Способ формирования кардиоидной характеристики направленности широкополосного гидроакустического приёмного канала для необитаемого подводного аппарата

Авторы патента:

Антонов Вячеслав Николаевич (RU)

Костромитинов Валерий Геннадьевич (RU)

Ракитин Анатолий Николаевич (RU)

G01S15/00 - Системы с использованием отражения или вторичного излучения акустических волн, например системы гидроакустических станций

Владельцы патента RU 2617795:

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

Изобретение относится к способам решения задачи широкополосного приема узкополосных (по отношению к полосе частот приема) гидроакустических сигналов с априорно неизвестной центральной частотой спектра с помощью малогабаритного приемника с кардиоидной характеристикой направленности (ХН) в широком диапазоне рабочих углов на фоне мешающей помехи, сосредоточенной по углу. Основным достигаемым результатом при использовании предлагаемого способа является существенное увеличение глубины провала в характеристике направленности приемника в направлении мешающей помехи в рабочей полосе частот приемного канала. Дополнительными результатами являются: снижение требований к идентичности характеристик активных элементов, образующих кардиоидный приемник, снижение требований по точности сборки приемника при изготовлении и упрощение процедуры настройки приемника в целом с сохранением большой глубины провала в ХН. Способ основан на разбиении с помощью процедуры комплексного БПФ широкой полосы приема сигналов на выходе первого и второго элементов, образующих кардиоидный приемник, на множество узкополосных каналов. При настройке приемника для направления, где должен обеспечиваться провал в ХН, формируется таблица, содержащая комплексные коэффициенты для центральной частоты каждого узкополосного канала, равные отношению комплексных значений выходных сигналов первого и второго каналов. При приеме сигнала в провале ХН домножение принятого сигнала второго канала на соответствующий комплексный коэффициент обеспечивает точное выравнивание амплитуд и фаз выходных сигналов первого и второго каналов кардиоидного приемника для центральной частоты любой узкой полосы частот, на которые делится исходный широкий диапазон рабочих частот. В результате в формирователе кардиоидной ХН при вычислении разности значений выходных сигналов первого и второго каналов достигается существенное увеличение глубины провала ХН на любой частоте широкополосного приемного канала. 5 ил.

Предлагаемый способ относится к гидроакустике, в частности к способам решения задачи широкополосного приема гидроакустических сигналов с помощью малогабаритного приемника в широком диапазоне рабочих углов на фоне мешающей помехи, сосредоточенной по углу. Для решения этой задачи часто используются гидроакустические приемники с кардиоидной характеристикой направленности (ХН), у которых провал в ХН ориентируется в направлении на источник помехи.

Широко известен способ формирования кардиоидной характеристики направленности приемника, состоящего из пары активных элементов (см., например, Смарышев М.Д., Добровольский Ю.Ю. Гидроакустические антенны. Справочник, изд. Судостроение, Л., 1986 г.). Известен "Способ формирования характеристики направленности гидроакустической антенны" (см. патент №2169439, опубликован 20.06.2001), в котором использование кардиоидных характеристик направленности группы элементов звукопрозрачной многоэлементной антенны обеспечивает хорошую направленность основного (узкого) лепестка диаграммы за счет подавления чувствительности антенны в тыльном направлении и позволяет отказаться от использования крупногабаритных акустических экранов, закрывающих тыльное направление приема.

Известна "Гидроакустическая антенна и способ обработки сигналов в ней" (см. патент №2466420, опубликован 10.11.2012 г.), в которой кардиоидные характеристики направленности элементов используются для подавления структурной помехи от носителя, на котором размещена антенна.

В приведенных патентах речь идет о характеристиках узконаправленных многоэлементных (крупногабаритных) антенн, предназначенных для работы в сравнительно узких диапазонах частот. В таких антеннах глубина провала в кардиоидной характеристике направленности практически не зависит от разброса характеристик отдельных активных элементов, поскольку разбросы чувствительности отдельных элементов даже в достаточно широкой полосе частот усредняются по множеству используемых в антенне активных элементов.

