второе и третье плечи которого соединены соответственно с входом предварительного усилителя и выходом усилителя мощности, отлйчающийс я тем, что, с целью повышения контраст ности отображения и разрешающей способности/введены перемножитель, кварцевый генератор, синтезатор сигналов с линейной частотной модуляцией, делитель частоть, переключатель кодов, два блока постоянной памяти блок умножения, сумматор, переключатель установки глубины, переключатель установки разрешения, переключатель установки полосы обзора, переключатель установки рабочей частоты, формирователь стробов, коммутатор и блок обработки, первый вход которого соединен с выходом перемножителя , а N последующих входов соединены с соответствующими выходами формирователя стробов, N выходов блока обработки соединены с соответствующими входами коммутатора, выход которого соединен с входом блока отображения, первый вход перемножителя соединен с выходом предварительного усилителя, а его второй вход - с входом усилителя мощности и выходом синтезатора сигналов с линейной частотной модуляцией, первый сигнальный вход которого соединен с выходом кварцевого генератора, входом формирователя стробов и перзым сигнальным входом делителя частоты, второй сигнальный вход которого является входом установки в нулевое состояние, второй сигнальный вход синтезатора сигналов с линейной частотной модуляцией соединен с управляющим входом переключателя кодов и выходом делителя частоты, первый информационный вход коto торого соединен с выходом переключателя установки глубины и первыми входами обоих блоков постоянной памяти, второй информационный вход делителя частоты соединен с первым входом блока умножения и выходом первого блока постоянной памяти, второй вход которого соеДйнен с выходом переключателя установки полосы ы обзора, выход блока умножения соединен с первым входом сумматора, выход переклюсо ы чателя установки разрешения соединен с вторым входом второго блока постоянной памяти, выход которого соединен с вторым Еходом блока умножения и первым информационным входом синтезатора сигналов с линейной частотной модуляцией, второй информационный вход которого соединен с выходом переключателя кодов, первый информационный вход которого соединен с выходом переключателя устйно.вки рабочей частоты и вторым входом сумматора, выход которого соединен с вторым информационным входом переключател я кодов. 2. Гидролокатор по п. 1,отличающийс я тем, что блок обработки содержит N

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)5 G 01 S 15/00

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ 1

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3630498/09 (22) 09.08.83 (46) 23,11.92. Бюл. ¹ 43 (71) Институт радиотехники и электроники

АН СССР (72) А.Л. Зайцев, В.И. Каевицер, Г,M. Петров и А.В. Скнаря (56)Tnoher m.f., Stubbs А.R. Narrow -Beam

Но — запое for Fishory and Geological

investigations. Brit. f. AppI. Phep„12, 103.

1961.

Доклад на конференции "Oceanology

international" Somers МЛ . at al " Horia-11-an

Improved Long Range Sidescan Sonar. 1978.

Nopebog N Б-39147. ВЦП, -М„".979, (54)(57) 1,ГИДРОЛОКАТОР БОКОВОГО ОБ30РА, содержащий приемопередающую антенну, антенный переключатель, предварительный усилитель, усилитель мощности и блок отображения, причем приемопередающая антенна соединена с первым плечом антенного переключателя, второе и третье плечи которого соединены соответственно с входом предварительного усилителя и выходом усилителя мощности, о тл и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повышения контрастности отображения и разрешающей способности, введены перемножитель, кварцевый генератор, синтезатор сигналов с линейной частотной модуляцией, делитель частоты, переключатель кодов, два блока постоянной памяти, блок умножения, сумматор, переключатель установки глубины, переключатель установки разрешения, переключатель установки полосы обзора. переключатель установки рабочей частоты, формирователь стробов, коммутатор и блок обработки, первый вход которого соединен с выходом перемножителя, а N последующих входов соединены с соответствующими выходами формирователя стробов, N выходов блака . обработки. соединены с соответствующими Ы, 1131331 Al входами коммутатора, выход которого соединен с входом блока отображения, первый вход перемножителя соединен с выходом предварительного усилителя, а его второй вход — с входом усилителя мощности и выходом синтезатора сигналов с линейной частотной модуляцией, первый сигнальный вход которого соединен с выходом кварцевого генератора, входом формирователя стробов и первым сигнальным входом делителя частоты, второй сигнальный вход которого является входом установки в нулевое состояние, второй сигнальный вход синтезатора сигналов с линейной частотной модуляцией соединен с управляющим входом переключателя кодов и выходом делителя частоты, первый информационный вход которого соединен с выходом переключателя установки глубины и первыми входами обоих блоков постоянной памяти, второй информационный вход делителя частоты соединен с первым входом блока умножения и выходом первого блока постоянной памяти, второй вход которого сое44нен с выходом переключателя установки полосы обзора, выход блока умножения соединен с первым входом сумматора, выход переключателя установки разрешения соединен с вторым входом второго блока постоянной памяти, выход которого соединен с вторым входом блока умножения и первым информационным входом синтезатора сигналов с линейной частотной модуляцией, второй информационный вход которого соединен с выходом переключателя кодов, первый информационный вход которого соединен с выходом переключателя установки рабочей частоты и вторым входом сумматора, выход которого соединен с вторым информационным входом переключателя кодов.

