RU198284U1 - Acoustic communication device for underwater navigation - Google Patents

Acoustic communication device for underwater navigation Download PDF

Info

Publication number
RU198284U1
RU198284U1 RU2019141775U RU2019141775U RU198284U1 RU 198284 U1 RU198284 U1 RU 198284U1 RU 2019141775 U RU2019141775 U RU 2019141775U RU 2019141775 U RU2019141775 U RU 2019141775U RU 198284 U1 RU198284 U1 RU 198284U1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
input
output
signal
frequency
phase
Prior art date
Application number
RU2019141775U
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Александр Юрьевич Родионов
Сергей Юрьевич Кулик
Петр Петрович Унру
Алексей Валерьевич Кирьянов
Original Assignee
Ооо "Аквателеком"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Ооо "Аквателеком" filed Critical Ооо "Аквателеком"
Priority to RU2019141775U priority Critical patent/RU198284U1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU198284U1 publication Critical patent/RU198284U1/en

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S3/00—Direction-finders for determining the direction from which infrasonic, sonic, ultrasonic, or electromagnetic waves, or particle emission, not having a directional significance, are being received
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04B—TRANSMISSION
    • H04B11/00—Transmission systems employing sonic, ultrasonic or infrasonic waves

Abstract

Полезная модель относится к технике связи и может использоваться в системе гидроакустической связи для подводной навигации. Технический результат состоит в повышении помехоустойчивости связи для мобильных автономных подводных необитаемых аппаратов, работающих в сложной помеховой обстановке канала с высокой многолучевостью и нестационарностью при наличии мощных импульсных помех, а также на различных частотах. Для этого устройство содержит гидроакустическую антенну и расположенные в герметичном корпусе входной усилитель, вход которого является входом подключения к гидроакустической антенне, а выход соединен с платой цифровой обработки сигналов (ЦОС). Плата ЦОС выполнена на базе программируемой логической интегральной схемы (ПЛИС) и дополнительно снабжена аналого-цифровым преобразователем, дискриминатором синхронизации, когерентным демодулятором сигнала данных, адаптивным корректором уровня сигнала, блоком отслеживания частоты и фазы сигнала, банком полосовых низкочастотных фильтров и дискриминатором данных, выход которого является выходом подключения устройства к интерфейсу Ethernet . Элементы устройства гидроакустической связи размещены в герметичном корпусе, при этом гидроакустическая антенна жестко соединена с корпусом. 1 ил.The utility model relates to communications technology and can be used in a hydroacoustic communications system for underwater navigation. The technical result consists in increasing the noise immunity of communication for mobile autonomous underwater unmanned vehicles operating in a complex jamming environment of a channel with high multipath and nonstationarity in the presence of powerful impulse noise, as well as at different frequencies. For this, the device contains a hydroacoustic antenna and an input amplifier located in a sealed case, the input of which is the input for connecting to the sonar antenna, and the output is connected to a digital signal processing (DSP) board. The DSP board is made on the basis of a programmable logic integrated circuit (FPGA) and is additionally equipped with an analog-to-digital converter, a synchronization discriminator, a coherent data signal demodulator, an adaptive signal level equalizer, a signal frequency and phase tracking unit, a bank of bandpass low-pass filters and a data discriminator whose output is the output for connecting the device to the Ethernet interface. The elements of the hydroacoustic communication device are placed in a sealed housing, while the hydroacoustic antenna is rigidly connected to the housing. 1 ill.

Description

Полезная модель относится к системам связи, в частности к обработке сигналов, и может использоваться для контроля подводной обстановки и навигации подводных необитаемых автономных аппаратов.The utility model relates to communication systems, in particular to signal processing, and can be used to control the underwater environment and navigation of underwater uninhabited autonomous vehicles.