Наиболее близким прототипом по сути предлагаемого способа формирования кардиоидной характеристики направленности является классический способ, изложенный в книге Смарышев М.Д., Добровольский Ю.Ю. Гидроакустические антенны. Справочник. В самоходных необитаемых подводных аппаратах приемный канал часто выполняется в виде буксируемого двухэлементного приемника и двух каналов обработки выходных сигналов элементов приемника, обеспечивающих прием сигналов из задней полусферы. Провал в ХН ориентирован в направлении на подводный аппарат, буксирующий приемник. Реализованный способ иллюстрируется фиг. 1 и включает в себя выполнение следующих операций:

- усиления в двух каналах обработки выходных сигналов с двух активных элементов, образующих приемник и разнесенных в пространстве на расстояние, равное четверти длины волны акустического сигнала на выбранной частоте рабочего диапазона;

- сдвига фазы сигнала 2-го канала обработки путем его задержки на четверть периода частоты сигнала на выбранной частоте рабочего диапазона;

- выравнивания сигналов по амплитуде в каналах обработки в рабочей полосе частот;

- формирования разностного сигнала на вычитающем устройстве;

- амплитудно-частотной коррекции чувствительности всего приемного канала по выходу (по разностному сигналу), исключающей частотную зависимость чувствительности канала в рабочем диапазоне частот.

Источником помехи, мешающей приему, обычно является сам аппарат, буксирующий приемник и, очень часто, буксируемые прямо за ним излучатели. Провал в ХН, направленный на источник помехи, одновременно с разнесением по пространству приемника и источника помехи в данном случае обеспечивает возможность одновременного ненаправленного излучения и приема сигналов из задней полусферы во время движения подводного аппарата. Увеличение глубины провала в ХН дает возможность уменьшения необходимого расстояния между приемником и излучателями с сохранением необходимого запаса по устойчивости аппарата к самовозбуждению, т.е. уменьшения необходимой длины кабель-троса. В свою очередь, уменьшение длины кабель-троса улучшает массогабаритные характеристики аппарата, повышает его надежность и, самое главное, уменьшает необходимые усилия буксировки и дает возможности улучшения скоростных характеристик прибора в целом. Таким образом, глубина провала в ХН приемника прямо влияет на основные ТТХ прибора. Требуемая ширина рабочей полосы частот, в которой производятся прием и излучение, часто очень велика и доходит до 2 и более октав. В этой полосе частот к приемнику предъявляется требование реализации максимально достижимой глубины провала в ХН в направлении на источник помехи. Сказанное подтверждает актуальность задачи поиска способов синтеза кардиоидной ХН приемника с максимальной глубиной провала, обеспечиваемого в широком диапазоне рабочих частот.

При реализации известного способа синтеза кардиоидной ХН широкополосного приемника в рабочем диапазоне частот выбирается частота, для которой определяется значение необходимой задержки сигнала во 2-м канале обработки, соответствующее четверти периода этой частоты. На этой частоте после выполнения операции выравнивания чувствительности каналов путем регулировки усиления в каналах достигается максимальная глубина провала в ХН за счет полной компенсации выходного сигнала после вычитания.

Существенный недостаток традиционного способа синтеза кардиоидной ХН заключается в том, что при отклонениях частоты входного сигнала от выбранной частоты, на которой обеспечивается полная компенсация разностного выходного сигнала, достигаемая глубина провала уменьшается из-за неидентичности частотных характеристик электроники каналов обработки и, главным образом, из-за неидентичности в рабочей полосе частотных характеристик чувствительности активных элементов, образующих приемник. Различия чувствительности элементов приемника в широкой полосе частот носят случайный характер и изменяются от образца к образцу. В результате для получения приемлемых ХН кардиоидных широкополосных приемников приходится при изготовлении собственно приемника осуществлять тщательный подбор по чувствительности элементов, образующих приемник, и использовать сложные способы дополнительной коррекции чувствительности в рабочей полосе частот, выравнивающей при настройке чувствительность элементов. При серийном изготовлении приемников с использованием этих операций на краях рабочего диапазона шириной 2,4 октавы глубина провала ХН уменьшается на 8-10 дБ по сравнению с глубиной провала на выбранной частоте компенсации.

Предлагаемый способ синтеза кардиоидной ХН иллюстрируется фиг. 2.

Сигналы, подаваемые на входы 1-го и 2-го АЦП, являются сигналами с выходов кардиоидного приемника, образованного двумя приемными элементами, разнесенными на расстояние, равное 1/4 длины волны для выбранной частоты рабочего диапазона. После выполнения АЦП и комплексного БПФ сигналов с выходов элементов приемника для произвольной спектральной составляющей сигнала в первом и втором каналах обработки имеем:

(1) на вых. 1 кан. - ,

(2) на вых. 2 кан. - ,

где А - амплитуда, ω - круговая частота, r - расстояние между элементами приемника, α - угол прихода сигнала, С - скорость звука.