2. Гидролокатор по и. 1, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что блок обработки содержит N

1131331 каналов, каждый из которых включает соедиHåíные последовательно селектор, полосовой фильтр, квадратичный детектор, накопитель и элемент памяти, выход которого является соответствующим выходом

Изобретение относится к радиотехнике, в частности к гидролокации, и может использоваться в системах подводного поиска при гидрологических исследованиях морского дна. 5

Известен гидролокатор бокового обзора, содержащий приемопередающую антенну импульсный генератор, приемник, регистратор и синхронизатор скоростей движения судна и пленки в регистраторе. 10

Однако этот гидролокатор бокового обзора не обеспечивает высокой разрешающей способности, так как она зависит от длительности зондирующего импульса, которую невозможно сделать достаточно ма- 15 лой из-за необходимости иметь в импульсе необходимое число периодов сигнала.

Наиболее близким к предложенному является гидролокатор бокового обзора, содержащий приемопередающую антенну, 20 антенный переключатель, предваритель:- ый усилитель, усилитель мощности и блок отображения, причем приемопередающая антенна соединена с первым плечом антенного переключателя, второе и третье плечи 25 которого соединены соответственно с входом предварительного усилителя и выходом ,силителя мощности, Однако и этот гидро loKBTop бокового обзора не имеет достаточное разрешение 30 по дальности, поскольку наличие в нем механического коррелятора приводит к неточности оценки временного запаздывания сигнала.

Цель изобретения — повышение контр- 35 астности отобра>кения и разрешающей способности.

Для этого в известный гидролокатор бокового обзора, содержащий приемопередающую антенну, антенный переключатель, 40 предварительный усилитель, усилитель мощности и блок отображения, причем приемопередающая антенна соединена с первым плечом антенного переключателя, второе и третье плечи которого соединены 45 соответственно с входом предварительного усилителя и выходом усилителя мощности, введены перемножитель, кварцевый генератор, синтезатор сигналов с линейной частотной модуляцией, делитель частоты, 50 блока обработки, первым входом которого являются соединенные между собой первые входы селекторов всех каналов, вторые входы которых являются соответствующими последующими входами блока обработки. переключатель кодов, два блока постоянной памяти, блок умножения, сумматор, переключатель установки глубины, переключатель установки разрешения, переключатель установки полосы обзора, переключатель установки рабочей частоты, формирователь стробоь, коммутатор и блок обработки, первый вход которого соединен с выходом перемно>кителя, а N последующих входов соедине:- ы с соответствующими выходами формирователя стробов, N выходов блока обработки соединены с соответствующими входами коммутатора, выход которого соединен с входом блока отобра>кения, первый вход перемно>кителя соединен с выходом предварительного усилителя, а его второй вход — с входом усилителя мощности и выходом синтезатора сигналов с линейной частотной модуляцией, первый сигнальный вход которого соединен с выходом кварцевого генератора, входом формирователя стробов и первым сигнальным входом делителя частоты, второй сигнальный вход которого является входом установки в нулевое состояние, второй сигнальный вход синтезатора сигналов с линейной частотной модуляцией соединен с управляющим входом переключателя кодов и выходом делителя частоты, первый информационный вход которого соединен с выходом переключателя установки глубины и первыми входами обоих блоков постоянной памяти, второй информационный вход делителя частоты соединен с первым входом блока умно>кения и выходом первого блока постоянной памяти, второй вход которого соединен с выходом переключателя установки полосы обзора, выход блока умножения соединен с первым входом сумматора. выход переключателя установки разрешения соединен с вторым входом второго блока постоянной памяти, выход которого соединен с вторым входом блока умножения и первым информационным входом синтезатора сигналов с линейной частотной модуляцией, второй информационный вход которого соединен с выходом переключателя кодов, первый информационный вход которого соединен с выходом переключателя установки рабочей частоты и вторым входом сумматора, выход

