Устройство обнаружения шумовых гидроакустических сигналов на основе квадратурного приемника



Устройство обнаружения шумовых гидроакустических сигналов на основе квадратурного приемника
Устройство обнаружения шумовых гидроакустических сигналов на основе квадратурного приемника
Устройство обнаружения шумовых гидроакустических сигналов на основе квадратурного приемника
Устройство обнаружения шумовых гидроакустических сигналов на основе квадратурного приемника
Устройство обнаружения шумовых гидроакустических сигналов на основе квадратурного приемника
Устройство обнаружения шумовых гидроакустических сигналов на основе квадратурного приемника
Устройство обнаружения шумовых гидроакустических сигналов на основе квадратурного приемника
Устройство обнаружения шумовых гидроакустических сигналов на основе квадратурного приемника
Устройство обнаружения шумовых гидроакустических сигналов на основе квадратурного приемника

 


Владельцы патента RU 2549207:

Смагулов Айтпек Безембаевич (RU)

Предлагаемое изобретение относится к области гидроакустики, а именно к устройствам обнаружения шумовых гидроакустических сигналов в виде дискретных составляющих (ДС) на фоне аддитивной помехи. Достигаемый технический результат - повышение помехоустойчивости обнаружителя шумовых гидроакустических сигналов в виде ДС. Указанный результат достигается за счет того, что использовано квадратурное детектирование в каждом частотном канале пассивной широкополосной системы. 3 ил.

 

Предлагаемое изобретение относится к области гидроакустики, а именно - к устройствам обнаружения широкополосных шумовых сигналов (со спектральной плотностью мощности в виде отдельных дискретных составляющих или их звукорядов) на фоне аддитивной помехи.

Как известно [1-4], основной задачей приемной части системы обнаружения сигналов является принятие решения о наличии или отсутствии полезного сигнала от объекта в наблюдаемом входном процессе. Это сложная задача, предъявляющая к приемнику наиболее высокие требования, т.к. обнаружение сигнала, как правило, происходит при минимальных отношениях сигнал/помеха (ОСП). Решение о наличии сигнала принимается по превышению откликом приемника установленного порога, выбираемого на основе одного из статистических критериев по заданным вероятностям правильного обнаружения и ложной тревоги.

Для обеспечения максимального значения отклика при фиксированном ОСП на входе системы схема приемника должна быть оптимальной.

На практике особый интерес представляет задача обнаружения шумового (случайного) сигнала от шумящего подводного объекта на фоне помех.

В настоящее время для решения этой задачи наибольшее распространение получили так называемые пассивные широкополосные и узкополосные гидроакустические системы [1, 5, 6].

При использовании пассивной широкополосной системы принимается во внимание тот факт, что сигнал от объекта обычно представляет собой типичный широкополосный случайный процесс, длительность которого ограничена только взаимным расположением и относительным перемещением объекта и приемника. В этом случае известны только некоторые статистические характеристики сигнала и помехи (например, форма спектральной плотности сигнала, его ориентировочная длительность, а также форма спектральной плотности помехи, которая необязательно является белым шумом).

Однако в спектре шумов, излучаемых различными объектами, наряду с широкополосной составляющей, могут содержаться и узкополосные дискретные компоненты [1, 5-7].

Известный способ обнаружения широкополосного шума с дискретными компонентами СПМ и реализующее его устройство, по сути, являются многоканальным энергетическим приемником (прототип) [1, с.351-352]. Данный способ представляет собой последовательное выполнение операций: многоканальной узкополосной полосовой фильтрации (для формирования отдельных частотных каналов), квадратичного детектирования, интегрирования и сравнения с порогом (в каждом частотном канале).

Устройство (прототип) [1, с.351-352], реализующее указанный способ обнаружения узкополосного шума, приведено на фиг.1, где:

блок 1 - аналого-цифровой преобразователь (АЦП);

блок 2 - рециркулятор;

блоки 3.1-3.М - набор («гребенка») цифровых узкополосных полосовых фильтров (УПФ), с одинаковой шириной полосы пропускания и различными центральными частотами (с равномерным шагом по частоте, равным ширине полосы пропускания одного фильтра);

блоки 4.1-4.М - квадраторы;

блоки 5.1-5.М - интеграторы;

блок 6 - М-канальное пороговое устройство.

