Активный гидролокатор



Активный гидролокатор
Активный гидролокатор
Активный гидролокатор
Активный гидролокатор
Активный гидролокатор
Активный гидролокатор

 


Владельцы патента RU 2558017:

Российская Федерация, от имени которой выступает Министерство промышленности и торговли Российской Федерации (Минпромторг РФ) (RU)

Изобретение относится к гидроакустической технике, в частности к области активной гидролокации. Согласно изобретению активный гидролокатор, включает процессорный блок, приемо-передающий блок, соединительный кабель от процессорного к приемо-передающему блоку, антенный блок гидролокатора со встроенным сигнальным и управляющим кабелем, при этом приемо-передающий блок выполнен выносным и содержит две фазируемые антенные решетки, работающие в паре, одна из которых - излучающая с веерной диаграммой направленности, установлена внутри корпуса с возможностью вращения в горизонтальной плоскости вокруг оси, проходящей через ее геометрический центр, а другая - приемная антенная решетка, неподвижно закреплена на корпусе и выполнена в виде кольца, охватывающего герметичный корпус, заполненный жидкостью для компенсации гидростатического давления внешней среды. Техническим результатом изобретения является упрощение конструкции гидролокатора и его эксплуатации, снижение его стоимости за счет использования в нем промышленно выпускаемых комплектующих и существующих алгоритмов обработки данных. 3 з.п. ф-лы, 1 табл., 4 ил.

 

Изобретение относится к гидроакустической технике, в частности к области активной гидролокации, в том числе к активным гидролокаторам, предназначенным для поиска надводных судов в контролируемой зоне морской поверхности с возможностью обеспечения гидролокационного поиска крупногабаритных протяженных объектов на поверхности воды в заданном секторе обзора, а также определения координат, ориентации и осадки обнаруженных на поверхности крупногабаритных объектов (надводных судов) в составе системы управления движением судов (СУДС).

Одна из основных задач системы управления движением судов (СУДС) заключается в оперативном контроле за перемещением судов на основе анализа первичной навигационной информации, поступающей от береговых радиолокационных станций, а также данных, передаваемых бортовыми системами по каналам автоматической идентификационной системы (АИС). К основным навигационным параметрам, используемым в СУДС для анализа обстановки, относятся координаты судна, его скорость и путевой угол. В сложных навигационных условиях, например в шельфовых зонах или на узких извилистых фарватерах, снижение риска возникновения аварийных ситуаций связано с доступностью дополнительных данных, к которым относится осадка судна и его истинный курс и от которых, фактически, зависят границы зоны безопасного плавания и ширина полосы, занимаемой судном на фарватере.

В настоящее время не существует береговых средств дистанционного контроля осадки и истинного курса судна и единственным их источником остается бортовое навигационное оборудование, способное передавать в СУДС текущие значения этих параметров по каналам АИС. Использование активных гидролокационных систем (ГАС) в составе СУДС позволит минимизировать навигационные риски, возникающие при перебоях в работе АИС из-за отказа оборудования и при высоких уровнях помех в каналах связи. Позиционные ГАС могут развертываться вблизи постоянно существующих либо временных навигационных опасностей и предназначаются для сбора и передачи информации о координатах, истинном курсе и осадке проводимого судна непосредственно в СУДС. Основным требованием к собираемой ГАС навигационной информации о судне является ее достаточность для завершения ранее начатой проводки в период неработоспособности радионавигационных средств, включая береговые РЛС, АИС и бортовые спутниковые навигационные системы (СНС).

Известны активные гидролокаторы, включающие акустические излучающую и приемную антенны, генераторное устройство, блок синхронизации, устройство формирования характеристик направленности, блок измерения времени задержки эхо-сигнала от цели относительно момента излучения зондирующего сигнала, блок измерения угла прихода эхо-сигнала в вертикальной плоскости, блок вертикального разреза скорости звука (Справочник по гидроакустике. А.П. Евтютов, А.Е. Колесников, Е.А. Корепин и др. 2-е изд. - Л.: Судостроение, 1988, с. 24, 54-57; Митько В.Б., Евтютов А.П., Гущин С.Е. Гидроакустические средства связи и наблюдения. - Л.: Судостроение, 1982, с. 26, 27).

Известны также активные гидролокаторы (об этом говорится в книгах: Из истории отечественной гидроакустики, СПб, 1998 г., с. 177; 50 лет ЦНИИ "Морфизприбор", СПб, 1999, с. 134, 139), работающие в режиме измерения дистанции до цели, в которых излучение и прием сигналов производится в направлении, поступающем от системы шумопеленгования.

Все известные активные гидролокаторы не имеют возможности быстрого определения навигационных параметров судна, включая его координаты, скорость, истинный курс и осадку в зоне действия ГАС.

Задачей изобретения является разработка конструкции активного гидролокатора, дистанционно работающего в режимах кругового/секторного обзора и измерения осадки судна с одновременной высокой скоростью сканирования, позволяющего определять пространственное положение корпуса судна.

Техническим результатом изобретения является упрощение конструкции гидролокатора и его эксплуатации, снижение его стоимости за счет использования в нем промышленно выпускаемых комплектующих и существующих алгоритмов обработки данных.

