Способ гидролокации с высоким разрешением и устройство для его реализации



Способ гидролокации с высоким разрешением и устройство для его реализации
Способ гидролокации с высоким разрешением и устройство для его реализации

 


Владельцы патента RU 2470324:

Учреждение Российской академии наук Институт океанологии им. П.П. Ширшова РАН (RU)

Способ заключается в посылке гидроакустического сигнала в направлении исследуемого объекта и регистрации отраженного сигнала несколькими приемниками при движении в исследуемой среде. Импульсы зондирующего сигнала через равные промежутки времени излучаются последовательно несколькими пространственно разнесенными излучателями. Приемники регистрируют сигналы, излученные с разных направлений. Технический результат - получение объемного изображения объектов гидролокации на дне и повышение разрешающей способности гидролокатора. 2 н. и 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

 

Предлагаемое изобретение относится к морской технике, к устройствам, исследующим дно гидроакустическими методами.

Известен способ гидроакустической локации, заключающийся в регистрации фазы отраженного сигнала, что по сравнению с традиционным способом приема отраженного сигнала дает преимущество в определении параметров исследуемого объекта [1].

Известен способ гидролокации, в котором прием отраженного сигнала ведут как на совмещенный с излучателем приемник, так и на несколько пространственно разнесенных приемников [2], что повышает точность определения местоположения объекта.

Целью настоящего предлагаемого изобретения является возможность получения объемного изображения объектов гидролокации на дне и повышения разрешающей способности гидролокатора. Поставленная цель достигается тем, что в известном способе гидролокации, заключающемся в посылке гидроакустического сигнала в направлении исследуемого объекта и в регистрации отраженного сигнала несколькими приемниками, при движении в исследуемой среде, импульсы зондирующего сигнала через равные промежутки времени излучаются последовательно несколькими пространственно разнесенными излучателями, а приемники регистрируют сигналы, излученные с разных направлений.

Поставленная цель в устройстве, содержащем излучатели и приемники гидроакустического сигнала, аппаратуру его обработки и устройство индикации, достигается тем, что пространственно разнесенные излучатели расположены на платформах, снабженных управляемыми рулями, обеспечивающими постоянство расстояний между платформами при их буксировке. Кроме того, каждый излучатель установлен в центре узконаправленных приемников, обеспечивающих площадь исследования, а любой из излучателей имеет диаграмму направленности, перекрывающую исследуемую площадь дна.

Возможность реализации.

На чертежах - фиг.1 и фиг.2 показана реализация способа. На фиг.1 изображено на поверхности моря 1 судно 2, которое буксирует за собой с помощью фала 3 платформы 4 и 5, на которых закреплены комплекты излучатель-приемник. На дне 6 находится затонувший объект 7. Пунктиром показаны диаграммы направленности излучателя судна и излучателей на платформах, стрелка показывает направление движения судна.

На фиг.2 (вид сверху) показаны соответственно излучатели-приемники судна 2а и платформ 4а и 5а на расстоянии L друг от друга, а также затонувший объект 7.

При движении задающий генератор на судне генерирует последовательность гидроакустических импульсов, например, с частотой заполнения 30 кГц и длительностью 2 мсек, но импульсы при этом излучаются следующим образом. Первый импульс излучается, например, излучателем 2а, следующий импульс - левым излучателем буксируемой платформы 4а, третий импульс правым излучателем 5а, далее процесс повторяется. Частота излучения импульсов связана с частотой заполнения и, в конечном итоге, будет определять разрешающую способность устройства в направлении движения судна. Отраженные гидроакустические импульсы будут попадать на все приемники, сопряженные с излучателями как на судне 2, так и на платформах 4 и 5. Разумеется, объект 7 даст отраженный импульс от каждого излучателя, и они все с фазовым запаздыванием попадут на приемники системы. Но поскольку на приемники, например, сопряженные с излучателем платформы 4а попадут не только импульсы самого излучателя 4а, но и импульсы излучателя судна 2а и правой платформы 5а, излученные с разных направлений, то их фазовая картина, рассчитанная от каждого излучателя, позволит создать объемную информацию об исследуемом объекте.

Если сопряженных точек излучения-приема будет больше трех, то целесообразно обеспечить такой режим работы системы, чтобы каждый последующий импульс задающего генератора излучался излучателем, расположенным на максимальном удалении от излучателя предыдущего импульса. Тем самым будет обеспечена максимальная разрешающая возможность способа.

Фактически предлагается квазиголографический способ гидролокации. В отличие от чисто голографического гидроакустического метода способ позволяет работать при движении в среде.

Для надежности полученных результатов желательно иметь фиксированные расстояния между излучателями, для чего необходимо применение рулей на платформах 4 и 5 или иных средств, поддерживающих между платформами одинаковое расстояние при изменении скорости судна.

При усложнении схем электронной обработки возможен отказ от сопряженных с излучателями приемников. Общеизвестно, что пьезоизлучатели прекрасно работают на прием гидросигнала. По причине известности в описании отсутствует, собственно, методика получения голографического изображения.

