Устройство передачи информации с подводной лодки бесконтактным методом

Изобретение относится к области радиотехники и может быть использовано для передачи сообщений с подводной лодки, находящейся в погруженном состоянии. Технический результат состоит в передаче сообщений с подводной лодки бесконтактным методом. Технический результат достигается за счет механического колебательного смещения поверхности воды под действием акустического излучения и считывания информации с поверхности воды радиолокационным приемником. 4 ил.

 

Изобретение относится к области радиотехники и может быть использовано для передачи сообщений с подводной лодки, находящейся в погруженном состоянии.

При проектировании кораблей и судов особое внимание уделяется разработке аварийно-спасательных устройств для оказания помощи аварийному кораблю и спасению его личного состава. К этим устройствам относятся и средства связи для подачи сигналов с аварийного корабля и связи с кораблем, оказывающими помощь: аварийный сигнальный буй с телефоном, аварийные буи и аварийная система сигнализации.

Известен сигнальный буй для определения местоположения потерпевшей аварийной подводной лодки [патент Франции №957735, кл. В64С 9/00, 1971 г.], а также выпускное информационное устройство, содержащее приборный контейнер, заглубляющий груз с устройством его отделения [патент РФ на ПМ №94537 от 27.05.2010 г.]. Известны и др. буи [патенты РФ на ПМ №141688 от 06.05.2014 г., №148908 от 19.11.2014 г., №142232 от 20.05.2014 г., №140980 от 16.04.2014 г.] Однако подобные буи, как правило, ограничивают маневренные возможности подводных лодок и демаскируют их [Соловьев В.И. и др. Связь на море. - Л.: изд. «Судостроение», 1978 г.].

Проведенный анализ уровня техники позволил установить, что аналоги, характеризующиеся совокупностью признаков, тождественных всем признакам заявленного технического решения, отсутствуют в известных источниках информации, что указывает на соответствие заявленного устройства условию патентоспособности «новизна».

Результаты поиска известных решений в данной и смежных областях техники с целью выявления признаков, совпадающих с отличительными от прототипа признаками заявленного объекта, показали, что они не следуют явным образом из уровня техники. Из уровня техники также не выявлена известность передачи информации с ПЛ бесконтактным методом, предусматриваемым существенными признаками заявленного изобретения на достижение указанного технического результата. Следовательно, заявленное изобретение соответствует условию патентоспособности «изобретательский уровень»

Целью изобретения является передача сообщений с подводной лодки бесконтактным методом за счет считывания с поверхности воды радиолокационным приемником.

Поставленная цель достигается тем, что под водой на глубине h на днище подводной лодки расположен акустический излучатель fa, облучающий морскую поверхность снизу подводной лодки, а на рубке подводной лодки, в верхнем полупространстве, на расстоянии r от поверхности воды расположен приемопередатчик электромагнитного сигнала на рабочей частоте fe, при этом передача сообщений с подводной лодки в воздух осуществляется бесконтактным методом путем считывания с поверхности воды радиолокационным или оптическим приемником.

На фиг. 1 представлена схема размещения излучателей и приемника относительно границы раздела. Она содержит:

1 - точка расположения акустического излучателя;

2 - граница раздела воздух-вода;

3 - точка расположения приемопередатчика электромагнитного канала;

4 - корпус носителя акустического излучателя;

5 - АК акустический канал;

6 - ЭМ электромагнитный канал.

На схеме под водой на глубине h расположен акустический излучатель частоты fa, облучающий морскую поверхность снизу. В верхнем полупространстве, на расстоянии r от поверхности воды расположен приемопередатчик электромагнитного сигнала 7 на рабочей частоте fe.

В работе Шайдурова Г.Я. и др. О параметрической модуляции электромагнитной волны ультразвуком на границе раздела вода-воздух // Радиотехника и электроника. 1985. Вып. 11. С. 2136-2142, показано, что коэффициент модуляции фазы отраженной электромагнитной волной (ЭМВ) за счет механического колебательного смещения поверхности воды под действием акустического излучения с плотностью потока мощности I зависит от рабочих частот ЭМ и акустического канала как

где Ω - круговая частота акустических колебаний; I - интенсивность акустической волны.