Для формирования провала в ХН в заданном направлении необходимо выровнять сигналы по амплитуде и довернуть фазу сигнала второго канала обработки на угол, обеспечивающий нулевой результат при вычитании сигналов 1-го и 2-го каналов в заданном направлении. Требуемое выравнивание и фазировка сигналов в каналах при выбранном направлении компенсации (при α=180°) достигается умножением комплексной спектральной составляющей сигнала второго канала обработки на комплексный коэффициент, равный отношению (1) к (2), т.е.

Выполнив умножение спектральной составляющей (2) на коэффициент (3) и вычитая произведение из (1), получим на выходе разностного канала сигнал:

Из (4) получаем для ХН:

На фиг. 3 приведен пример расчета идеализированных (когда чувствительность первого элемента приемника Α₁() не зависит от частоты) ХН в линейном масштабе для диапазона частот с шириной в 2,4 октавы. Расстояние между элементами приемника выбрано равным 8 мм, что соответствует периода частоты, равной 46,875кГц. Коэффициенты вида (3) для заданного направления компенсации формируются в ПЗУ при настройке в виде таблицы для центральных частот каждого канала БПФ. Т.е. выполнение БПФ входного сигнала 2-го канала обработки необходимо производить сразу с домножением результата БПФ на набор коэффициентов типа (3).

Способ формирования таблицы комплексных коэффициентов вида (3) иллюстрируется фиг. 4. Для формирования таблицы комплексных коэффициентов, учитывающих все отклонения амплитудно-фазовых характеристик 2-го канала обработки относительно 1-го, выполняются следующие операции. С помощью настроечной аппаратуры генерируется последовательность импульсных тональных сигналов с устанавливаемым при настройке периодом повторения и с дискретным изменением частоты (последовательно от импульса к импульсу). Дискретность изменения частоты должна строго соответствовать дискретности по частоте БПФ, выполняемого в каналах обработки в процессе работы приемного канала (т.е. центральные частоты каналов БПФ должны соответствовать частотам генерируемых импульсов). Эта последовательность используется в качестве входного сигнала для акустической аппаратуры, облучающей настраиваемый кардиоидный приемник. Настраиваемый приемник ориентируется в пространстве в направлении, где должен быть провал в ХН. В процессе облучения приемника в режиме настройки для отстробированных во времени сигналов 1-го и 2-го каналов обработки (для каждого принятого импульса) выполняют БПФ такой же длины, как и в реальной работе, выполняют комплексное деление спектральных выборок 1-го канала обработки на спектральные выборки 2-го канала и запоминают в памяти таблицу комплексных коэффициентов вида (3). В режиме реальной работы эта таблица используется для корректировки результатов выполнения БПФ для сигнала 2-го канала обработки.

Из (5) видно, что, в отличие от прототипа, неравномерность чувствительности предлагаемого кардиоидного приемника в диапазоне частот зависит от неравномерности чувствительности только первого элемента A₁(). Кроме того, из фиг. 3 видно, что, как и в прототипе, чувствительность кардиоидного приемника в рабочем секторе углов зависит от частоты. При заданной геометрии приемника для частот ниже частоты, для которой выбрано расстояние между элементами приемника r, его чувствительность на максимуме ХН (в направлении 0°) с приближением к нижней границе частотного диапазона изменяется примерно на минус 6 дБ по закону:

Эта дополнительная неравномерность кардиоидного канала по выходу, в отличие от прототипа, компенсируется в частотной области умножением на вещественные коэффициенты таблицы коррекции (коэффициенты К₂).

Кардиоидная ХН формируется фактически в частотной области. В то же время выход кардиоидного канала чаще всего используется во временной области. Поэтому после выполнения коррекции спектра сигнала 2-го канала с помощью комплексных коэффициентов и вычитания значений спектральных выборок 2-го канала из значений выборок 1-го канала необходимым является выполнение для разностного сигнала операции ОБПФ с целью формирования выходного сигнала кардиоидного канала во временной области. БПФ входных сигналов и ОБПФ выходного разностного сигнала необходимо выполнять с перекрытием во времени на половину длины обрабатываемого в одном цикле БПФ массива временных выборок и с использованием взвешивания массива входных выборок временным окном в виде полупериода функции Sin²(x). Эта процедура позволяет устранить периодические (с периодом, равным длине БПФ) искажения выходного сигнала в виде щелчков.