Принцип действия данного устройства заключается в следующем. На вход устройства поступает реализация входного процесса

где: s(t) - обнаруживаемый узкополосный шумовой сигнал,

n(t) - аддитивная помеха в виде нормального белого шума,

которая поступает на вход АЦП (блок 1) с частотой дискретизации, удовлетворяющей требованиям теоремы Котельникова: f = 1 Δ t 2 f в .

С выхода АЦП (блок 1) дискретные, отсчеты поступают на вход рециркулятора (блок 2), где формируется и с каждым новым отсчетом обновляется текущая дискретная выборка x(n) длиной N отсчетов.

Сформированная текущая дискретная выборка входного процесса x(n) поступает одновременно на входы М цифровых узкополосных фильтров (блоки 3.1-3.М) (М-канальной гребенки УПФ), где формируется М отдельных частотных каналов.

Сформированные (расфильтрованные) узкополосные шумовые процессы поступают на входы квадраторов (блоки 4.1-4.М), с выходов которых возведенные в квадрат узкополосные сигналы поступают на входы интеграторов (блоки 5.1-5.М). Время интегрирования (или накопления) узкополосных сигналов обычно выбирается равным величине, обратно пропорциональной ширине полосы пропускания УПФ [1], и обеспечивающим потенциальную разрешающую способность по частоте для данного способа спектрального анализа (метода фильтрации).

С выходов интеграторов выделенные отклики поступают на вход М-канального порогового устройства (блок 6), выход которого является выходом устройства.

Таким образом, в качестве основных элементов данной пассивной узкополосной системы используются квадратичные детекторы и интеграторы, реализующие выходную статистику [1]:

где x(t) - входной процесс, представляющий смесь шумового сигнала от объекта и помехи;

T - время интегрирования.

Таким образом, для получения достаточной; статистики необходимо иметь квадратичный детектор, выходное напряжение которого пропорционально квадрату входного, и интегратор.

Помехоустойчивость приемника на основе квадратичного детектора, называемого «энергетическим приемником» (т.к. статистика эквивалентна полной энергии входного процесса), является нижней границей всех оптимальных приемников.

Для других априорных данных о свойствах сигналов и помех помехоустойчивость оптимального приемника будет занимать промежуточное положение между ним и идеальным коррелятором (согласованным фильтром), то есть обладать большей помехоустойчивостью.

В качестве таких априорных данных о свойствах шумового сигнала от объекта можно использовать данные об узкополосных дискретных компонентах сигнала (т.н. дискретных составляющих), которые фактически представляют собой набор элементарных непрерывных синусоидальных (монохроматических) сигналов соответствующей частоты. В этом случае можно говорить о решении задачи обнаружения полигармонического сигнала на фоне помехи.

Для решения этой задачи простейшей гипотезой является предположение о детерминированности каждой компоненты сигнала в полосах соответствующих узкополосных фильтров. При этом под детерминированным сигналом понимается такой, все параметры которого известны при приеме, а неопределенность содержится только в его наличии или отсутствии и связана с маскирующим действием помех. Приемник полностью известного детерминированного сигнала (идеальный коррелятор) является в этом случае оптимальным, он обеспечивает максимально возможную, т.е. потенциальную помехоустойчивость, превзойти которую теоретически невозможно.

Однако в реальных условиях приема дискретных составляющих шумового сигнала на фоне помех о детерминированности полезного сигнала речь идти принципиально не может, так как (как минимум) неизвестна начальная фаза сигнала в обрабатываемой выборке входного процесса, ограниченной по времени. В этом случае выражение для узкополосного процесса s(t) (дискретной компоненты сигнала) можно записать как

где A - амплитуда сигнала (независимая случайная величина, распределенная по закону Рэлея);

φ - фаза сигнала (независимая случайная величина, распределенная равномерно на интервале [-π; π]).

В этом случае предлагается в качестве детектирующего элемента (оптимального приемника) пассивной узкополосной системы использовать оптимальный приемник сигнала с неизвестной начальной фазой (квадратурный детектор) [2-4] (аналог), реализующий статистику:

где XC и XS - косинусные и синусные составляющие огибающей выходного колебания корреляционного приемника соответственно:

где T - время интегрирования.

Решение о наличии или отсутствии сигнала принимается в зависимости от выполнения неравенства

где: h - пороговый уровень.