Поставленная задача и технический результат достигаются тем, что согласно изобретению активный гидролокатор, включает процессорный блок, приемо-передающий блок, соединительный кабель от процессорного к приемо-передающему блоку, антенный блок гидролокатора со встроенным сигнальным и управляющим кабелем, при этом приемо-передающий блок выполнен выносным и содержит две фазируемые антенные решетки, работающие в паре, одна из которых - излучающая с веерной диаграммой направленности, установлена внутри корпуса с возможностью вращения в горизонтальной плоскости вокруг оси, проходящей через ее геометрический центр, а другая - приемная антенная решетка, неподвижно закреплена на корпусе, и выполнена в виде кольца, охватывающего герметичный корпус, заполненный жидкостью, для компенсации гидростатического давления внешней среды. Кроме того, приемо-передающий блок содержит модуль передатчика, модуль приемника с оптическим модемом для преобразования мильтиплексированного электрического сигнала от приемной антенной решетки в оптический и блок питания для питания выносного приемо-передающего блока. Излучающая антенная решетка выполнена в виде фазированной линейной пьезокерамической решетки, а на дне герметичного корпуса с излучающей решеткой расположены предварительный усилитель, аналого-цифровой преобразователь, мультиплексор сигналов, оптический модем, электрический двигатель, приводящий излучающую решетку во вращение, и датчик угла поворота излучающей решетки.

Наличие процессорного блока позволяет управлять формированием излучаемых сигналов и передавать на приемо-передающий блок сигналы управления антенным блоком, принимать и демультиплексировать усиленные и оцифрованные сигналы приемной антенной решетки, поступающие от приемо-передающего блока. Процессорный блок является узлом, обрабатывающим сигналы и данные, а также играет роль управляющего интерфейса между оператором СУДС и гидролокатором. Процессорный блок гидролокатора также включает в себя и функции управления процессами ввода-вывода визуализации рельефа поверхности контролируемого сектора в каждом акте обзора (кадре), визуализации поперечного сечения корпуса судна, предварительной обработки полученных изображений рельефа (кадров), геокодирование и конвейерную передачу кадров изображений в СУДС, а также покадровую запись синтезированных изображений вместе с метками времени на встроенный либо внешний регистратор, что позволяет измерять текущие навигационные параметры судна, включая осадку и истинный курс, а также протоколировать изменения названных параметров в течение проводки судна.

Наличие соединительного кабеля обеспечивает связь сигнального и управляющего интерфейса между процессорным блоком и приемо-передающим блоком гидролокатора, что позволяет осуществлять обработку гидролокационных данных в удаленном на большое расстояние процессорном блоке, благодаря чему снижается энергопотребление приемоизлучающего блока, уменьшается вес соединительного кабеля благодаря использованию проводников меньшего сечения, и увеличиваются максимально допустимые расстояния, на которые приемо-передающий модуль может быть удален от процессорного блока обработки данных.

Приемо-передающий блок гидролокатора формирует электрические импульсы зондирующих сигналов и посылает их на передающую решетку, осуществляя преобразование мультиплексированных оптических сигналов от приемной антенны в электрические и передачу их в процессорный блок гидролокатора по соединительному кабелю между процессором и приемо-передающим блоком для последующей обработки. Кроме того, приемо-передающий блок передает по соединительному кабелю питающее напряжение и управляющие сигналы на антенный блок гидролокатора.

Оснащение выносного приемоизлучающего блока гидролокатора вращающимся направленным излучающим модулем, работающим в паре с неподвижной приемной антенной, позволяет многократно увеличивать скорости обзора по сравнению со скоростью обзора гидролокаторами, построенными по классическим схемам гидролокаторов кругового или бокового обзора.

Выполнение приемо-передающего блока выносным со встроенными сигнальным и управляющим кабелем позволяет передавать акустические импульсы в воду через излучающую антенную решетку и принимать отраженные акустические сигналы с помощью приемной кольцевой антенной решетки, усиливать, оцифровывать, мультиплексировать и посылать их на приемо-передающий блок по волоконно-оптической линии связи.

Предварительный усилитель предназначен для усиления сигналов, принимаемых приемной антенной решеткой. Аналого-цифровой преобразователь служит для преобразования аналоговых сигналов в цифровую форму. Мультиплексор позволяет одновременно передавать потоки цифровых данных от приемных каналов по одному каналу. Оптический модем предназначен для преобразования мультиплексированного цифрового электрического сигнала в оптический для последующей передачи в процессорный блок и обработки в этом блоке.

Изобретение поясняется чертежами, где на фиг. 1 - устройство приемоизлучающего блока, с сечениями вертикальной и горизонтальной плоскостей; на фиг. 2 - схема сканирования поверхности А, где значения β, γ и δ преувеличены для наглядности; на фиг. 3 - геометрия лучей при измерении величины осадки судна (сечение А-А изображено с искажением масштабов); на фиг. 4 - формирование зон обзора на поверхности воды при размещении приемоизлучающего блока вблизи поворота оси фарватера.