11З1ЗЗ1

Tè = h/0,5 Чэ

O (2) Vf=0,5Vç I Х h частоты с переменным коэффициентом де-. ления и вход формирователя 17 стробов.. r, Ь + Х I0.5 Ыз

55 (3). которого соединен с вторым информационным входом переключателя кодов; блок обработки содержит N каналов, каждый из которых включает соединенные последовательно селектор, полосовой фильтр, квадратичный детектор, накопитель и элемент памяти, выход которого является соответствующим выходом блока обработки, первым входом которого являются соединенные между собой первые входы селекторов всех каналов, вторые входы которых являются соответствующими последующими входами блока обработки.

На фиг. 1 представлена структурная электрическая схема предложенного гидролокатора бокового обзора; на фиг. 2— временные диаграммы в некоторых точках структурной электрической схемы предложенного гидролокатора бокового обзора, поясняющие его работу.

Гидролокатор содержит приемопередающую антенну 1, антенный переключатель

2, усилитель 3 мощности, кварцевый генератор 4, синтезатор 5 сигналов с линейной частотной модуляцией, делитель 6 частоты,,переключатель 7 кодов, предварительный усилитель 8, первый блок 9 постоянной памяти, второй блок 10 постоянной памяти, блок 11 умножения, сумматор 12, переключатель 13 установки глубины, переключатель 14 установки разрешения, переключатель 15 установки полосы обзора, переключатель 16 установки рабочей частоты, формирователь 17 стробов, перемножитель 18, блок 19 обработки, включающий селекторы 20, полосовые фильтры 21, квадратичные детекторы 22, накопители 23 и элементы 24 памяти, коммутатор 25 и блок

26 отображения.

Гидролокатор бокового обзора работает следующим образом.

Кварцевый генератор 4 вырабатывает на выходе сигнал опорной частоты (см. фиг.

2, а), который поступает на первые сигнальные входы синтезатора 5 сигналов с линейной частотной модуляцией, делителя 6

Синтезатор 5 сигналов с линейной астотной модуляцией формирует на выходе сложный сигнал, состоящий из зондирующего сигнала и демодулирующего сигнала (см. фиг, 2,б), причем длительность зондирующего сигнала равна г„, длительность демодулирующего сигнала — т, а полосы частотной девиации — соответственно F и

Ея(см. фиг. 2,в). Зондирующий сигнал поступает на вход усилителя 3 мощности, уси10

35 ливается в нем и через антенный переключатель 2 поступает на приемопередающую антенну 1, которой излучается в окружающее пространство, Отраженный от морского дна сигнал принимается приемопередающей антенной 1 и через антенный переключатель 2 поступает на предварительный усилитель 8, с выхода последнего поступает на вход перемножителя 18, на второй вход которого поступает демодулирующий сигнал синтезатора 5 сигналов с линейной частотной модуляцией.

В результате перемножения отраженного и демодулирующего сигналов на выходе перемножителя 18 образуется демодулированный отраженный сигнал. Параметры зондирующего и демодулирующего сигналов задаются кодовыми сигналами, поступающими на два информационных входа синтезатора 5 сигналов с линейной частотной модуляцией. К этим параметрам относятся начальные частоты 4 и f соответственно зондирующего и демодулирующих сигналов, скорость изменения линейной частотной модуляции Чг, одинаковая для зондирующего и демодулирующих сигналов, длительности обоих сигналов г и т . Длительность зондирующего сигнала ти имеет следующую зависимость от глубины зондирования h где V3 = 1500 м/с (средняя скорость распространения звука в воде).