Использование предлагаемого способа позволяет получить следующие технические результаты:

- достигается автоматическая компенсация различий чувствительности активных элементов, образующих кардиоидный приемник, и электронных элементов первого и второго каналов обработки в широкой полосе частот; этот факт позволяет при изготовлении приемника исключить подбор по чувствительности активных элементов приемника с сохранением большой глубины провала ХН;

- достигается автоматическая компенсация погрешности установки требуемого расстояния между элементами приемника (равного длины волны на выбранной частоте диапазона) при его изготовлении; это существенно с учетом того, что жесткое крепление элементов приемника перед вулканизацией недопустимо из-за необходимости обеспечения независимых друг от друга колебаний элементов приемника (акустической развязки), а при мягком креплении при вулканизации возможны смещения элементов, т.е. погрешность в величине расстояния между элементами, требующая подстройки величины задержки сигналов второго канала, обеспечивающей максимальную глубину провала ХН;

- из состава аппаратуры, реализующей предлагаемый способ, исключается регулируемая линия задержки, обеспечивающая подстройку величины задержки сигнала 2 канала обработки на 1/4 периода;

- способ коррекции конечной чувствительности кардиоидного приемного канала позволяет учесть индивидуальные особенности изменений в широкой полосе частот чувствительности активных элементов, использованных в акустическом приемнике.

Настройка приемного канала, реализующего предлагаемый способ, выполняется в два этапа:

первый этап: приемник ориентируется в бассейне провалом в ХН в направлении на широкополосный излучатель; электронная аппаратура приемника включается в режим формирования таблицы комплексных коэффициентов; с помощью контрольной аппаратуры и излучателя приемник облучается последовательностью тональных импульсов с частотами, равными центральным частотам полос, на которые делится весь рабочий диапазон с помощью БПФ; в результате в ПЗУ приемника формируется требуемая таблица комплексных коэффициентов (таблица K₁);

второй этап: приемник ориентируется на излучатель максимумом ХН (направление 0°); в таблицу коррекции чувствительности приемника (таблица К₂) записываются равномерные значения чувствительности; приемник вновь облучается последовательностью импульсов на разных частотах (как на первом этапе) и по выходу приемника снимается таблица чувствительности приемника в рабочем диапазоне частот, на основе которой формируется таблица коррекции, которая заносится в таблицу К₂, с помощью которой конечная чувствительность приемника выравнивается в рабочем диапазоне частот.

Предлагаемая технология настройки исключает весьма трудоемкие процедуры настройки корректоров и линии задержки, используемые при настройке прототипа с существенно более высоким конечным результатом.

На фиг. 5 представлены типовые примеры ХН буксируемого кардиоидного приемника в широком диапазоне частот, полученные при использовании предлагаемого способа в реальной аппаратуре. Провал в ХН формировался на направлении 0°, масштабная сетка нанесена через 5 дБ, частоты указаны в правом углу диаграмм. Из диаграмм видно, что в широкой полосе частот достигаемая глубина провала в направлении источника помехи не превышает уровня минус 20 дБ. В аппаратуре, где реализован классический способ формирования ХН, выбранный в качестве прототипа, на краях частотного диапазона глубина провала уменьшается до значений минус 10÷12 дБ.

Перечень чертежей

Фиг. 1. Известный способ реализации кардиоидной ХН.

Фиг 2. Предлагаемый способ синтеза кардиоидной ХН.

Фиг 3. Результаты расчета идеализированных ХН в линейном масштабе.

Фиг 4. Способ формирования таблицы комплексных коэффициентов.

Фиг. 5. Характеристики направленности, полученные при реализации способа.