Схема, реализующая получение достаточной статистики (4), представлена на фиг.2,

где

блоки 7.1, 7.2 - перемножители;

блок 8 - постоянное запоминающее устройство (ПЗУ), с выходов которого на входы перемножителей поступают цифровые сигналы в виде косинусной и синусной составляющих одной и той же центральной частоты;

блоки 5.1, 5.2 - интеграторы;

блоки 4.1, 4.2 - квадраторы;

блок 9 - сумматор;

блок 10 - вычислитель квадратного корня.

Два канала квадратурного приемника позволяют получить величины XC и XS. Последующее нелинейное преобразование выходных колебаний этих каналов даст значение Λ(X). При этом частоты квадратур соответствуют центральной полосе соответствующего входного УПФ.

Сравнение помехоустойчивости квадратурного приемника и коррелятора показывает, что имеются потери в ОСП, которые являются платой за незнание фазы, но эти потери невелики и составляют 1,5 дБ [8].

При практической реализации предложенного обнаружителя полигармонических сигналов возникает ряд принципиальных вопросов.

Во-первых, необходимо определить частотные характеристики узкополосных фильтров (УПФm) - полосы пропускания фильтров (Δfm) и их центральные частоты (fm).

Определение вышеуказанных характеристик основано на необходимости обеспечения постоянной скважности фильтров (отношения ширины полосы фильтра к его центральной частоте) во всем диапазоне частот, а именно

После элементарных преобразований можно получить определяющие соотношения:

При этом количество узкополосных фильтров в гребенке для общей полосы частот ΔF составит

Во-вторых, необходимо учитывать, что время анализа (интегрирования) в полосе каждого фильтра будет определяться выражением

Очевидно, что в случае накопления откликов от нескольких каналов обнаружителя (суммирования выходных процессов) необходимо согласование по времени анализа, т.е. введение временных задержек на выходах каналов перед операцией суммирования.

Введение операции накопления откликов обусловлено необходимостью повышения эффективности обнаружения звукоряда полигармонического сигнала и учета возможного влияния эффекта Доплера при взаимном перемещении приемника и источника сигнала.

Очевидно, что для гребенки из М фильтров параметры задержки можно определить как

.

Предлагаемое устройство обнаружения широкополосных шумовых гидроакустических сигналов на основе квадратурного приемника приведено на фиг.3, где:

блок 1 - аналого-цифровой преобразователь (АЦП);

блок 2 - рециркулятор;

блоки 3.1-3.М - набор цифровых узкополосных полосовых фильтров (УПФ), перекрывающих ожидаемый частотный диапазон, с различной шириной полосы пропускания и различными центральными частотами, но с постоянной скважностью фильтров (отношением полосы фильтра к его центральной частоте) во всем диапазоне частот, а именно

;

блоки 7.1-7.2М - перемножители;

блок 8 - ПЗУ;

блоки 5.1-5.2М - интеграторы;

блоки 4.1-4.2М - квадраторы;

блоки 9.1-9.М - сумматоры;

блоки 10.1-10.M - вычислители квадратного корня;

блоки 11.1-11.М - устройства задержки с параметрами задержек

;

блок 9 - сумматор;

блок 6 - пороговое устройство;

блок 12 - управляющее устройство.

Принцип действия устройства заключается в следующем. На вход устройства поступает реализация входного процесса x(t), которая поступает на вход АЦП (блок 1) с частотой дискретизации, удовлетворяющей требованиям теоремы Котельникова: f = 1 Δ t 2 f в .

С выхода АЦП (блок 1) дискретные отсчеты поступают на вход рециркулятора (блок 2), где формируется и с каждым новым отсчетом обновляется текущая дискретная выборка x(n) длиной N отсчетов.

Сформированная текущая дискретная выборка входного процесса x(n) поступает одновременно на входы М узкополосных фильтров (блоки 3.1-3.М).

С выходов М узкополосных фильтров (блоки 3.1-3.М) М соответствующих узкополосных процессов одновременно поступают на первые входы М пар перемножителей (блоки 7.1-7.2М), с выходов которых результаты перемножения поступают на входы М пар интеграторов (блоки 5.1-5.2М). Время интегрирования в полосе каждого фильтра определяется выражением

.

Из ПЗУ (блок 8) на вторые входы М пар перемножителей (блоки 7.1-7.2М) поступают М пар синусных и косинусных составляющих (монохроматических) цифровых сигналов с частотами, соответствующими центральным частотам УПФ fm.