Активный гидролокатор включает процессорный блок 1, выполненный на платформе с архитектурой х86, приемо-передающий блок 2, соединительный кабель 3 от процессорного блока 1 к приемо-передающему блоку 2, обеспечивающий сигнальный и управляющий интерфейс между процессорным блоком 1 и приемо-передающим блоком 2 гидролокатора, антенный блок 4 гидролокатора со встроенным сигнальным и управляющим кабелем 5. Приемо-передающий блок 2 выполнен выносным и содержит две фазируемые антенные решетки, работающие в паре, одна из которых - излучающая антенная решетка 6 с веерной диаграммой направленности, установлена внутри корпуса 7 с возможностью вращения в горизонтальной плоскости, представляющая собой линейную пьезокерамическую решетку, а другая - приемная антенная решетка 8, выполнена в виде кольца и неподвижно закреплена на корпусе 7, который заполнен жидкостью 9 для компенсации гидростатического давления внешней среды. Приемо-передающий блок 2 гидролокатора содержит модуль передатчика 10, модуль приемника 11 и блока питания 12. Модуль приемника включает оптический модем 13 для преобразования мильтиплексированного оптического сигнала от приемной антенной решетки 8 в электрический сигнал. Блок питания 12 предназначен для питания выносного приемо-передающего блока 2. На дне герметичного корпуса 7 с излучающей антенной решеткой 6 смонтированы также предварительный усилитель со встроенным аналого-цифровым преобразователем 14, мультиплексор 15 сигналов, оптический модем 13 и электрический двигатель 16, приводящий излучающую решетку 6 во вращение, и управляемый модулем 17 управления, содержащим датчик угла поворота излучающей решетки 6. Выносной приемо-передающий блок 2 соединен с расположенным на береговом посту приемо-передающим блоком кабелем требуемой длины, подающим питание на входящие в состав приемо-передающий блок 2 электрические устройства, а также содержит (на чертежах не показано) управляющий кабель, сигнальный кабель, по которому передаются излучаемые излучающей антенной решеткой 6 и принимаемые кольцевой приемной антенной решеткой 8, волоконно-оптическую линию, по которой в приемо-передающий блок 2 передаются предварительно усиленные и мультиплексированные сигналы с приемной антенны 8, а также информация об угле поворота излучающей антенны 6. Электронные блоки приемо-передающего блока 2 соединены между собой шиной 18.

Активный гидролокатор работает следующим образом.

Один из возможных вариантов реализации предлагаемого технического решения состоит в использовании излучающей антенной решетки 6 с веерной диаграммой направленности (возможно использование излучающих антенн от промышленно выпускаемых ГБО) в соответствии с показанной на фиг. 2 схемой, в которой излучающая антенна 6 развернута вокруг собственной оси на 180° (по отношению к используемой в ГБО ориентации) и приводится во вращение в горизонтальной плоскости относительно вертикальной оси, проходящий через ее геометрический центр, где:

А - зона сканирования,

R - радиус зоны сканирования,

В - мертвая зона приемо-передающего блока 2,

S - линейный излучатель приемо-передающего блока 2,

Н - глубина установки приемоизлучающего блока,

θ - угол раскрыва веера диаграммы направленности,

β - угловой размер мертвой зоны,

γ - ширина диаграммы направленности излучателя,

φ - азимутальный угол.

Угловая ширина сектора сканирования на поверхности составляет

Приемная антенна 8 в предлагаемой конструкции приемоизлучающего блока 2 неподвижна и выполнена в виде кольца, охватывающего периметр неподвижного корпуса 7 (фиг. 1), внутри которого размещена вращающаяся линейная излучающая антенна 6. Внутренний объем корпуса 7 заполнен жидкостью для компенсации гидростатического давления внешней среды при установке устройства под водой.

Использование фазированных излучающей 6 и приемной 8 антенн обеспечивает необходимую пространственную селективность системы в целом, позволяя разделять эхо-сигналы, пришедшие с различных азимутальных углов, совершенно аналогично тому, как это делается при приеме эхо-сигналов в обычных гидролокаторах бокового обзора при поступательном движении приемоизлучающего модуля.

Благодаря аксиальной симметрии конструкции приемоизлучающего блока 2, гидролокатор может использоваться как в режиме секторного, так и кругового обзора. Конструкция гидролокатора также позволяет в одном акте обзора (т.е. за один полный поворот излучающей антенны 6) производить сканирование произвольного числа отдельных, несмежных секторов поверхности. Одновременное сканирование нескольких секторов осуществляется за счет управления режимом излучения зондирующих акустических импульсов и соответствующей обработкой принимаемых отраженных сигналов. Возможность одновременного сканирования нескольких секторов поверхности позволяет вдвое, по сравнению с режимом односекторного обзора, увеличить эффективную дальность системы, например, при ее установке в месте поворота оси фарватера (фиг. 4). В данной ситуации гидролокатор позволяет одновременно контролировать несмежные секторы поверхности в двух направлениях по обе стороны от точки поворота оси фарватера. Величины углов обзора в одновременно контролируемых секторах поверхности могут быть различными, как это показано на фиг. 4.

Активный гидролокатор предлагаемой конструкции предназначен для поиска надводных судов в контролируемой зоне морской поверхности. В ходе выполнения поиска гидролокатор обеспечивает:

- гидролокационный поиск крупногабаритных протяженных объектов на поверхности воды в заданном секторе обзора;

- определение координат, ориентации и осадки обнаруженных на поверхности крупногабаритных объектов (надводных судов).