Способ формирования кардиоидной характеристики направленности широкополосного гидроакустического приемного канала для необитаемого подводного аппарата, заключающийся в том, что выходные сигналы с двух активных элементов кардиоидного приемника усиливают в двух каналах обработки, фазу сигнала одного из каналов обработки сдвигают с помощью линии задержки на четверть периода для выбранной частоты рабочего диапазона и выравнивают амплитуды сигналов в двух каналах обработки, формируют разностный сигнал и осуществляют амплитудно-частотную коррекцию чувствительности всего кардиоидного приемного канала по выходу, отличающийся тем, что, выполняя операции аналого-цифрового преобразования и быстрого преобразования Фурье сигналов в каналах обработки, весь рабочий диапазон частот каждого канала обработки разбивают на множество частотных каналов, количество которых определяется длиной выполняемой в обоих каналах обработки процедуры преобразования Фурье, операции выравнивания амплитуд сигналов в двух каналах обработки и сдвига фазы сигнала одного из каналов обработки выполняют в каждом частотном канале выбранного канала обработки корректировкой результата преобразования Фурье с использованием таблицы постоянных, записанных в аппаратуру при настройке комплексных коэффициентов, равных отношению комплексных частотных отсчетов сигналов, принятых в процессе настройки двумя каналами обработки при облучении кардиоидного приемника сигналами на дискретных частотах, обусловленных длиной использованной процедуры преобразования Фурье, с направления, в котором должен быть провал в характеристике направленности приемного канала, а перед оконечными процедурами обратного преобразования Фурье и цифроаналогового преобразования выходного сигнала формируют разностный сигнал каналов обработки и с использованием таблицы действительных коэффициентов корректируют чувствительность широкополосного гидроакустического приемного канала.

Изобретение относится к области гидрографии, в частности к способам и техническим средствам определения поправок к глубинам, измеренным однолучевым эхолотом при съемке рельефа дна акватории.

Способ обнаружения объемных изменений в пределах наблюдаемого ограниченного пространства независимо от места возникновения этих изменений в пределах этого пространства. // 2614134

Способ обнаружения объемных изменений в пределах наблюдаемого ограниченного пространства независимо от места возникновения этих изменений в пределах наблюдаемого ограниченного пространства относится к радиотехнике и может быть использован в устройствах охранной и противопожарной сигнализации.

Способ изготовления многоэлементной секции для гидроакустической антенны // 2612045

Изобретение относится к области гидроакустики. Антенна содержит пьезоэлектрические стержневые преобразователи, установленные в герметичный корпус, общую пластину, изготовленную из эластичного полимерного материала с глухими отверстиями глубиной 0,2-0,3 от наружного диаметра герметичного корпуса пьезоэлектрического стержневого преобразователя.

Одноканальная гидроакустическая антенна с осесимметричной характеристикой направленности // 2611724

Одноканальная гидроакустическая антенна с осесимметричной характеристикой направленности относится к гидроакустической технике и может быть использована в качестве приемоизлучающей антенны эхолота.

Имитатор эхосигнала эхолота // 2604170

Имитатор эхосигналов эхолота относится к гидроакустической технике и может быть использован на этапе отладки программно-аппаратных средств при разработке эхолотов, проверки их работоспособности в процессе производства и эксплуатации на носителях.

Способ обработки гидролокационной информации // 2603228

Способ обработки гидролокационной информации гидролокатора относится к гидроакустическим системам обнаружения и определения местоположения целей и может быть использован в гидролокаторе с диаграммоформирующим устройством статического веера ДН ЛФАР.

Способ автоматического обнаружения и классификации объекта в водной среде // 2602759

Акустооптический волоконный кабель и способ его изготовления // 2602422

Изобретения относятся к области акустических измерений и касаются акустооптического кабеля. Кабель включает в себя несколько секций волоконно-оптических акустооптических сенсоров.

Способ и устройство обеспечения безопасности моста // 2598803

Изобретение относится к области дорожного строительства, а именно к системам безопасности мостов. Технический результат - обеспечение защиты моста со стороны акватории и контроль ситуации на мостах большой протяженности.

Гидроакустический способ определения местоположения автономного подводного аппарата // 2593651

Изобретение относится к области подводной навигации, а более точно к определению местоположения подводного объекта посредством гидроакустической навигационной системы.