Известно техническое решение «Метод подводного геопозиционирования и аппарат» (Патент US20070025185, МПК G01S 3/00, G01S 3/80, опубликован 01.02.2007г.), включающий способ и устройство для определения геофизического положения автономной подводной системы с использованием подводных акустических модемов, которые обмениваются широкополосными подводными акустическими сигналами. Устройство для определения геофизического положения автономной подводной акустической модемной системы содержит: базовую акустическую модемную систему, подводный акустический приемопередатчик, подключенный либо к автономной подводной акустической модемной системе, либо к базовой акустической модемной системе, по меньшей мере, одно устройство синхронизации, подключенное к упомянутой автономной системе подводного акустического модема или базовой акустической модемной системе, а также обрабатывающее устройство, подключенное либо к автономной системе подводных акустических модемов, либо к базовой системе акустических модемов.A technical solution is known, “Method of underwater mapping and apparatus” (Patent US20070025185, IPC G01S 3/00, G01S 3/80, published February 1, 2007), including a method and apparatus for determining the geophysical position of an autonomous underwater system using underwater acoustic modems, which exchange broadband underwater acoustic signals. A device for determining the geophysical position of an autonomous underwater acoustic modem system comprises: a basic acoustic modem system, an underwater acoustic transceiver connected either to a standalone underwater acoustic modem system, or to a basic acoustic modem system, at least one synchronization device connected to said autonomous system an underwater acoustic modem or basic acoustic modem system, as well as a processing device connected either to a standalone system of underwater acoustic modems or to a basic system of acoustic modems.

К недостаткам данного устройства следует отнести то, что в данном техническом решении используются комбинированные методы с измерением разности фаз на приемных многоэлементных антеннах и времени прихода сигнала, а фазовые методы с использованием сложных многоэлементных антенн являются очень чувствительными к низкому отношению сигнал шум и могут давать высокие погрешности в сложной помеховой обстановке. The disadvantages of this device include the fact that this technical solution uses combined methods with measuring the phase difference at the receiving multi-element antennas and the time of arrival of the signal, and phase methods using complex multi-element antennas are very sensitive to a low signal-to-noise ratio and can give high errors in difficult jamming environments.

Известно так же техническое решение «Устройство передачи сигналов с высокой скоростью» (Патент WO2007084164, МПК H04B 11/00, H04B 1/59, H04B 13/00, H04B 13/02, опубликован 26.07.2007г.). Данное изобретение относится к подводной связи и, в частности, к устройствам обработки гидроакустического сигнала для использования в подводной связи для обеспечения сбора и обработки сигналов между быстро передвигающимися, передающими и приемными узлами относительно друг друга. Устройство содержит гидроакустическую антенну, пользовательский интерфейс Ethernet, входной и выходной усилители и, как минимум, два подводных акустических модема. Каждый из модемов оборудован датчиками, которые служат в качестве подводного компонента сети двунаправленной гидроакустической связи. Модем содержит электрическую плату, сконфигурированную с платой цифровой обработки сигналов (ЦОС) для выполнения вычислительных функций при входящей и исходящей связи. Плата ЦОС содержит приемный и передающий модули, приемный модуль содержит функционально соединенные между собой синхронный декодер сигнала данных, группу согласованных фильтров, настроенных на различные доплеровские сдвиги частот, и декодер сигнала синхронизации, при этом выход входного усилителя соединен с входом приемного модуля, а выход последнего соединен с входом модуля интерфейса Ethernet, а его выход последовательно соединен с передающим модулем и выходным усилителем. Сигналы формируются в соответствии с заранее запрограммированными протоколами. The technical solution “High-speed signal transmission device” is also known (Patent WO2007084164, IPC H04B 11/00, H04B 1/59, H04B 13/00, H04B 13/02, published July 26, 2007). This invention relates to underwater communication and, in particular, to devices for processing a hydroacoustic signal for use in underwater communication to ensure the collection and processing of signals between fast moving, transmitting and receiving nodes relative to each other. The device contains a sonar antenna, an Ethernet user interface, input and output amplifiers, and at least two underwater acoustic modems. Each of the modems is equipped with sensors that serve as an underwater component of a bidirectional sonar network. The modem contains an electric board configured with a digital signal processing board (DSP) to perform computing functions for incoming and outgoing communications. The DSP board contains the receiving and transmitting modules, the receiving module contains a synchronously decoded data signal decoder, a group of matched filters tuned to different Doppler frequency shifts, and a synchronization signal decoder, while the output of the input amplifier is connected to the input of the receiving module, and the output of the latter connected to the input of the Ethernet interface module, and its output is connected in series with the transmitting module and the output amplifier. Signals are generated in accordance with pre-programmed protocols.