Системное соотношение, связывающее все основные параметры канала, выводится из уравнения дальности для радиолокации. Мощность радиосигнала на входе приемника РЛС определяется в виде

где - PE - мощность на выходе антенны передатчика; r - расстояние от поверхности моря до приемника РЛС; АЕ - эффективная площадь приемопередающей антенны; - коэффициент направленности действия антенны РЛС; αE, αа - коэффициенты поглощения радиоволн в воздухе и акустического излучения в воде; σ - эффективная поверхность рассеивания поверхности моря с площадью SП, соответствующая «пятну» ультразвука на границе раздела вода-воздух.

Согласно [Шайдуров Г.Я. и др. Параметрической модуляции электромагнитной волны ультразвуком на границе раздела вода-воздух // Радиотехника и электроника. 1985. Вып. 11. С. 2136-2142] получим

где Ра - мощность акустического сигнала; Аа - эффективная площадь акустической антенны. Для случая зеркального отражения

где λЕ - длина ЭМВ.

Площадь акустического пятна на поверхности воды равна

где λа - длина акустической волны.

При подстановке (5) в (4) для зеркального отражения получим

а в случае диффузного отражения

σД=4SПR,

где R - коэффициент отражения от поверхности рассеивания.

С учетом (5) запишем

При подстановке (6) и (7) в (2) получим выражение для зеркального отражения

и для диффузионного отражения

где α=αЕа.

Введем соотношение (1), определяющее преимущество варианта зеркального отражения по сравнению с диффузным:

Например, при h=100 м, λa=0,1 м, λЕ=3⋅10-2 м, Аа=1 из (10) получим η=3,14⋅107. Проигрыш диффузного варианта можно существенно уменьшить путем повышения рабочей частоты РЛС. В этом смысле представляет интерес перенос спектра зондирующих сигналов в оптический диапазон. Так, для сине-зеленого цвета с длинной волны около 1 мкм при прочих равных условиях этот проигрыш уменьшится на 8 порядков.

На фиг. 2 приведены графики зависимости требуемой мощности акустического излучения от высоты полета летательного аппарата r и глубины погружения подводной лодки h (зеркальное отражение).

При заданном отношении сигнал/шум q необходимый уровень сигнала на выходе приемной антенны РЛС определяется как Pc=qPш, где из соотношения Больцмана для оценки уровня шума приемника используем известную формулу:

где k=1,38⋅10-23, Вт/(Гц⋅град); - температура шума приемника; Δƒ - полоса пропускания.

В этом случае из (8) и (9) имеем

Как видно из этих соотношений, высота полета борта РЛС в сильной мере зависит от отношения длины акустической и ЭМ волн, что может явиться управляющим фактором параметров канала, передачи информации. Из сравнения (12) и (13) также видно, что в случае диффузного отражения величина r существенно меньше зависит от глубины погружения подводной лодки h, что связано с увеличением размера акустического пятна на поверхности воды по мере роста глубины.

Количественные характеристики связи требуемой мощности акустического излучателя с высотой полета носителя РЛС и глубины погружения ПЛ приведены на фиг. 2 и 3. За основу расчетов приняты следующие данные: ρ=10; Δƒ=100 Гц; РЕ=100 Вт; λa=0,1 м; R=1; АЕ=1 м2; Аа=1 м2. Дополнительное увеличение энергетического потенциала требует учета рефракции акустических колебаний в слоях воды (коэффициент γ в (9), (10). Изменение угла визирования ЭМ луча Θ при пролете спутника над акустическим пятном также снижает эффективность системы.