С выходов М пар интеграторов (блоки 5.1-5.2М) результаты интегрирования поступают на входы М пар квадраторов (блоки 4.1-4.2М), с выходов которых квадраты откликов попарно поступают на входы М сумматоров (блоки 9.1-9.М), с выходов которых результаты суммирования поступают на входы М вычислителей квадратного корня (блоки 10.1-10.М), с выходов которых результаты вычислений поступают на входы М устройств задержки (блоки 11.1-11.М).

Параметры задержки в каждом частотном канале определяются соотношением

.

С выходов М устройств задержки (блоки 11.1-11.М) отклики поступают на входы сумматора (блок 9), с выхода которого результат суммирования поступает на вход порогового устройства (блок 6), выход которого является выходом устройства.

Устройство управления (блок 12) осуществляет синхронизацию работы: аналого-цифрового преобразователя (блок 1), рециркулятора (блок 2), ПЗУ (блок 8) и порогового устройства (блок 6).

Достигаемый выигрыш в помехоустойчивости предлагаемого обнаружителя широкополосных шумовых сигналов на основе квадратурного детектирования (и, соответственно, в дальности действия гидроакустической системы шумопеленгования) по сравнению с прототипом (устройством обнаружения широкополосного шума на основе квадратичного детектирования или энергетического приемника), достигается благодаря использованию большего объема априорной информации об обнаруживаемом полезном сигнале.

Список использованных источников

1. Бурдик B.C. Анализ гидроакустических систем. Л.: Судостроение, 1988, 392 с. (прототип, с.351-352).

2. Тихонов В.И. Оптимальный прием сигналов. М: Радио и связь, 1983, 320 с. (Аналог, с.80-87).

3. Ван-Трис Г. Теория обнаружения, оценок и модуляции, т.1, М.: Сов. радио, 1972, 744 с.

4. Ван-Трис Г. Теория обнаружения, оценок и модуляции, т.3, М.: Сов. радио, 1977, 661 с.

5. Урик Р.Дж. Основы гидроакустики. Л.: Судостроение, 1978, 446 с.

6. Зарайский В.А., Тюрин A.M. Теория гидролокации. Л.: ВМА, 1975, 604 с.

7. Болгов В.М., Плахов Д.Д., Яковлев В.Е. Акустические шумы и помехи на судах. Л.: Судостроение, 1984, 192 с.

8. Ольшевский В.В. Статистические методы в гидролокации. Л.: Судостроение, 1983, 280 с.

Устройство обнаружения шумовых гидроакустических сигналов на основе квадратурного приемника, содержащее: аналого-цифровой преобразователь, на вход которого подается входной сигнал, а выход которого соединен с входом рециркулятора, выход которого соединен с входами Μ узкополосных фильтров, отличающееся тем, что выходы Μ узкополосных фильтров соединены с первыми входами Μ пар перемножителей, выходы которых соединены с входами Μ пар интеграторов, выходы которых соединены с входами Μ пар квадраторов, выходы которых попарно соединены с входами Μ сумматоров, выходы которых соединены с входами Μ вычислителей квадратного корня, выходы которых соединены с входами Μ устройств задержки, выходы которых соединены с Μ входами сумматора, выход которого соединен с входом порогового устройства, выход которого является выходом устройства; 2М выходов постоянного запоминающего устройства соединены со вторыми входами Μ пар перемножителей; выходы управляющего устройства соединены с управляющими входами аналого-цифрового преобразователя, рециркулятора, постоянного запоминающего устройства и порогового устройства.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области гидроакустики и может быть использовано для построения систем классификации объектов, обнаруженных гидролокаторами ближнего действия.

Способ заключается в сужении прилегающей ко всем водоподводящим каналам части водоема-охладителя 4 путем перегораживания его части искусственной дамбой. Способ включает создание первого 28 рубежа безопасности и первой физической защиты 36 от проникновения биологических подводных объектов (БПО) и средств их доставки, первой очистки оборотной технической воды 37 от механических (МПР) и биологических (БПР) примесей, первой защиты рыб, в том числе ее молоди, первого охлаждения оборотной технической воды.