Данное устройство обработки сигналов не позволяет добиться приемлемой пропускной способности и достоверности передачи информации при максимальной энергоэффективности в сложных условиях гидроакустического канала связи с учетом наличия помех и относительного движения со знакопеременным ускорением объектов связи и навигации. Кроме того, такая конструкция устройства не позволяет использовать ее в различных частотных диапазонах, и как следствие, добиться необходимой дальности связи и пропускной способности, а также помехоустойчивости. В известном устройстве использует в качестве вычислителя цифровой сигнальный процессор (DSP), который является узкоспециализированным элементом для решения задач в области сигнальной обработки, а среднее энергопотребление для модулей DSP считается сравнительно высоким, также отсутствует возможность использовать полноценную операционную систему, при слабой возможности масштабировать систему без использования дополнительных протоколов. Также к недостаткам известного устройства можно отнести то, что в данном решении принято использование согласованных фильтров для сигнала с гиперболической частотной модуляцией (HFM) при сдвиге частот вследствие доплеровских эффектов, что требует дополнительных блоков коррекции сдвига в области времени отклика данного банка согласованных фильтров, что и применяется в виде дополнительных усложняющих структуру блоков обработки дополнительных частотных тонов.This signal processing device does not allow achieving an acceptable throughput and reliability of information transfer with maximum energy efficiency in difficult conditions of a hydro-acoustic communication channel, taking into account the presence of interference and relative motion with alternating acceleration of communication and navigation objects. In addition, this design of the device does not allow its use in different frequency ranges, and as a result, to achieve the necessary communication range and bandwidth, as well as noise immunity. The known device uses a digital signal processor (DSP) as a calculator, which is a highly specialized element for solving problems in the field of signal processing, and the average power consumption for DSP modules is considered relatively high, there is also no way to use a full-fledged operating system, with a weak ability to scale the system without use of additional protocols. The disadvantages of the known device include the fact that in this solution it was decided to use matched filters for a signal with hyperbolic frequency modulation (HFM) during frequency shift due to Doppler effects, which requires additional shift correction blocks in the response time region of this bank of matched filters, which It is used in the form of additional blocks complicating the structure of processing additional frequency tones.

Известное изобретение является наиболее близким к заявленному и принято за прототип. The known invention is the closest to the claimed and taken as a prototype.

Задачей заявленного устройства является повышение качества связи и навигационной точности для мобильных необитаемых подводных аппаратов за счет повышения помехоустойчивости приемной системы, а также оптимальная совокупность электрических блоков в тракте цифровой сигнальной обработки, позволяющих работать одинаково эффективно в различных частотных диапазонах.The objective of the claimed device is to improve the quality of communication and navigational accuracy for mobile uninhabited underwater vehicles by increasing the noise immunity of the receiving system, as well as the optimal combination of electrical units in the path of digital signal processing that allows working equally efficiently in different frequency ranges.