На фиг. 4 приведены копии эпюр сигналов, полученные экспериментально на соленом озере с выхода приемника радиолокатора, работающего на частоте fЭ=10 ГГц. Рабочие частоты акустического излучателя, работавшего в телеграфном режиме, составляли 15 и 80 кГц. Глубина погружения акустического излучателя изменилась в пределах 0,9…3 м [Шайдуров Г.Я. и др. Параметрической модуляции электромагнитной волны ультразвуком на границе раздела вода-воздух // Радиотехника и электроника. 1985. Вып. 11. С. 2136-2142]. Электропроводность воды составляла σ=1,7 См/м. Цифрами на фиг. 4 отмечены различные сочетания акустических частот и глубина погружения, буквами: a - периоды включения акустического излучателя: b - периоды его выключения. Электромагнитный сигнал приемника снимался с выхода фазового детектора.

Как видно из эпюр, момент передачи единицы информации (момент включения акустического излучателя) четко отличается повышением уровня сигнала с выхода фазового детектора. Амплитуда модуляции сигнала шума обусловлена волнением поверхности воды.

Приведенные расчеты показывают возможность передачи сообщений с ПЛ в воздух бесконтактным методом, путем считывания с поверхности воды радиолокационным или оптическим приемником без использования радиобуя.

Устройство передачи информации с подводной лодки бесконтактным методом осуществляется за счет того, что под водой на глубине h на днище подводной лодки расположен акустический излучатель fa, облучающий морскую поверхность снизу подводной лодки, а на рубке подводной лодки в верхнем полупространстве, на расстоянии r от поверхности воды расположен приемопередатчик электромагнитного сигнала на рабочей частоте fe, при этом передача сообщений с подводной лодки в воздух производится бесконтактным методом путем считывания с поверхности воды радиолокационным или оптическим приемником.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области техники систем мобильной связи Задачей изобретения является предоставление гарантии, что пользовательское оборудование (UE) в смешанной сети: сотовой и связи устройства с устройством (D2D), может работать должным образом при переходе передачи между сотовым подкадром и подкадром RX D2D или между подкадром TX D2D и подкадром RX D2D.

Изобретение относится к области техники систем мобильной связи Задачей изобретения является предоставление гарантии, что пользовательское оборудование (UE) в смешанной сети: сотовой и связи устройства с устройством (D2D), может работать должным образом при переходе передачи между сотовым подкадром и подкадром RX D2D или между подкадром TX D2D и подкадром RX D2D.

Изобретение относится к области связи, использующей беспроводные сети, основанные на передаче сообщений через ненадежную среду, и осуществления беспроводной связи в LTE сетях с предоставлением гибридного автоматического запроса повторной передачи (HARQ).

Изобретение относится к системе беспроводной связи и предназначено для конфигурирования кадра, включающего в себя Идентификатор Частичной Ассоциации (PAID). Способ для передачи кадра в Станции (STA) системы беспроводной связи в соответствии с одним вариантом осуществления изобретения содержит этап, на котором передают кадр, содержащий поле PAID, и если упомянутый кадр не является управляющим кадром, когда упомянутый кадр является кадром восходящей линии связи, который должен быть передан Точке Доступа (AP), значение поля PAID может быть задано равным значению, отличающемуся от 0, которое вычисляется на основе BSSID (ID Базового Набора Служб) AP; и если упомянутый кадр является управляющим кадром, когда упомянутый кадр является кадром восходящей линии связи, значение поля PAID может быть задано равным 0.

Изобретение относится к технике связи и может использоваться в системах беспроводной связи. технический результат состоит в повышении пропускной способности передачи.

Настоящее изобретение относится к системе беспроводной связи и предназначено для конфигурирования протокольного блока данных управления доступом к среде (MAC PDU). Способ содержит: формирование, первым UE, MAC PDU, включающего в себя ID источника, ID цели, множество ID логических каналов и множество MAC SDU, причем каждый MAC SDU передается от первого UE, идентифицированного посредством ID источника, к каждому второму UE, идентифицированному посредством ID цели, через логический канал, идентифицированный посредством одного из множества ID логических каналов; передачу MAC PDU к по меньшей мере одному второму UE через интерфейс, причем интерфейс сконфигурирован непосредственно между первым UE и упомянутым по меньшей мере одним вторым UE.

Изобретение относится к беспроводной связи. Технический результат заключается в использовании улучшенных технологий для переключения между нисходящим и восходящим каналами передачи в динамической системе TDD.