Использование: относится к области пассивной локации, в частности гидролокации. Сущность: в способе определения местоположения объектов в пассивной системе мониторинга осуществляют приём сигналов аппаратурой разнесенных позиций, пространственную селекцию по принятым сигналам в каждой из приемных позиций, некогерентное накопление по времени каждого из результатов пространственной селекции, принятие решения об обнаружении отметок целей по результатам накопления по времени и формирование по результатам обнаружения пеленгационных линий положения в не менее чем двух позициях, определение расстояний между каждой из не менее чем двух приемных позиций системы и точками пересечения пеленгационных линий положения, сформированных в этих позициях, измерение уровней принимаемых этими позициями сигналов по тем результатам некогерентного накопления по времени, по которым обнаружены отметки, пересчет каждого из этих уровней к точкам пересечения пеленгационных линий положения, соответствующих указанным отметкам, формирование функций разности результатов пересчета уровней сигналов от каждой из указанных приемных позиций к одной и той же точке пересечения этих линий положения для этих точек и определение координат целей как координат тех точек пересечения пеленгационных линий положения, для которых функции разности результатов пересчета уровней сигналов будут больше порога.

Изобретение используется для защиты подводных конструкций и оборудования от их биологического обрастания. На выходе из отводного канала формируют и излучают энергетические, информационные, высокоградиентные и биорезонансные сигналы, которые воздействуют на рыб и изменяют их поведенческие характеристики.

Изобретение относится к области морской техники и предназначено для обнаружения, определения местонахождения и классификации подводных лодок и надводных кораблей, может выбрасываться в море самолетом и "за борт" с кораблей.

Изобретение относится к гидроакустике и может быть использовано для построения систем автоматической и автоматизированной классификации морских объектов, применительно к гидролокационным станциям ближнего действия.

Изобретение относится к области гидроакустики и производит обнаружение локального объекта в условиях наличия распределенных помех различного происхождения. .

Изобретение относится к области биоакустики, в частности к управлению поведением рыб. .

Изобретение относится к области обнаружения ферромагнитных объектов и может быть использовано при морском гуманитарном разминировании, для выявления металлического мусора на прибрежных акваториях, а также при поиске стальных нефте- и газопроводов в водной среде.

Изобретение относится к области акустики и может быть использовано в прикладной гидроакустике: для защиты морских нефтегазовых платформ (МНГП), подводных хранилищ углеводородного сырья и специализированных судов; водозаборных сооружений электростанций, в том числе атомных, от проникновения потенциально опасных подводных объектов (ПО): подводных диверсантов (ПД), боевых морских животных (БМЖ), обитаемых (ОПА) и необитаемых (НПА) подводных аппаратов, а также в рыбной промышленности: для защиты водозаборных сооружений различных технических сооружений от проникновения морских биологических объектов (МБО) - рыб, рачков, медуз и др., а также для контроля прохода промысловых скоплений МБО через заданный рубеж.

Предлагаемое изобретение относится к технике обнаружения цели под водой, а именно к устройствам активной физической защиты периметров объектов и может быть использовано для охраны периметров подводной части акваторий от несанкционированного проникновения на охраняемый объект движущихся подводных объектов. Предлагается способ обнаружения подводных объектов, включающий передачу по воде электромагнитного сигнала, прием отраженного сигнала, обработку принятого сигнала с целью идентификации изменений в полученном сигнале и формирования сигнала тревоги в случае обнаружения подводного объекта в охраняемой зоне, в качестве электромагнитного сигнала используется широкополосный электромагнитный сигнал с полосой частот от 10 МГц до 200 МГц, возбуждаемый в передающей антенне генератором наносекундной длительности. Технический результат заключается в повышении эффективности обнаружения подводных объектов в охраняемой зоне. 3 з.п. ф-лы, 8 ил.

Управление состоянием устройства осуществляется путем обнаружения (403) присутствия пользователя; изменения состояния устройства на первое состояние (405), если присутствие пользователя обнаружено в пределах первой заданной зоны; изменения состояния устройства на второе состояние (407), если присутствие пользователя обнаружено за пределами второй заданной зоны, причем первая заданная зона меньше второй заданной зоны и полностью содержится во второй заданной зоне; и поддержания (407) текущего состояния устройства, если присутствие пользователя обнаружено за пределами первой заданной зоны и в пределах второй заданной зоны. 4 н. и 7 з.п. ф-лы, 7 ил.