Работа гидролокатора в режиме сканирования поверхности.

Излучающая антенна 6 гидролокатора равномерно вращается в горизонтальной плоскости, в последовательные моменты времени излучает короткие зондирующие сигналы длительности τ в каждый элементарный сектор направлений δ, ширина которого определяется шириной веерной диаграммы направленности излучателя в горизонтальной плоскости (фиг. 4). При использовании промышленных образцов излучающей решетки со средней рабочей частотой 100 кГц, длительность зондирующего сигнала обычно выбирается в интервале от 0.2 до 1 мс. Полное время работы излучающей антенны 6 по сектору обзора Ф составляет

ТФ=τФ/δ,

где τ - длительность одного зондирующего сигнала.

Когда работа излучающей антенны 6 по выбранному сектору обзора закончена, излучающая решетка отключается. В свою очередь, на время работы излучающей антенны 6 отключается приемная антенна 8, что приводит к образованию мертвой зоны непосредственно в окрестности приемоизлучающего блока гидролокатора. Радиальный размер мертвой зоны по наклонной дальности определяется временем отключения приемной антенны 8 и равен, при сканировании одного сектора,

rB=сτФ/δ,

где с - скорость звука в воде.

Соответствующий радиальный размер мертвой зоны на поверхности воды составляет

, если rB>H

RB=0, если rB<Н,

где H - глубина установки приемоизлучающего блока под водой.

Время, за которое излучающая антенна 6 совершает один полный оборот на 360° вокруг своей оси, равен:

Т360=2πτ/δ.

Длительность одного акта обзора (сканирования поверхности) при любом количестве и конфигурации выбранных секторов обзора, включающая время работы излучающей антенны 6 по заданным секторам поверхности и последующий прием рассеянных сигналов, составляет

Тобзора360+2R/c,

,

где R - наклонная дальность до наиболее удаленной точки контролируемого участка поверхности, R - радиальный размер наибольшего сектора обзора, с - скорость звука.

Характерные времена работы системы при типовых значениях параметров R=500 м, Н=50 м, τ=1 мс, с=1500 м/с, δ=1° приведены в таблице 1.

Последовательное сканирование узких угловых секторов δ (величина δ определяется шириной диаграммы направленности излучающей антенны 6 в горизонтальной плоскости и для промышленных образцов составляет не более 1° на частотах 100 кГц) формирует изображение морской поверхности в заданном секторе обзора Ф=Nδ, которое используется для локализации и измерения навигационных параметров расположенного на ней судна.

Каждый зондирующий акустический импульс используется для формирования радиальной строки данных в полярных координатах (R,φ). Каждая строка данных содержит ряд амплитуд отраженного сигнала в элементарном секторе δ в азимутальном направлении φ в функции радиального расстояния R до рассеивающего элемента поверхности. Высокие амплитуды отвечают сильному рассеянию в обратном направлении, в т.ч. обусловленному рассеянием на корпусе судна. Низкие амплитуды отвечают рассеянию на затененных подводной частью корпуса судна участках поверхности. Полученные в заданном секторе обзора Ф=Nδ радиальные строки данных объединяются и отображаются в полярной системе координат, формируя двумерное изображение морской поверхности в секторе обзора. Данные сканирования выводятся в виде двумерного массива значений амплитуд, элементы которого представляют собой набор амплитуд от различных участков поверхности в пределах контролируемого сектора. Размер этих элементарных участков поверхности определяется величиной радиального и латерального пространственного разрешения системы. Разделение сигналов, рассеянных различными участками поверхности в латеральном (азимутальном) направлении осуществляется на основе направленных свойств приемной кольцевой антенны 8. Угловое разрешение системы в латеральном направлении также равно δ и составляет не более 1°. Разделение сигналов, рассеянных различными участками поверхности в радиальном направлении осуществляется на основе измерения задержек сигналов, принятых в выбранном азимутальном направлении. Величина радиального разрешения ΔR составляет не меньше 10-20 см по наклонной дальности при использовании промышленных образцов излучающих антенных решеток и зондирующих сигналов со средней частотой порядка 100 кГц (линейные размеры таких решеток при этом не превышают 1 м). В результате, значения амплитуд в формируемом двумерном массиве данных представляют собой акустический образ сканируемого сектора поверхности, составленного из мозаики с размером элементов ΔR×δ в полярных координатах. Данные об амплитудах, собранные в каждом акте обзора, подвергаются геокодированию на основе оперативных данных о текущей гидрологии для учета искривления звуковых лучей и передаются в СУДС, где они подвергаются дальнейшей обработке и отображаются (визуализируются) на дисплее оператора, который принимает решение о возможности их использования для определения навигационных параметров судна.

Работа гидролокатора в режиме определения осадки судна

Оперативные данные о величине осадки проводимого судна позволяют уточнять границы зоны безопасного плавания в зависимости от рельефа дна и глубины расположения подводных препятствий в зоне проводки судна.