Источники информации

1. Патент России №2039366.

2. Патент России №2358289.

1. Способ гидролокации, заключающийся в посылке гидроакустического сигнала в направлении исследуемого объекта и регистрации отраженного сигнала несколькими приемниками при движении в исследуемой среде, отличающийся тем, что импульсы зондирующего сигнала через равные промежутки времени излучаются последовательно несколькими пространственно разнесенными излучателями, а приемники регистрируют сигналы, излученные с разных направлений.

2. Устройство для реализации способа по п.1, содержащее излучатели и приемники гидроакустического сигнала, аппаратуру его обработки и устройство индикации, отличающееся тем, что пространственно разнесенные излучатели расположены на платформах, снабженных управляемыми рулями, обеспечивающими постоянство расстояний между платформами при их буксировке.

3. Устройство по п.2, отличающееся тем, что каждый излучатель установлен в центре узконаправленных приемников, обеспечивающих площадь исследования, а любой из излучателей имеет диаграмму направленности, перекрывающую исследуемую площадь дна.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к гидроакустической технике и может быть использовано в составе водолазного оборудования. .

Изобретение относится к области гидроакустики и может быть использовано в гидроакустических системах дальнего мониторинга. .

Изобретение относится к гидроакустике и может быть использовано в просветных приемоизлучающих системах контроля дальнего действия. .

Изобретение относится к области гидроакустики и может быть использовано в гидроакустических системах дальнего мониторинга. .

Изобретение относится к геоакустике и может быть использовано для направленного приема акустических шумов. .

Изобретение относится к гидроакустике и может быть использовано для гидроакустических исследований и определения местоположения подводных и поверхностных объектов с использованием акустических комбинированных приемников.

Изобретение относится к области гидроакустики и может быть использовано для гидроакустических исследований объектов шумоизлучения в натурном водоеме. .

Изобретение относится к медицинской технике, а именно к устройству и способу ультразвуковой визуализации. .

Изобретение относится к области гидроакустики и может быть использовано в подводных аппаратах (ПА) для обеспечения навигационной безопасности их мореплавания и всплытия на поверхность моря, в частности.

Изобретение относится к области контрольно-измерительной техники и решает задачу выделения исследуемого сигнала из смеси с помехой

Изобретение относится к области навигации, а более конкретно к способам определения местоположения измеренных глубин преимущественно посредством многолучевого эхолота

Изобретение относится к области гидрографии, в частности к способам и техническим средствам определения глубин акватории фазовым гидролокатором бокового обзора, и может быть использовано для выполнения съемки рельефа дна акватории

Использование: приемник предназначен для проведения векторно-скалярных измерений параметров гидроакустических полей в морях и океанах. Сущность: приемник включает корпус с инерционной массой, расположенной в центре корпуса, шесть АЦП, микропроцессор и три измерительных канала, оси чувствительности которых расположены в пространстве согласно осям ортогональной системы координат. Каждый из каналов состоит из двух чувствительных элементов, выполненных на основе пьезокерамики и установленных навстречу друг другу. Чувствительные элементы одним концом фиксируют инерционную массу, а другим опираются на корпус. Каждый чувствительный элемент подключен к входу своего АЦП, выходные коды которых подаются в микропроцессорное устройство. Технический результат: компенсация разницы электроакустических коэффициентов передачи чувствительных элементов приемника, что приводит к снижению поперечной чувствительности заявляемого приемника и ведет к улучшению формы диаграммы направленности, а также конструктивное и технологическое упрощение за счет исключения отдельных датчиков гидрофонного канала и упрощения технологии изготовления корпуса приемника.1 ил.

Изобретение относится к области поисковых и подводно-технических работ при наличии сплошного ледового покрова в районе нахождения аварийного подводного объекта, например, подводной лодки. Способ основан на передаче акустических сигналов в водной среде. Сигнализатор связывают с буем прочным тросиком, например, из кевлара, выстреливают изделие через торпедный аппарат или отдают стопором из корпуса носителя, при этом буй подвсплывает к ледовой поверхности, а сигнализатор, оказавшийся на нужном горизонте распространения звуковых волн, запускают кодовым сигналом на излучение. Устройство для подачи сигнала об аварии подо льдом по гидроакустическому каналу путем установки сигнализатора на заданной глубине включает плавучий буй. Буй оснащен синтетическим тросиком заданной длины, который закреплен на сигнализаторе для удержания его на глубине зоны подводного звукового канала, при этом буй всплыл и прижат к нижней кромке льда. Значительно облегчается проведение поисково-спасательной операции по обнаружению подводных судов в условиях Арктики за счет увеличения дальности прохождения сигнала аварийного сигнализатора. 2 н.п. ф-лы, 1 ил.