Изобретение относится к технике связи и может использоваться в системах связи с произвольным доступом. Технический результат состоит в повышении пропускной способности.

Изобретение относится к технике связи и может использоваться в системах мобильной связи. Технический результат состоит в повышении пропускной способности каналов передачи.

Изобретение относится к системам беспроводной связи и предназначено для улучшения выполнения оценки канала пользовательского устройства (UE) и снижения сложности при передаче/приеме сигналов.
Изобретение относится к радионавигации и технике связи и может использоваться для определения пространственных координат (ПК) объекта - источника радиоизлучения (ИР), находящегося на стационарном или подвижном объекте.

Изобретение относится к системе беспроводной связи. Технический результат изобретения заключается в увеличении эффективности передачи информации о состоянии канала связи.

Изобретение относится к области техники систем мобильной связи Задачей изобретения является предоставление гарантии, что пользовательское оборудование (UE) в смешанной сети: сотовой и связи устройства с устройством (D2D), может работать должным образом при переходе передачи между сотовым подкадром и подкадром RX D2D или между подкадром TX D2D и подкадром RX D2D.

Изобретение относится к области радиосвязи и может использоваться при построении адаптивных систем и комплексов КВ радиосвязи. Технический результат заключается в повышении пропускной способности адаптивной системы связи с OFDM сигналами.

Группа изобретений относится к технике связи, в частности к устройствам для приема и передачи радиочастотных сигналов. Предложены схема настраиваемого индуктора, радиочастотный приемопередатчик или приемник с резонатором, имеющим такую схему, устройство связи, способ настройки упомянутой схемы индуктора.

Изобретение относится к системе беспроводной связи и предназначено для конфигурирования кадра, включающего в себя Идентификатор Частичной Ассоциации (PAID). Способ для передачи кадра в Станции (STA) системы беспроводной связи в соответствии с одним вариантом осуществления изобретения содержит этап, на котором передают кадр, содержащий поле PAID, и если упомянутый кадр не является управляющим кадром, когда упомянутый кадр является кадром восходящей линии связи, который должен быть передан Точке Доступа (AP), значение поля PAID может быть задано равным значению, отличающемуся от 0, которое вычисляется на основе BSSID (ID Базового Набора Служб) AP; и если упомянутый кадр является управляющим кадром, когда упомянутый кадр является кадром восходящей линии связи, значение поля PAID может быть задано равным 0.

Группа изобретений относится к технике связи, в частности к устройствам для приема и передачи радиочастотных сигналов. Предложено перестраиваемое индукторное устройство, размещаемое на кристалле микросхемы или подложке, способ использования индукторного устройства, а также приемник, приемопередатчик, устройство связи.

Изобретение относится к технике радиосвязи при передаче массивов информации в цифровом формате. Технический результат состоит в обеспечении оптимальной скорости и дальности связи путем варьирования частотой передачи в зависимости от условий связи в канале.

Изобретение относится к бортовым радиосистемам обмена данными и может быть использовано для информационного обмена между подвижными объектами и наземными комплексами в каналах радиосвязи.

Изобретение относится к системе, способу, устройству и машиночитаемому носителю для сбора оплаты. Технический результат заключается в повышении безопасности передачи сообщений.

Изобретение относится к области радиотехники и может быть использовано для задач геокартирования в инженерной сейсморазведке. Предложена система сейсмической связи, содержащая сейсмические передатчики, расположенные в шахтной выработке, и сейсмический приемник, расположенный на поверхности Земли, включающий в себя N сейсмических датчиков, соответственно образующих антенную решетку, N усилителей и блок обработки сигналов.

Изобретение относится к области радиотехники и может быть использовано для передачи сообщений с подводной лодки, находящейся в погруженном состоянии. Технический результат состоит в передаче сообщений с подводной лодки бесконтактным методом. Технический результат достигается за счет механического колебательного смещения поверхности воды под действием акустического излучения и считывания информации с поверхности воды радиолокационным приемником. 4 ил.

Наверх