Поставленная задача достигается тем, что устройство приема в гидроакустической связи для подводной навигации содержит гидроакустическую антенну, входной усилитель, плату цифровой обработки сигналов (плата ЦОС) и модуль интерфейса Ethernet, которые электрически соединены между собой. Плата ЦОС одержит функционально соединенные между собой аналого-цифровой преобразователь, когерентный демодулятор сигнала, банк согласованных фильтров с управлением от корректора частоты и фазы, а также дискриминатор синхронизации. Выход входного усилителя соединен с входом приемного модуля, выход последнего соединен с входом модуля интерфейса Ethernet. Плата ЦОС выполнена на базе программируемой логической интегральной схемы (ПЛИС). Плата ЦОС дополнительно снабжена адаптивным корректором уровня сигнала, блоком отслеживания частоты и фазы сигнала, банком полосовых низкочастотных фильтров и дискриминатором данных. Выход входного усилителя подключен к входу адаптивного корректора уровня сигнала, первый выход которого соединен с первым входом банка согласованных фильтров с управлением от корректора частоты и фазы, а второй выход адаптивного корректора уровня сигнала параллельно соединен с блоком отслеживания частоты и фазы сигнала и когерентным демодулятором сигнала. Выход блока отслеживания частоты и фазы сигнала соединен со вторым входом банка согласованных фильтров с управлением от корректора частоты и фазы. Выход банка согласованных фильтров с управлением от корректора частоты и фазы соединен с входом дискриминатора синхронизации. Выход дискриминатора синхронизации функционально соединен со вторым входом когерентного демодулятора сигнала. Выход когерентного демодулятора сигнала соединен с входом банка полосовых низкочастотных фильтров. Выход банка полосовых низкочастотных фильтров соединен с входом дискриминатора данных, выход дискриминатора данных соединен с модулем интерфейса Ethernet. Элементы устройства гидроакустической связи размещены в герметичном корпусе, при этом гидроакустическая антенна жестко соединена с корпусом. This object is achieved in that the receiving device in hydroacoustic communication for underwater navigation comprises a hydroacoustic antenna, an input amplifier, a digital signal processing board (DSP board) and an Ethernet interface module that are electrically interconnected. The DSP board will contain an analog-to-digital converter, a coherent signal demodulator, a bank of matched filters controlled by a frequency and phase corrector, and a synchronization discriminator. The output of the input amplifier is connected to the input of the receiving module, the output of the latter is connected to the input of the Ethernet interface module. The DSP board is based on a programmable logic integrated circuit (FPGA). The DSP board is additionally equipped with an adaptive signal level corrector, a unit for tracking the frequency and phase of the signal, a bank of low-pass bandpass filters and a data discriminator. The output of the input amplifier is connected to the input of the adaptive signal level corrector, the first output of which is connected to the first input of the matched filter bank controlled by the frequency and phase corrector, and the second output of the adaptive signal level corrector is connected in parallel with the frequency and phase signal tracking unit and the coherent signal demodulator. The output of the frequency and phase signal tracking unit is connected to the second input of the bank of matched filters controlled by the frequency and phase corrector. The bank output of matched filters controlled by the frequency and phase corrector is connected to the input of the synchronization discriminator. The output of the synchronization discriminator is functionally connected to the second input of the coherent signal demodulator. The output of the coherent signal demodulator is connected to the input of the bank of low-pass bandpass filters. The output of the bandpass low-pass filter bank is connected to the input of the data discriminator, the output of the data discriminator is connected to the Ethernet interface module. The elements of the hydroacoustic communication device are placed in a sealed enclosure, while the hydroacoustic antenna is rigidly connected to the housing.

Новизна заявленного устройства приема в гидроакустической связи для подводной навигации заключается в том, что:The novelty of the claimed receiving device in sonar communication for underwater navigation is that:

- в устройство дополнительно введен адаптивный корректор уровня сигнала;- an adaptive signal level corrector is additionally introduced into the device;

- устройство дополнительно снабжено блоком отслеживания частоты и фазы сигнала;- the device is additionally equipped with a unit for tracking the frequency and phase of the signal;

- устройство дополнительно содержит банк полосовых низкочастотных фильтров и дискриминатор данных;- the device further comprises a bank of low-pass bandpass filters and a data discriminator;

- используется перенастраиваемый блок цифровой обработки сигналов, выполненный базе ПЛИС, позволяющий адаптировать заявленное устройство под широкий диапазон рабочих частот посредством изменения частотных режимов и протоколов обмена для гидроакустического канала связи;- uses a reconfigurable block of digital signal processing, made on the basis of FPGA, which allows you to adapt the claimed device to a wide range of operating frequencies by changing the frequency modes and communication protocols for sonar communication channel;

- повышение помехоустойчивости обеспечивается за счет совокупной работы следующих элементов: адаптивного корректора уровня сигнала, блока согласования фильтров с управлением от корректора частоты и фазы, дискриминатора синхронизации, блока отслеживания частоты и фазы сигнала.- increased noise immunity is ensured by the combined operation of the following elements: adaptive signal level corrector, filter matching unit controlled by a frequency and phase corrector, synchronization discriminator, frequency and phase signal tracking unit.

Работа устройства в различных диапазонах частот обеспечивается работой блока согласования фильтров с управлением от корректора частоты и фазы, блока отслеживания частоты и фазы сигнала, адаптивного корректора уровня сигнала, дискриминатора синхронизации.The operation of the device in various frequency ranges is ensured by the operation of the filter matching unit controlled by the frequency and phase corrector, the frequency and phase tracking unit of the signal, the adaptive signal level corrector, and the synchronization discriminator.