Поскольку измерения осадки требуют повышенной точности, они должны проводиться в период наибольшего сближения судна с гидролокатором, когда величина латерального разрешения по расстоянию близка к своему максимальному значению. Оценка величины осадки производится на основании гидролокационных данных, получаемых в режиме сканирования поверхности, однако алгоритм их обработки принципиально отличается от используемого в режиме сканирования поверхности и опирается на учет акустических "бликов", возникающих на подводной части корпуса судна в моменты, когда гидролокатор находится на траверзе борта судна.

Как следует из очевидных геометрических соображений, при любой величине истинного курса судна, минующего гидролокатор, на линии пути всегда найдется, по крайней мере, одна точка, в которой хотя бы одно из азимутальных направлений сканирования окажется ортогональным к борту судна (фиг. 3). В этой ситуации существуют, по крайней мере, два направления (лучи 1 и 2 на фиг. 3), в которых акустический сигнал испытает зеркальное отражение в обратном направлении на корпусе судна и, следовательно, будет характеризоваться аномально высоким уровнем в точке приема (по сравнению с сигналами, испытавшими обычное обратное рассеяние по другим направлениям). Сигнал по лучу 1 будет зеркально отражен в обратном направлении на границе действующей ватерлинии с корпусом судна благодаря эффекту "уголкового отражателя", а сигнал по лучу 2 испытает зеркальное отражение в обратном направлении от корпуса судна в точке, положение которой будет зависеть от величины осадки, формы обвода и расположения излучателя относительно линии пути. Луч 3 также может испытать зеркальное отражение в обратном направлении за счет эффекта "уголкового отражателя", правда, это будет иметь место только для судов с наружным килем (который обычно отсутствует у больших судов). Луч 4 формирует границу области тени при визуализации данных, поскольку лучи с большими углами падения в вообще не испытывают рассеяния на корпусе судна.

Определение осадки судна заключается в визуализации линии обвода Г1Г2Г3Г4 поперечного сечения корпуса судна и основано на измерении времен и углов прихода сигналов, рассеянных корпусом судна, а также используется момент прихода интенсивного "траверзного" зеркального блика от корпуса (по лучу 1 или 2) в качестве временного строба, определяющего момент начала проведения измерений.

Режим работы гидролокатора и алгоритм обработки данных в задаче измерения осадки судна в целом идентичны рассмотренным выше для режима сканирования поверхности с той, однако, разницей, что в данном случае измерения производятся не в горизонтальной плоскости, а в вертикальной плоскости с полярными координатами (r,θ), а их результатом является массив данных, являющийся акустическим образом поперечного сечения корпуса судна и позволяющий определить величину осадки по положению изображения этого сечения относительно известного уровня поверхности воды.

Активный гидролокатор совместил в себе гидролокатор с боковым и круговым обзором и, с технической точки зрения, решена проблема определения навигационных параметров судна, включая его истинный курс и осадку. Кроме того, за счет использования линейной излучающей фазированной решетки с веерной диаграммой направленности достигается большая, по сравнению с использованием ненаправленного источника зондирующих сигналов, дальность действия гидролокатора, а за счет вращения излучающей решетки достигается многократное увеличение скорости сканирования благодаря возможности разделения зондирующих сигналов по азимутальным углам, что повышает эксплуатационные характеристики гидролокатора. Кроме того, за счет возможности использования в конструкции гидролокатора промышленно выпускаемых комплектующих снижена его стоимость, а за счет использования существующих алгоритмов обработки данных, с незначительной их доработкой, упрощается эксплуатация.

В настоящее время активный гидролокатор находится на стадии технического предложения.

1. Активный гидролокатор, включающий процессорный блок, приемо-передающий блок, соединительный кабель от процессорного к приемо-передающему блоку, антенный блок гидролокатора со встроенным сигнальным и управляющим кабелем, при этом приемо-передающий блок выполнен выносным и содержит две фазируемые антенные решетки, работающие в паре, одна из которых - излучающая с веерной диаграммой направленности, установлена внутри корпуса с возможностью вращения в горизонтальной плоскости вокруг оси, проходящей через ее геометрический центр, а другая, приемная антенная решетка, неподвижно закреплена на корпусе и выполнена в виде кольца, охватывающего герметичный корпус, заполненный жидкостью, для компенсации гидростатического давления внешней среды.

2. Активный гидролокатор по п. 1, отличающийся тем, что приемо-передающий блок содержит модуль передатчика, модуль приемника с оптическим модемом для преобразования мильтиплексированного электрического сигнала от приемной антенной решетки в оптический и блок питания для питания выносного приемо-передающего блока.

3. Активный гидролокатор по п. 1, отличающийся тем, что излучающая антенная решетка выполнена в виде фазированной линейной пьезокерамической решетки.

4. Активный гидролокатор по п. 1, отличающийся тем, что на дне герметичного корпуса с излучающей решеткой расположены предварительный усилитель, аналого-цифровой преобразователь, мультиплексор сигналов, оптический модем, электрический двигатель, приводящий излучающую решетку во вращение, и датчик угла поворота излучающей решетки.



 

Похожие патенты:
Применение: Изобретение относится к области рыболовства и предназначено для диагностики гидробионтов (обнаружения, определения местоположения и перемещения, вида, возраста, пола и состояния).