Способ достроения измеренной части профиля вертикального распределения скорости звука в воде до поверхности и до дна // 2618599

Изобретение относится к области гидроакустических измерений и может быть использовано для формирования полного профиля вертикального распределения скорости звука (ВРСЗ) в воде от поверхности до дна. Сущность: производят измерение гидрофизических параметров водной среды корабельной аппаратурой, размещаемой на надводном корабле, подводной лодке или необитаемом подводном аппарате, и формируют фрагмент кривой вертикального распределения скорости звука, который не характеризует поле скорости звука в приповерхностном и придонном слоях моря. Используя набор вероятностных кривых ВРСЗ климатического масштаба района производства измерений гидрофизических параметров для текущего сезона года, рассчитывают среднее значение скорости звука на поверхности моря и область возможного нахождения подводного звукового канала со средневзвешенными значениями скорости звука на стандартных горизонтах. Анализируя минимальную и предельную глубины точек измерения скорости звука измеренного фрагмента и рассчитанные параметры области возможного нахождения подводного звукового канала, достраивают измеренный фрагмент ВРСЗ до поверхности с использованием параметров скорости звука на поверхности моря и дна с использованием средневзвешенных значений скорости звука на стандартных горизонтах и их глубинных градиентов. Технический результат - повышение точности решения практических задач, требующих наличие полного профиля ВРСЗ, за счет повышения достоверности цифровой модели канала распространения акустической энергии в водной среде. 2 ил.

Способ классификации целей, адаптированный к гидроакустическим условиям // 2624826

Изобретение относится к области гидроакустики и может быть использовано для построения систем автоматической и автоматизированной классификации морских объектов, применительно к гидролокационным станциям ближнего действия. Технический результат - обеспечение классификации объекта, обнаруженного гидролокатором ближней обстановки, в автоматическом режиме. Способ классификации объектов, адаптированный к условиям работы, в котором излучают сигнал, принимают эхо-сигнал от объекта приемной антенны, производят дискретизацию входной информации, вычисляют порог по среднему значению всех отсчетов, производят обнаружение по превышению выбранного порога, измеряют и запоминают амплитуды отсчетов, превысивших порог; измеряют и запоминают номера отсчетов, превысивших порог, и производят выдачу информации на индикатор, измеряют распределения разреза скорости звука С по глубине Н, рассчитывают траекторию распространения лучей, определяют дистанцию начала выхода лучей на поверхность Др.нач, дистанцию окончания выхода лучей на поверхность Др.кон, если нет выхода лучей на поверхность, то дистанцию изменения направления лучей Дизм, определяют время первого превышения эхо-сигнала над помехой, измеряют длительность эхо-сигналов Тэхо по числу отсчетов, превысивших порог, при длительности эхо-сигнала Тэхо<Тпор, где Тпор - максимальная длительность эхо-сигнала от объекта, определяют дистанцию до объекта Доб по временному положению максимальной амплитуды эхо-сигнала, определяют по отраженному эхо-сигналу наличие зоны освещенности на поверхности и длительность эхо-сигнала Тэхо2, если длительность Тэхо2>Тпор, то эта длительность определяет ширину зоны освещенности, по отсчетам, превысившим порог обнаружения, измеряют дистанцию до начала отражения от поверхности зоны освещенности Днач по временному отсчету начала зоны, принимают решение, что цель подводная, если Доб<Днач, измеряют дистанцию до конца отражения от поверхности Дкон по временному отсчету конца длительности зоны и принимают решение, что цель подводная, если Дкон<Доб, в том случае, когда Тэхо2 отсутствует, и по расчету траектории лучей не выходят на поверхность, принимается решение, что цель подводная, если Драсч<Доб<Драсч, где Драсч - расчетная дистанция изменения траектории распространения сигнала, в противном случае принимается отказ от решения. 1 ил.

Способ определения глубины погружения объекта // 2625041

Изобретение относится к области гидроакустики и может быть использовано для построения систем автоматической и автоматизированной классификации морских объектов, применительно к гидролокационным станциям ближнего действия. Технический результат - обеспечение классификации объекта, обнаруженного гидролокатором ближней обстановки, в автоматическом режиме. Способ измерения глубины погружения объекта, содержащий излучение зондирующего сигнала, прием эхосигнала, определение времени распространения и дистанции до объекта Доб, измеряют распределение разреза скорости звука С по глубине Н, рассчитывают траекторию распространения лучей и определяют угол выхода лучей на поверхность Q°, измеряют длительность эхосигналов Тэхо от объекта по числу отсчетов превысивших порог, определяют по отраженному эхосигналу наличие зоны освещенности на поверхности Тэхо2, при длительности эхосигнала от объекта Тэхо<Тпор, где Тпор - максимальная длительность эхосигнала от объекта, определяют дистанцию до объекта Доб по временному положению максимальной амплитуды эхосигнала, если обнаружен второй эхосигнал от зоны освещенности длительностью Тэхо2>Тпор, то эта длительность определяет ширину зоны освещенности по отсчетам превысивших порог обнаружения, измеряют дистанцию до начала отражения от поверхности зоны освещенности Днач по временному отсчету начала зоны, измеряют дистанцию до конца отражения от поверхности Дкон по временному отсчету середины зоны, определяют максимальную глубина погружения объекта для измеренной дистанции Н=cosQ°{0,5(Дкон-Днач)-Доб}, если отражение от поверхности не получено, то глубина определяется по формуле Н=cosQ°{Дм.рас-Доб}, где Дм.рас - расчетная дистанция изменения направления траектории лучей. 1 ил.