Именно такая совокупность существенных признаков заявленного устройства позволяет получить перенастраиваемую приемную систему в гидроакустической связи для подводной навигации для автономных подводных необитаемых аппаратов, работающих в сложной помеховой обстановке канала с высокой многолучевостью и нестационарностью при наличии мощных импульсных помех. It is this combination of essential features of the claimed device that allows you to get a reconfigurable receiving system in sonar communication for underwater navigation for autonomous underwater uninhabited vehicles operating in a complex channel noise environment with high multipath and unsteadiness in the presence of powerful pulsed interference.

Полезная модель поясняется чертежом, на котором представлена блок-схема устройства.The utility model is illustrated by the drawing, which shows a block diagram of the device.

Устройство приема в гидроакустической связи для подводной навигации, содержит герметичный корпус 1, гидроакустическую антенну 2, входной усилитель 3, плату 4 цифровой обработки сигналов (плата ЦОС) и модуль 5 интерфейса Ethernet, которые электрически соединены между собой. Плата 4 ЦОС содержит функционально соединенные между собой аналого-цифровой преобразователь 6 (АЦП), когерентный демодулятор 7 сигнала, банк 8 согласованных фильтров с управлением от корректора частоты и фазы, а также дискриминатор 9 синхронизации. Плата 4 ЦОС выполнена на базе программируемой логической интегральной схемы (ПЛИС). Плата 4 ЦОС дополнительно снабжена адаптивным корректором 10 уровня сигнала, блоком 11 отслеживания частоты и фазы сигнала, банком 12 полосовых низкочастотных фильтров и дискриминатором 13 данных. Выход входного усилителя 3 подключен к входу АЦП 6, выход которого соединен с входом адаптивного корректора 10 уровня сигнала, первый выход которого соединен с первым входом банка 8 согласованных фильтров с управлением от корректора частоты и фазы, а второй выход адаптивного корректора 10 уровня сигнала параллельно соединен с блоком 11 отслеживания частоты и фазы сигнала и когерентным демодулятором 7 сигнала. Выход блока 11 отслеживания частоты и фазы сигнала соединен со вторым входом банка 8 согласованных фильтров с управлением от корректора частоты и фазы. Выход банка 8 согласованных фильтров с управлением от корректора частоты и фазы соединен с входом дискриминатора 9 синхронизации. Выход дискриминатора 9 синхронизации функционально соединен со вторым входом когерентного демодулятора 7 сигнала. Выход когерентного демодулятора 7 сигнала соединен с входом банка 12 полосовых низкочастотных фильтров. Выход банка 12 полосовых низкочастотных фильтров соединен с входом дискриминатора 13 данных, выход дискриминатора 13 данных соединен с модулем 5 интерфейса Ethernet. Элементы устройства приема в гидроакустической связи для подводной навигации размещены в герметичном корпусе 1, при этом гидроакустическая антенна 2 жестко соединена с корпусом 1. The hydroacoustic communication receiving device for underwater navigation comprises a sealed enclosure 1, a hydroacoustic antenna 2, an input amplifier 3, a digital signal processing board 4 (DSP board) and an Ethernet interface module 5, which are electrically interconnected. The DSP board 4 contains an analog-to-digital converter 6 (ADC), a coherent signal demodulator 7, a bank of 8 matched filters controlled by a frequency and phase corrector, and a synchronization discriminator 9, which are functionally interconnected. The DSP board 4 is based on a programmable logic integrated circuit (FPGA). The DSP board 4 is additionally equipped with an adaptive signal level corrector 10, a block 11 for monitoring the frequency and phase of the signal, a bank of 12 low-pass bandpass filters and a data discriminator 13. The output of the input amplifier 3 is connected to the input of the ADC 6, the output of which is connected to the input of the adaptive corrector 10 of the signal level, the first output of which is connected to the first input of the bank 8 of matched filters controlled by the frequency and phase corrector, and the second output of the adaptive corrector 10 of the signal level is connected in parallel with block 11 tracking the frequency and phase of the signal and a coherent signal demodulator 7. The output of the unit 11 for monitoring the frequency and phase of the signal is connected to the second input of the bank 8 of matched filters controlled by the frequency and phase corrector. The output of the bank 8 matched filters controlled by the frequency and phase corrector is connected to the input of the synchronization discriminator 9. The output of the synchronization discriminator 9 is functionally connected to the second input of the coherent signal demodulator 7. The output of the coherent signal demodulator 7 is connected to the input of the bank 12 of the bandpass low-pass filters. The output of the bank 12 bandpass low-pass filters is connected to the input of the discriminator 13 data, the output of the discriminator 13 data is connected to the module 5 of the Ethernet interface. The elements of the receiving device in sonar communication for underwater navigation are housed in an airtight housing 1, while the sonar antenna 2 is rigidly connected to the housing 1.