Использование: в технических средствах для оперативного освещения подводной обстановки в акваториях Мирового океана. Сущность: предлагается использовать устройство, представляющее собой синтез транспортировочного модуля, укомплектованного электрической энергосиловой установкой (ЭСУ) и бортовой электронной аппаратурой (БЭА), осуществляющей управление системами АНПА, включая ЭСУ и систему БЭА. В БЭА встроено устройство излучения зондирующих низкочастотных посылок и приема поступающей из моря информации, конструктивно оформленное на консолях носовых и кормовых рулевых устройств автономного, необитаемого, подводного аппарата (АНПА). Такая конструкция заявляемого устройства должна осуществлять обнаружение и выделение в эхо-сигнале (на фоне естественных (реверберации и шумы моря) и искусственных помех на дистанциях до 5000 м) характерных признаков подводных объектов за счет взаимодействия падающей первичной волны и вторичных волн, образующихся внутри и вокруг этих объектов, и наличия результатов этого взаимодействия в спектре и фазе эхо-сигнала. Расшифровка устройством (без вмешательства человека) заданных информационных признаков подводных объектов позволяет с большей вероятностью преодолеть существующую неопределенность в оценке подводной обстановки. Технический результат: улучшение помехоустойчивости и помехозащищенности АНПА при повышенной дистанции обнаружения до 5 км и увеличенном количестве обнаруженных объектов, повышение производительности поиска в любом направлении и оперативности. 2 з.п. ф-лы, 11 ил.

Использование: геология, гидроакустика. Сущность: в акустическом устройстве определения дальности увеличивается точность определения дальности благодаря введению генератора подстраиваемой частоты, индикатора, максимального сигнала, блока определения заднего фронта сигнала, панели выдачи кода поправки и вычитателя, при этом выход генератора подстраиваемой частоты соединен с входом индикатора и с входом акустического широкополосного приемника низкочастотного диапазона, а вход генератора соединен с выходом этого приемника, соединенного также входом индикатора максимального сигнала и через блок определения заднего фронта сигнала со вторым входом преобразователя временного рассогласования, группа выходов которого соединена с первой группой входов вычитателя, имеющего вторую группу входов, соединенную с группой выходов панели выдачи кода поправки и имеющего группу выходов, соединенную с группой входов индикатора. Технический результат: повышение точности. 1 ил.

Изобретение относится к измерительной технике, метрологии и гидроакустике и может быть использовано для бездемонтажной проверки рабочего состояния гидроакустического тракта в натурных условиях. На вход проверяемого гидроакустического тракта подают тестовые сигналы в виде тепловых шумов Джонса с разными спектрами. Измеряют отклики указанного тракта на тестовые сигналы. Определяют отношение получаемых откликов подаваемых тестовых сигналов и отношение самих тестовых сигналов. При равенстве этих отношений диагностируют исправность гидроакустического тракта. Технический результат заключается в устранении необходимости проведения температурных измерений при определении работоспособности гидроакустического тракта в натурных условиях. 1 ил.

Изобретение относится к измерительной технике и преимущественно предназначено для использования в системах контроля и измерения скорости и расхода жидких и газообразных продуктов. Оно может быть использовано при транспортировке топливных продуктов, в водоснабжении, медицинской технике, а также в океанографии при измерении скорости течений в морях и океанах. Технический результат изобретения -повышение точности измерения при контроле параметров потока. Точность измерения скорости потока можно повысить, зная скорость распространения звука в среде и величины задержек в электронных схемах и акустических преобразователях.

Использование: изобретение относится к технике, использующей излучение и отражение акустических волн для поиска смотровых колодцев трубопроводов, покрытых слоем земли, асфальта, снега и т.п. Сущность: генератором в незаполненный трубопровод, являющийся волноводом, подают сигнал определенной частоты, который принимается излучателем акустического сигнала, преобразуется в акустический сигнал, который передается далее по волноводу, попадает в замкнутый объем смотрового колодца и распространяется по грунту. Наличие разрыва трубопровода в месте сообщения со смотровым колодцем и меньшей толщины грунта над колодцем, чем над трубопроводом, способствует тому, что уровень акустического сигнала над колодцем больше, чем над трубопроводом. По увеличенному уровню акустического сигнала, принимаемого акустическим датчиком, соединенным с приемником, сонастроенным по частоте с частотой генератора, определяют местоположение смотрового колодца. Указанный способ и устройство могут найти применение в работе коммунальных служб при необходимости поиска и обнаружения смотровых колодцев, скрытых под слоем земли, асфальта, снега и т.п. Технический результат: возможность обнаружения смотровых колодцев, покрытых слоем земли, асфальта, снега и т.п., независимо от материала, из которого изготовлены крышки люков смотровых колодцев или сами коммуникации; увеличение дальности обнаружения колодцев от источника сигналов; снижение стоимости оборудования, необходимого для обнаружения смотровых колодцев; снижение затрат на обучение персонала в связи с упрощением способа поиска; повышение безопасности работы персонала. 2 н.п. ф-лы, 2 ил.
Наверх