Способ моноимпульсной гидролокации // 2626148

Изобретение относится к области моноимпульсных гидролокационных систем, а именно к способам обнаружения и определения местоположения навигационных препятствий, определения места судна по искусственным и естественным подводным ориентирам как в надводном, так и в подводном положении судна. Техническим результатом заявляемого изобретения является создание способа моноимпульсной гидролокации, обеспечивающего расширение сектора обзора гидролокационной системы и увеличение числа одновременно разрешаемых объектов, без увеличения размеров антенной системы. Поставленная задача достигается тем, что в заявляемом техническом решении при локации цели в вертикальной и горизонтальной плоскостях приемопередающая антенна, состоящая из отдельных электроакустических преобразователей, образует суммарный, разностный и фазоопорный приемные каналы, формируя тем самым шесть линейно независимых приемных каналов (вертикальной и горизонтальной плоскостях), при этом сигналы суммарного и разностного приемных каналов по отдельности подаются на фазовые детекторы умножающего типа, на вторые входы которых подан сигнал соответствующего фазоопорного приемного канала, сигналы каждого разностного приемного канала перед подачей на фазовые детекторы умножающего типа предварительно пропускают через фазовращатель, затем выходные сигналы фазовых детекторов умножающего типа суммарного и разностных приемных каналов делят на выходной сигнал фазового детектора умножающего типа соответствующего фазоопорного приемного канала, после чего полученные сигналы образуют двухпараметрическую пеленгационную характеристику (отдельно в горизонтальной и вертикальной плоскостях). 2 ил.

Система автоматического обнаружения и классификации гидролокатора ближнего действия // 2626295

Настоящее изобретение относится к области гидроакустики и может быть использовано для автоматического обнаружения и классификации реальных объектов гидролокационными системами освещения ближней обстановки на фоне реверберационной помехи. Система автоматического обнаружения и классификации гидролокатора ближнего действия содержит последовательно соединенные антенну, коммутатор приема передачи, приемное устройство со статическим веером характеристик направленности, процессор цифровой многоканальной обработки, процессор классификации, процессор цифровой многоканальной обработки, последовательно соединенные блок выбора последовательного временного массива для обработки, блок определения коэффициента корреляции последовательных временных интервалов, блок выбора последовательных временных интервалов между пространственными каналами с коэффициентом корреляции больше 0,5, блок определения амплитуд временных отсчетов, блок выбора максимальных амплитуду с коэффициентом корреляции больше 0,5, блок идентификации по общему времени с КК>05 и формирования банка объектов, первый выход процессора многоканальной обработки соединен через первый входом блока управления и отображения с генератором излучения и коммутатором приема передачи, а второй выход – со вторым входом блока управления и отображения. Такое построение системы обеспечивает автоматическое обнаружение эхо-сигналов от объектов в условиях воздействия поверхностной и донной реверберации по одному циклу излучения - прием по всем пространственным характеристикам направленности, автоматическое измерение параметров обнаруженных объектов и выдачу данных на их классификацию. 1 ил.