Устройство приема в гидроакустической связи для подводной навигации работает следующим образом.The receiving device in sonar communication for underwater navigation works as follows.

Режим приема сигнала.Signal reception mode.

Прием сигнала производится на гидроакустическую антенну 2 с последующими операциями полосовой фильтрации и усиления сигнала с коэффициентом до 5000. Далее сигнал поступает на АЦП 6 платы 4 ЦОС, где выполняется оценка уровня сигнала и адаптивное управление его амплитудой. На этом этапе с помощью блока 11 отслеживания частоты и фазы сигнала производится также оценка набега фазы в сигнале для последующей параллельной коррекции доплеровских сдвигов при выполнении процедуры согласованной фильтрации сигналов синхронизации и данных. После этапа адаптивной коррекции амплитуды и оценки фазы сигнал поступает на банк 8 согласованных фильтров с управлением от корректора частоты и фазы, где параллельно с процедурой корреляции выполняется фазовая адаптация коэффициентов согласованного фильтра под изменения во входном сигнале. Далее на выходе банка 8 согласованных фильтров с управлением от корректора частоты и фазы с помощью дискриминатора 9 синхронизации выполняется запуск системы синхронизации для приема сигнала данных. При поступлении сигнала данных на адаптивный корректор 10 уровня сигнала по выработанному сигналу дискриминатора 9 синхронизации выполняется процедура когерентной демодуляции высокочастотного сигнала с последующей низкочастотной фильтрацией в когерентном демодуляторе 7 сигнала данных. Частота и фаза опорного генератора когерентного демодулятора 7 сигнала данных с помощью фазовой автоподстройки частоты (ФАПЧ) управляется синхронно с поступающим сигналом. После когерентной демодуляции и низкочастотной фильтрации многочастотный сигнал данных поступает в банк 12 полосовых низкочастотных фильтров, на выходе которых формируются отклики соответствующие передаваемым данным, и обрабатываемые на дискриминаторе 13 данных. На выходе дискриминатора 13 данных формируется параллельный пакет данных с последующим параллельно-последовательным преобразованием и форматированием под Ethernet протокол в модуле 5 интерфейса Ethernet. The signal is received at the sonar antenna 2 with subsequent bandpass filtering and signal amplification operations with a coefficient of up to 5000. Next, the signal is fed to the ADC 6 of the DSP board 4, where the signal level is estimated and adaptive amplitude control is performed. At this stage, using the block 11 for monitoring the frequency and phase of the signal, the phase incursion in the signal is also estimated for subsequent parallel correction of Doppler shifts when performing the procedure for coordinated filtering of synchronization signals and data. After the stage of adaptive amplitude correction and phase estimation, the signal is fed to a bank of 8 matched filters controlled by the frequency and phase corrector, where, in parallel with the correlation procedure, phase adaptation of the matched filter coefficients to changes in the input signal is performed. Next, at the output of bank 8 of matched filters controlled by the frequency and phase corrector, the synchronization discriminator 9 is launched to receive the data signal using the synchronization discriminator 9. When the data signal arrives at the adaptive signal level corrector 10 according to the generated signal of the synchronization discriminator 9, the procedure of coherent demodulation of the high-frequency signal is performed, followed by low-pass filtering in the coherent demodulator 7 of the data signal. The frequency and phase of the reference generator of the coherent demodulator 7 data signal using phase-locked loop (PLL) is controlled synchronously with the incoming signal. After coherent demodulation and low-pass filtering, the multi-frequency data signal enters the bank of 12 bandpass low-pass filters, at the output of which responses corresponding to the transmitted data are generated, and processed on the data discriminator 13. At the output of the data discriminator 13, a parallel data packet is formed with subsequent parallel-serial conversion and formatting for the Ethernet protocol in module 5 of the Ethernet interface.