Изобретение относится к гидролокации, конкретно к пассивным способам акустического обнаружения и локации подводных пловцов в толще воды, и может быть использовано при проведении подводных поисковых и спасательных работ, осуществлении охраны береговых сооружений и пляжей со стороны водной среды или охраны подводных сооружений, а также охраны судов на якорной стоянке, морских нефтяных платформ, входов в порты, опор мостов, каналов, акваторий гидростанций.

Изобретение относится к области подводной навигации и, в частности, может быть использовано для определения собственных координат АНПА при его перемещении подо льдом в высоких арктических широтах.

Настоящее изобретение относится к области гидроакустики и может быть использовано для разработки гидроакустической аппаратуры различного назначения. Способ позволяет автоматически обнаруживать гидроакустические сигналы шумоизлучения объектов.

Изобретение относится к области гидроакустики, а именно к конструированию многоэлементных антенн гидроакустических комплексов надводных кораблей и подводных лодок. Предложена многоэлементная гидроакустическая антенна, содержащая основание, на котором закреплены секции, в которых размещены стержневые пьезокерамические преобразователи, каждая секция заключена в герметичный корпус и содержит на лицевой стороне пластину, в отверстиях которой установлены передние накладки стержневых пьезокерамических преобразователей, герметично соединенные со стенками отверстий резиновыми развязками-уплотнениями, и каждая секция имеет электрический вывод.

Изобретение относится к гидроакустической технике, конкретнее к области активной гидролокации, в том числе к активным гидролокаторам, предназначенным для обнаружения объектов, измерения координат и параметров движения обнаруженных объектов.

Изобретение относится к техническим средствам охраны объектов со стороны водной среды с прямой передачей информации в пункт приема об обнаруженных подводных целях через границу вода-воздух на основе эффекта параметрического взаимодействия электромагнитных и акустических колебаний, организованных на границе вода-воздух.

Изобретение относится к освоению подводных месторождений полезных ископаемых, преимущественно жидких и газообразных, а именно к сооружению технологических комплексов, предназначенных для обустройства морских глубоководных нефтегазовых месторождений и работающих в экстремальных условиях.

Изобретение относится к автоматизированной регистрации в реальном времени морских млекопитающих. Техническим результатом является повышение точности регистрации в режиме реального времени морских млекопитающих.

Изобретение относится к гидроакустической технике, конкретнее к области активной гидролокации, в том числе к активным гидролокаторам, предназначенным для обнаружения объектов, измерения координат и параметров движения обнаруженных объектов.

Изобретение относится к акустическим измерениям и может быть использовано для измерения скорости звука в естественных водоемах. Предложен способ акустического мониторинга изменчивости параметров морских акваторий, заключающийся в формировании в морской среде акустической трассы распространения звука и обработке принятого приемным элементом трассы акустического сигнала, которой включает измерение скорости распространения звука, температуры и давления в образцовой зоне водоема на фиксированных горизонтах, свободной от загрязнений техногенного характера, при этом полученные значения измеренной скорости распространения звука являются эталонными значениями для данного водоема и заносятся в память вычислительного устройства средства акустического мониторинга, при формировании в морской среде акустической трассы распространения звука и обработке принятого приемным элементом трассы акустического сигнала, измерения скорости распространения звука выполняют при температуре и давлении, соответствующих температуре и давлению полученных эталонных значений скорости распространения звука на фиксированных горизонтах акватории исследуемого водоема. Технический результат заключается в повышении достоверности способа акустического мониторинга изменчивости параметров морских акваторий, а также расширении функциональных возможностей. 1 ил.

Использование: изобретение относится к области гидроакустической техники и может быть использовано при поиске и распознавании подводных объектов в условиях ограниченной оптической видимости на основе формирования их акустического изображения. Сущность: устройство гидроакустической визуализации, содержащее размещенные в герметичном корпусе антенный блок, включающий установленные в одной плоскости перпендикулярно продольной оси герметичного корпуса излучающую и приемную многоэлементные решетки в виде взаимно перпендикулярных линеек, генератор излучаемого сигнала, соединенную с его выходом многоотводную линию задержки, многоканальный усилитель, выход которого соединен с излучающей многоэлементной решеткой, блок обработки принятого сигнала, включающий последовательно соединенные с выходом приемной антенной решетки приемный усилитель, аналого-цифровой преобразователь, формирователь характеристик направленности и блок вычисления корреляционной функции, второй вход которого подключен к выходу генератора излучаемого сигнала, а также размещенный в герметичном корпусе блок графического отображения акустического изображения, содержащий видеоконтроллер, соединенный кабельной линией связи с выходом блока обработки принятого сигнала, графический дисплей, соединенный с выходом видеоконтроллера, и пульт управления, подключенный к входу видеоконтроллера, снабжено блоком коммутаторов, включенным между многоотводной линией задержки и многоканальным усилителем, и блоком формирования линейно возрастающих времен задержки, включенным между генератором излучаемого сигнала и блоком коммутаторов, при этом управляющий вход блока коммутаторов соединен через кабельную линию связи с пультом управления блока отображения графической информации. Изобретение позволяет существенно увеличить скорость обзора пространства в режиме поиска (режим 2D) за счет облучения всего пространства обзора всего за одну посылку зондирующего сигнала. При необходимости распознавания обнаруженного подводного объекта включается режим 3D, который позволяет воспроизводить его трехмерное изображение, существенно расширяя при этом возможность распознавания. Технический результат: увеличение скорости обзора пространства в режиме поиска за счет обзора всего освещаемого пространства всего за одну посылку зондирующего сигнала. 3 ил.