Изобретение относится к области акустики и может быть использовано для защиты водозаборных сооружений потенциально опасных объектов, в рыбной промышленности - для защиты водозаборных сооружений от проникновения биологических объектов к предприятиям энергетического, химико-технологического. Технический результат изобретения состоит в снижении чувствительности к помехам, вызванным природными факторами. Технический результат достигается тем, что в устройстве для охраны водных рубежей под водой вдоль охраняемого рубежа установлены ненаправленные электроакустические излучатели, равноудаленные от каждого из грузов отрезков пьезоэлектрического кабеля, синфазно включенные по отдельной линии связи с генератором напряжения килогерцового диапазона частот, причем все соединения герметизированы. 1 ил.

Изобретение относится к лазерно-акустической системе обнаружения подводных объектов. Указанная система содержит расположенный над поверхностью водоема источник акустических сигналов в виде лазера, гидрофон и установленный над водной поверхностью вычислительный блок, соединенный с выходом приемного гидрофона. Источником акустических сигналов является импульсный газоразрядный СO2 лазер, длина волны излучения которого обеспечивает создание поверхностного импульса давления. Приемный гидрофон выполнен широкополосным. Вычислительный блок содержит последовательно соединенные с выходом приемного гидрофона модуль сегментации, модуль памяти, коммутатор, модуль сравнения и модуль принятия решения(классификации). Технический результат заключается в обеспечении возможности по изменению сегментов эхосигналов в сравнении с калиброванными сигналами обнаруживать и классифицировать различные подводные объекты в контролируемом водоеме. 1 ил.

Использование: изобретение относится к области гидроакустики, а именно к способу регистрации шумоизлучения малошумного морского объекта. Сущность: способ регистрации малошумного морского объекта заключается в том, что сначала регистрируют в приемных устройствах «опорную» амплитудно-частотную характеристику (АЧХ) шумового поля водного пространства для последующей обработки в блоке первичной обработки сигналов с целью определения пары приемных устройств в блоке расчета взаимно корреляционной функции и принятия решения блока вторичной обработки сигналов, затем «опорную» АЧХ подают на соответствующие входы адаптивного фильтра блока вторичной обработки сигналов, где вырабатывают «нормированную» АЧХ шумового поля охраняемого водного пространства. При появлении малошумного морского объекта в охраняемом водном пространстве в области расположения приемных устройств формируют «рабочую» АЧХ водного пространства, которую через ранее выбранный первый приемный канал подают на первый вход блока расчета взаимно корреляционной функции и принятия решения и первый вход адаптивного фильтра блока расчета вторичной обработки сигналов. При превышении амплитуды «рабочей» АЧХ водного пространства над выработанным порогом нормированной АЧХ регистрируют АЧХ малошумного морского объекта. Принципиальным отличием заявленного изобретения является то, что заявленный способ, реализованный в предложенном устройстве для регистрации малошумного морского объекта, дополнительно использует блок расчета взаимно корреляционных функций и принятия решения, а также адаптивный фильтр, основанный на принципе минимизации среднеквадратической ошибки (СКО) помехи, в результате чего появляется возможность подавления нестационарной помехи с малым относительно времени прохода морского объекта интервалом корреляции, что позволяет повысить помехоустойчивость при регистрации малошумного морского объекта. Технический результат: использование при измерении первичного гидроакустического поля малошумных морских объектов в условиях повышенного уровня и нестационарности фоновых шумов (помех) в пределах времени регистрации прохода морского объекта, а также использование в охранных устройствах для защиты морских акваторий, портовых и других сооружений. 6 ил.

Использование: гидроакустика. Изобретение может быть использовано для контроля внешней обстановки вокруг охраняемых объектов, например, буровых платформ, гидротехнических сооружений, судов, а также для обнаружения и сопровождения подводных объектов, вторгающихся в контролируемую акваторию натурного водоема. Сущность: в гидроакустической станции контроля внешней обстановки, включающей подводный модуль с излучающей и приемной антеннами, надводный блок обработки и визуализации, подводный кабель связи, соединяющий подводный модуль с надводным блоком обработки и визуализации, а также генератор, генератор выполнен многоканальным и вместе с излучающей и приемной антеннами размещен в едином подводном модуле, в который дополнительно введены блок многоотводных линий задержки, входы которого подключены к отдельным выходам многоканального генератора, блок сумматоров, входы которого подключены к соответствующим выводам блока многоотводных линий задержки, блок усилителей мощности, к входам которого подключены соответствующие выходы блока сумматоров, а выходы подключены к соответствующим элементам излучающей антенны, блок усилителей, подключенный к элементам приемной антенны, блок аналого-цифровых преобразователей, подключенный к выходу блока усилителей, блок управления, подключенный к выходу блока аналого-цифровых преобразователей и к входу многоканального генератора, и блок интерфейса, подключенный между выходом блока управления и надводным блоком обработки и визуализации, при этом надводный блок обработки и визуализации содержит последовательно соединенные блок распаковки сигналов, блок формирователей характеристик направленности, блок вычисления корреляционных функций и блок формирования акустического изображения. Технический результат: увеличение скорости обзора пространства и обеспечение возможности получения трехмерного изображения. 2 ил.