Способ обнаружения объекта и измерения его параметров // 2627977

Изобретение относится к области гидроакустики и может быть использовано для построения систем автоматического обнаружения эхосигналов, принятых гидролокатором на фоне шумовой и реверберационной помехи и измерения параметров, объекта. Способ измерения дистанции содержит излучение зондирующего сигнала, прием эхосигнала, дискретизацию принятой временной реализации эхосигнала, набор временной реализации дискретизированных отсчетов длительностью Т, определение спектра набранной временной реализации, производят последовательные наборы следующих временных реализаций длительностью Т, сдвинутой на время Т/4, определяют спектр набранной временной реализации, определяют порог, производят последовательные наборы за все время излучение - прием, определяют коэффициент корреляции между всеми последовательными спектрами, и при превышении коэффициента корреляции больше 0,5 запоминают последовательные спектры с коэффициентом корреляции больше 0,5, выбирают два последовательных спектра с максимальным коэффициентом корреляции, определяют частоты, которые превысили порог, сравнивают значение частоты с частотой зондирующего сигнала, и если они отличаются больше чем 2/Т, то производят определение дистанции по формуле: Д=С(t-Х)/2, где t - временной отсчет первого спектра, С - скорость звука в воде, а X определяется по формуле , где Y1 - амплитуда спектрального отсчета первого спектра; Y2 - амплитуда спектрального отсчета второго спектра, по значению частоты определяют радиальную скорость обнаруженного объекта, если значение частоты и частота зондирующего сигнала отличаются на величину меньше чем 2/Т, то определяют число последовательных спектров с коэффициентом корреляции больше, 0,5 и если они меньше 7, то определяют дистанцию по формуле, а если они больше, то определение дистанции не производят. 1 ил.

Гидроакустический комплекс для обнаружения движущегося источника звука, измерения азимутального угла на источник и горизонта источника звука в мелком море // 2629689

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 вертикального канала элементарного комбинированного приемника и всего комплекса в целом, а также увеличение дальности действия. Для достижения указанной цели в гидроакустический комплекс, содержащий N акустических комбинированных приемников, образующих донную вертикально ориентированную эквидистантную антенну, в которой расстояние между акустическими комбинированными приемниками равно заданной погрешности определения вертикальной координаты (горизонта) источника звука Δz, а число приемников N=H/Δz (где H - глубина моря), 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, анализатор спектра комплексной огибающей, вычислитель максимума спектра комплексной огибающей, дополнительно введена N-канальная подсистема формирования односторонне направленного приема по вертикальному потоку мощности, содержащая N-канальный блок квадратичных детекторов вертикальной компоненты вектора колебательной скорости, N-канальный блок формирования направленности по вертикальному потоку мощности, N-канальный блок интеграторов. 2 ил.

Способ измерения гидролокатором параметров вытекающего газа из трубы подводного газопровода // 2631228

Изобретение относится к области гидролокации и предназначено для обнаружения газовой пелены, определения глубины местоположения начала утечек газа трубопроводов гидроакустическими средствами. Технический результат - обеспечение обнаружения и классификации источника утечки газа подводного газопровода, определения местоположения объекта утечки газа и определения объема вытекающего газа. Способ измерения гидролокатором объема вытекающего газа из трубы подводного газопровода содержит излучение зондирующего сигнала, прием эхо-сигнала, измерение дистанции, обнаруживается эхосигнал, превысивший порог в каждом канале, определяется момент времени начала и момент времени окончания эхо-сигнала в каждом пространственном канале, выбирается канал с максимальным временем задержки и соответствующее ему минимальное время задержки, вычисляется дистанции по окончанию эхо-сигнала, определяется дистанция начала донной реверберации, определяется глубина дна с помощью эхолота, определяется угловое положение источника газовой течи, определяется глубина погружения источника газовой течи и по полученным данным рассчитывается объем вытекающего газа из подводного газопровода. 2 ил.

Гидроакустическая система большой протяженности // 2633026

Предлагаемое изобретение относится к области гидроакустики, а именно к разработке конструкций донных гидроакустических систем. Технические результаты данного изобретения достигаются за счет использования для передачи информации от модульных антенн и системы приема и обработки информации волоконно-оптического кабеля, соединительные блоки которого выполнены в виде гермовводов, обеспечивающих преобразование электрического сигнала в оптический и наоборот. 1 ил.

Способ обнаружения локального объекта на фоне распределенной помехи // 2634787

Изобретение относится к области гидроакустики и может быть использовано для построения систем обнаружения локального объекта в условиях наличия распределенных помех различного происхождения. Предложен способ обнаружения локального объекта на фоне распределенной помехи, который основан на излучении гидролокатором двух последовательных во времени посылок одинаковых зондирующих сигналов и корреляционной обработке эхосигналов, принятых с помощью одной характеристики направленности приемной антенны гидролокатора. Это позволяет использовать одноканальный гидролокатор или многоканальный гидролокатор, к которому не предъявляются специальные требования к ширине характеристик направленности статического веера его приемной антенны. 1 ил.