Использование: изобретение относится к области гидроакустики и может быть использовано при разработке гидроакустической аппаратуры для повышения точности измерения дистанции, а также при проведении мониторинга морских районов. Сущность: способ измерения дистанции гидролокатором содержит излучение зондирующего сигнала, прием эхосигнала, измерение времени задержки между излучением зондирующего сигнала tиз1 и приемом отраженного эхосигнала tпр1, определение дистанции по формуле Д=0,5C(tиз1-tпр1), где С - скорость звука, измерение собственной скорости движения V, излучение второго зондирующего сигнала через интервал времени Т, измерение времени излучения второго зондирующего сигнала tиз2, измерение времени приема второго эхосигнала tnp2, определение скорости звука при распространении по трассе по формуле C=2VT/{(tиз1-tпр1)-(tиз2-tпр2)}, а оценку измеренной дистанции Д производят с использованием измеренной скорости звука. Технический результат: повышение точности измерения дистанции. 1 ил.

Использование: изобретение относится к гидроакустике и может быть использовано при разработке гидроакустической аппаратуры, предназначенной для обнаружения шумящих объектов. Сущность: способ обработки сигнала шумоизлучения объекта содержит прием временной последовательности сигнала шумоизлучения, дискретизацию принятой временной последовательности, набор первой временной последовательности отсчетов, спектральный анализ на основе быстрого преобразования Фурье, последовательное накопление спектров и представление на индикатор, производят запоминание первого спектра, определение коэффициента корреляции между первым принятым спектром и каждым следующим накопленным спектром, запоминают коэффициенты корреляции при каждом очередном накоплении, при уменьшении коэффициента корреляции выносят решение об изменении стационарности поступления спектров шумоизлучения объекта и выбирают то число накоплений, при котором обеспечивался бы максимальный коэффициент корреляции. Технический результат: автоматическое определение изменения стационарности шумового процесса на входе приёмного устройства при приёме сигнала шумоизлучения. 1 ил.

Изобретение относится к области гидроакустической техники и может быть использовано в составе оборудования, обеспечивающего получение изображения рельефа дна в реальном масштабе времени. Техническим результатом изобретения является обеспечение упреждающего обнаружения навигационных препятствий и предотвращения столкновения с ними за счет увеличение сектора обзора по курсу движения подводного модуля системы. Технический результат достигается за счет того, что гидроакустическая система визуализации подводного пространства, содержащая блоки антенн левого и правого бортов, выходы которых соединены с соответствующими последовательно включенными приемными усилителями и аналого-цифровыми преобразователями, а входы соединены с выходами усилителей мощности, измеритель крена, модуль формирования, приема и упаковки сигналов, ко входам которого подключены аналого-цифровые преобразователи, усилители мощности и измеритель крена, блок интерфейса, навигационную систему и бортовой компьютер, причем ко входу бортового компьютера подключены выход навигационной системы и через блок интерфейса выход модуля формирования, приема и упаковки сигналов, антенну многолучевого эхолота, последовательно соединенные блок приемных усилителей и блок аналого-цифровых преобразователей, включенные между выходом антенны многолучевого эхолота и модулем формирования, приема и упаковки сигналов, блок усилителей мощности, включенный между входом антенны многолучевого эхолота и выходом модуля формирования, приема и упаковки сигналов, а также подключенный ко входу этого блока измеритель глубины, снабжена впередсмотрящим гидролокатором секторного обзора, включающим приемно-передающую антенну, усилитель мощности, вход которого подключен к блоку формирования, приема и упаковки сигналов, а выход к излучателю приемно-передающей антенны, последовательно подключенные к приемным элементам приемно-передающей антенны многоканальные усилители и многоканальный аналого-цифровой преобразователь, выход которого подключен к блоку формирования, приема и упаковки сигналов, и устройством звуковой и световой сигнализации, подключенным к выходу компьютера. Изобретение обеспечивает повышение надежности гидроакустической системы за счет упреждающего обнаружения навигационных опасностей по курсу буксировки подводного модуля гидроакустической системы и предотвращения столкновения с ними. 2 ил.

Использование: изобретение относится к области гидроакустики и предназначено для установки на надводных кораблях (НК), преимущественно на ледоколах, в составе эхолотов. Техническим результатом от использования изобретения является сохранение целостности стального корпуса (днища) НК и его эксплуатационной надежности. Сущность: в антенной системе эхолота, включающей гидроакустическую антенну, выполненную плоской осесимметричной, герметичной, размещенной в цилиндрическом корпусе, заполненном жидкостью, связанном с внутренней поверхностью стального днища НК посредством сварки, цилиндрический корпус закреплен на стальном днище НК без нарушения целостности днища так, что участок стального днища НК, охваченный цилиндрическим корпусом, образует его торцевую поверхность. Гидроакустическая антенна скреплена с торцевой крышкой цилиндрического корпуса со стороны, противоположной участку стального днища НК, охваченного цилиндрическим корпусом, герметично соединена с его боковой поверхностью и имеет акустический контакт с торцевой поверхностью цилиндрического корпуса, при этом рабочая частота f гидроакустической антенны f=bf0, где f0=mCст/2h, m - целое число, Cст - скорость звука в стальном днище НК, h - его толщина, b - коэффициент, учитывающий влияние акустического контакта, при этом 1≤b≤1,5. 3 з.п. ф-лы, 3 ил.