Использование: изобретение представляет собой электронное устройство и относится к области гидроакустики и гидролокации. Устройство предназначено для поиска и обнаружения искусственных подводных объектов, таких как затонувшие корабли, техника, подводные аппараты, трубопроводы и другие искусственные подводные сооружения. Сущность: устройство содержит блок приемоизлучателей (гидроакустическую антенну) (1), блок усилителей и полосовых фильтров (2), блок аналого-цифровых преобразователей (АЦП) (3), блок согласованных фильтров (4), генератор сигнала посылки (5), усилитель мощности (6), измерительное устройство (7), вычислитель (8) и детектор (9). Функцией блока согласованных фильтров является осуществление оптимального приема отраженного эхо-сигнала на фоне помех. Функцией измерительного устройства является измерение параметра формы распределения и характеристической частоты эхо-сигнала на выходе согласованного фильтра. Функцией вычислителя является вычисление отношения параметра формы и характеристической частоты эхо-сигнала. Функцией детектора является сравнение полученного числа на выходе вычислителя с пороговым значением и принятие решения: обнаружен искомый объект локации или нет. Технический результат: уменьшение случайной погрешности и увеличение достоверности обнаружения объекта в присутствии шумов и помех. 1 з.п. ф-лы, 1 табл., 4 ил.

Изобретение относится к гидроакустике и может быть использовано для обнаружения движущегося источника звука, измерения азимутального угла на источник и горизонта источника в мелком море в пассивном режиме с помощью акустических приемников, установленных на морском дне, координаты которых и угловое положение считаются известными. Технический результат - дополнительное увеличение помехоустойчивости элементарного комбинированного приемника и всего комплекса в целом, а также увеличение точности определения горизонта источника. Гидроакустический комплекс содержит N акустических комбинированных приемников, образующих две идентичные донные вертикально ориентированные эквидистантные антенны по M=N/2 комбинированных приемников в каждой, каждый из которых состоит из гидрофона, трехкомпонентного векторного приемника и соединенных с ними усилителей, телеметрический блок, вход которого соединен с выходом акустических комбинированных приемников, включающий делители напряжения, аналого-цифровую преобразующую схему, единую схему электронного мультиплексирования, модулятор и оптический излучатель, связанный оптической линией связи с оптическим ресивером, систему сбора, обработки и передачи информации, содержащую блок сбора, обработки и передачи информации и устройство доступа к цифровым сетям передачи данных, N-канальный блок вычисления вертикальной компоненты вектора интенсивности, блок определения максимума вертикальной компоненты вектора интенсивности, N-канальный блок вычисления горизонтальных компонент вектора интенсивности, N-канальный блок вычисления азимутального угла, блок вычисления усредненного азимутального угла, сумматор, анализатора спектра комплексной огибающей, вычислитель максимума спектра комплексной огибающей. В гидроакустический комплекс дополнительно введена подсистема определения горизонта источника с повышенной помехоустойчивостью. Эта подсистема содержит (М-1)-канальный блок дифференцирования горизонтальных компонент вектора интенсивности по вертикальной координате, (М)-канальный блок дифференцирования вертикальной компоненты вектора интенсивности по горизонтальным координатам, (М-1) канальный блок вычисления горизонтальных компонент ротора вектора интенсивности, (М-1)-канальный блок вычисления горизонтальных компонент ротора вектора интенсивности в повернутой системе координат, блок вычисления максимального значения горизонтальных компонент ротора вектора интенсивности в повернутой системе координат, блок определения горизонта источника, а за горизонт источника принимается среднее значение между оценкой горизонта максимума вертикальной компоненты вектора интенсивности и оценкой горизонта расположения геометрического центра четверки акустических комбинированных приемников, которой соответствует максимум угловой компоненты ротора вектора интенсивности Нφ. 3 ил.
Наверх