Разрешение по дальности Л Х обратно пропорционально величине частотной девиации сигнала внутри зондирующего импульса, скорость изменения частоты которой равна

Временной интервал приема отраженного сигнала или длительность демодулирующего сигнала зависит от глубины зондирования и полосы обзора Х следующим образом

При изменении начальных частот частотной модуляции fp u fn необходимо. чтобы центральная частота демодулированного отраженного сигнала. полоса которого равна М=Ч ь, располагалась на оси частот от Л f до 2 Ю и.была равна 1 5

V< т„и не зависела от выбора рабочей

1131331

10

35

45

50 частоты f, Эти условия выполняются при следующем соотношении

Глубина зондирования h задается переключателем 13 установки глубины посредством его выходного кода, который поступает на первые входы обоих блoõoã 9 и 10 постоянной памяти и первый информационный вход делителя 6 частоты, На второй вход первого блока 9 постоянной памяти поступает цифровой код с выхода переключателя

15 установки полосы обзора Х. На второй вход второго блока 10 постоянной памяти поступает с выхода переключателя 14 установки разрешения код разрешения hX. С выхода переключателя 16 установки рабочей частоты код рабочей частоты гидролокэтора бокового обзора поступает на первый информационный вход переключателя 7 кодов и на второй вход сумматора 12. Код с выхода первого блока 9 постоянной памяти, вы пол ня ющего о пера ци ю, оп ределяемую выражением (3), поступает на первый вход блока 11 умножения и второй информационный вход делителя частоты, выходной сигнал которого (см, фиг. 2, б) осуществляет управление переключателем 7 ко,QB и, поступая нэ второй сигнальный вход синтезатора 5 игналов с линейной модуляцией, задает длительности зондирующего и демодулирующе1î сигналов. Второй блок 10 постоянной памяти выполняет жесткую операцию, задаваемую вь|рэжением (2), и его выходной код, поступая нэ первый информационный вход синтезатора 5 сигна;ов линейной частотно, модуляцией, определяет требуемую скорость изменения частоты частотной модуляции зондирующего и демодулирующего сигналов. Блок 11 умножения и сумматор 12 преобразуют входные коды в соответствии с выражением (4), и выходной код сумматора 12, поступая через переключатель 7 кодов на второй информационный вход синтезатора 5 сигналов с линейной частотной модуляцией, определяет начальные частоты f, и f, модуляции, Начальная частота 4 демодулирующего сигнала длительностьк rn, имеющего девиацию частоты Г, (см. фи . 2,в), выбирэется таким образом, чтобы центральная частота демодулировэнного отраженного сигнала на выходе перемножителя 18, представляющего собой сигнал разностной частоты демодулирующего сигнала и отраженного сигнала (см. фиг, 2г,д), не зависела от выбранной рабочей частоты гидролокатора бокового обзора. Демодулированный отраженный сигнал поступает на первый вход блока 19 обработки (см. фиг, 2,д). Каждый канал блока обработки выделяет отраженный сигнал с определенным запаздыванием с помощью селектора. 20, На второй, управляющий вход селектора 20 подается стробирующий импульс с соответствующего выхода формирователя 17 стробов (см, фиг.

2,а). Временной сдвиг между любыми двумя соседними стробами равен h 1 — F . С выхода селек-ора 20 сигнал (см. фиг. 2,ж) поступает на полосовой фильтр 21, полоса пропускания которого равна Л f= 1/т,.

Средние частоты двух любых соседних полосовых фильтров разнесены на интервал

1/

Сигнал с выхода фильтра (см. фиг. 2,з) детектируется квадратичным детектором 22 (см, фиг, 2, и) и через накопитель 23 поступает нэ соответствующий элемент 24 памяти, Сигналы с выходов элементов 24 памяти поступают через коммутатор 25 нэ вход блока 26 отображения, образуя на его экране отображение морского дна. Импульс, подаваемый нэ второй сигнальный вход делителя 6 частоты, устанавливает делитель 6 в начальное состояние, тем самым привязывая начало работы гидролокатора бокового обзора к задач.-:" .,: моменту времени.

Технико-экономический эффект заключается в повышении разрешающей способности картографического изображения исследуемого участка морского дна при повышенной фоновой контрастности изображения. Это достигается за счет переноса оценок энергии отраженных сигналов из амплитудно-временной области в амплитудночастотную, что позволяет снизить влияние амплитудных ограничений в приемном тракте гидролокатора бокового обзора и применить вторичную цифровую обработку сигнала.

1131331

1131331

4г2

Редактор Т.Шарганова Техред M.Моргентал Корректор Л,Филь

Заказ 550 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", r, Ужгород, ул.Гагарина, 101