Использование: изобретение относится измерительной технике и гидроакустике и может быть использовано для проведения векторно-скалярных измерений параметров гидроакустических полей океана. Сущность: комбинированный гидроакустический приемник включает корпус приемника с расположенным в центре грузом, гидрофонный канал, три векторных канала, установленных центрально-симметрично между корпусом и грузом, электронный блок преобразования акустических колебаний, дистанционные системы электропитания и передачи информации, а также неконтактную магнитную систему стабилизации корпуса приемника, состоящую из жесткого каркаса, по периметру которого размещены датчики положения корпуса и соединенные с электронной системой регулирования тока электромагниты, напротив которых внутри корпуса установлены постоянные магниты. Технический результат: улучшение формы характеристики направленности, снижение порогового уровня, позволяющее расширить возможности приемника при обнаружении слабых сигналов, возможность оперативного регулирования резонансной частоты подвеса, расширение частотного диапазона приемника в область низких частот. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

Использование: изобретение относится к акустике, конкретно к акустическим измерениям и цифровой обработке сигналов, и может быть использовано для измерений амплитудно-временных характеристик импульсных акустических сигналов, распространяющихся в неоднородных средах. Сущность: способ заключается в том, что результаты измерений функций отклика акустического канала, поступающие в виде потока блоков данных, последовательно в режиме реального времени проверяются по заданному критерию взаимной корреляции, определяются и заменяются ошибочные блоки данных на ближайшие проверенные блоки, определяются времена приходов импульсов в блоках путем поиска локальных максимумов, причем для поиска максимумов используется алгоритм расчета с возможностью задания уровней амплитуд и количества локальных максимумов, одновременно производится сжатие информации путем замены всех цифровых отсчетов функции отклика на значения максимумов амплитуд и их положения (времен прихода) в блоках данных, производится расчет двумерного евклидового расстояния по временам приходов между всеми максимумами в следующих друг за другом блоках данных и выбор траекторий, соединяющих максимумы в соответствии с критерием минимальных значений двумерного евклидового расстояния между максимумами в соседних блоках данных с последующим измерением времен прихода импульсных сигналов во времени путем выбора, соответствующих этим траекториям, значений времен прихода импульсов. Технический результат: повышение точности измерений времен прихода импульсных сигналов за счет обнаружения и исправления ошибок в принимаемых данных и селективного измерения амплитудно-временных параметров импульсных сигналов во времени и автоматизация способа. 7 ил.

Изобретение относится к пассивному обнаружению движущихся в воде целей в условиях прибрежных морских областей и озер для осуществления охраны береговых сооружений и пляжей со стороны водной среды или охраны подводных сооружений, таких как проложенные под водой кабели, коллекторы, трубопроводы, а также охраны судов на якорной стоянке, морских нефтяных платформ, входов в порты, опор мостов, каналов, акваторий гидростанций от возможных нарушителей или террористов. Техническим результатом настоящего изобретения является снижение влияния помех, обусловленных волнением водной поверхности при регистрации низкочастотных локальных колебаний давления от движущихся в воде целей. Сущность: для компенсации влияния помех, обусловленных поверхностным волнением, на регистрацию полезных сигналов предложено проводить прием колебаний давления на попарно соединенные приемники в цепочке, разнесенные друг от друга на расстояние, превышающее размер зоны локальных давлений, образуемой движущейся в воде целью, при этом расстояние выбирается таким, при котором сохраняется высокая когерентность регистрируемых колебаний в поле помех от волнения, при этом приемники в паре включаются в противофазе по выходу для взаимного вычитания помех. В результате помеха на выходе попарно соединенных приемников оказывается в значительной степени скомпенсированной, а полезный сигнал остается нетронутым. Далее в электронном комплексе обработки данных осуществляется обнаружение полезных сигналов от движущихся подводных целей на фоне пониженного уровня помех и определение местоположения и параметров движения обнаруженных подводных целей. 3 ил.

Изобретение относится к акустическим локационным системам, использующим параметрические излучающие системы, формирующие узконаправленные пучки низкочастотных акустических сигналов. Преимущественная область использования - гидроакустика, а также ультразвуковая дефектоскопия, медицина, рыболокация, геолокация. Генераторный тракт параметрического локатора содержит импульсный генератор, два генератора высокочастотных сигналов, выход каждого из которых соединен с сигнальным входом соответствующего импульсного модулятора, выходы импульсных модуляторов через усилители мощности соединены с элементами акустической антенны. Дополнительно введены перемножитель, два входа которого соединены с выходами генераторов высокочастотных сигналов, выход перемножителя через последовательно соединенные фильтр низких частот и компаратор соединен с управляющим входом D-триггера, вход данных которого соединен с выходом импульсного генератора, а выход D-триггера соединен с управляющими входами импульсных модуляторов. 2 ил.
Наверх