Устройство приема в гидроакустической связи для подводной навигации обеспечивает повышение качества связи (экспериментально подтвержденная вероятность ошибки приема цифровых сообщений до 10-5 при скорости информационного обмена до 1 кбит/с на дистанции 3 км, центральная рабочая частота 28 кГц) и навигационной точности (экспериментально подтвержденная точность позиционирования составляет +- 2 см для дистанции 500 м в статичном положении узлов, и +- 30 см для мобильных узлов на дистанции до 500 м) для мобильных подводных узлов за счет повышения помехоустойчивости приемной системы, а также оптимальной совокупности электрических блоков в тракте цифровой сигнальной обработки (выполнена на базе ПЛИС), позволяющих работать одинаково эффективно в широком частотном диапазоне. The receiver in hydroacoustic communication for underwater navigation provides improved communication quality (experimentally confirmed probability of digital message reception errors of up to 10 -5 at information exchange speeds of up to 1 kbit / s at a distance of 3 km, central operating frequency of 28 kHz) and navigation accuracy (experimentally confirmed positioning accuracy is + - 2 cm for a distance of 500 m in a static position of the nodes, and + - 30 cm for mobile nodes at a distance of up to 500 m) for mobile submarine nodes by increasing the noise immunity of the receiving system, as well as the optimal combination of electrical units in the digital path signal processing (made on the basis of FPGA), allowing to work equally efficiently in a wide frequency range.

Claims (1)

Устройство приема в гидроакустической связи для подводной навигации, содержащее расположенные в герметичном корпусе входной усилитель, вход которого является входом подключения к гидроакустической антенне, а выход соединен с платой цифровой обработки сигналов (ЦОС), на которой расположены аналого-цифровой преобразователь, вход которого является входом платы ЦОС, дискриминатор синхронизации, выход которого соединен с когерентным демодулятором сигнала данных, отличающееся тем, что плата ЦОС выполнена на базе программируемой логической интегральной схемы (ПЛИС) и дополнительно снабжена адаптивным корректором уровня сигнала, блоком отслеживания частоты и фазы сигнала, банком полосовых низкочастотных фильтров и дискриминатором данных, при этом выход входного усилителя подключен к входу АЦП, выход которого соединен с входом адаптивного корректора уровня сигнала, первый выход которого соединен с первым входом банка согласованных фильтров с управлением от корректора частоты и фазы, а второй выход адаптивного корректора уровня сигнала соединен с блоком отслеживания частоты и фазы сигнала и когерентным демодулятором сигнала, выход блока отслеживания частоты и фазы сигнала соединен со вторым входом банка согласованных фильтров с управлением от корректора частоты и фазы, выход которого соединен с входом дискриминатора синхронизации, выход когерентного демодулятора сигнала через банк полосовых низкочастотных фильтров соединен с входом дискриминатора данных, выход которого является выходом подключения устройства к интерфейсу Ethernet.A receiving device in hydroacoustic communication for underwater navigation, comprising an input amplifier located in a sealed enclosure, the input of which is an input to the connection to a hydroacoustic antenna, and the output is connected to a digital signal processing board (DSP), on which an analog-to-digital converter is located, the input of which is an input DSP board, synchronization discriminator, the output of which is connected to a coherent demodulator of a data signal, characterized in that the DSP board is made on the basis of a programmable logic integrated circuit (FPGA) and is additionally equipped with an adaptive signal level corrector, a frequency and phase signal tracking unit, a bank of bandpass low-pass filters and a data discriminator, while the output of the input amplifier is connected to the ADC input, the output of which is connected to the input of the adaptive signal level corrector, the first output of which is connected to the first input of the bank of matched filters controlled by the frequency and phase corrector, and the second the adaptive signal level corrector stroke is connected to the frequency and phase signal tracking unit and the coherent signal demodulator, the output of the signal and frequency phase monitoring unit is connected to the second input of the matched filter bank controlled by the frequency and phase corrector, the output of which is connected to the input of the synchronization discriminator, the output is coherent a signal demodulator through a bank of bandpass low-pass filters is connected to the input of the data discriminator, the output of which is the output of connecting the device to the Ethernet interface.
RU2019141775U 2019-12-16 2019-12-16 Acoustic communication device for underwater navigation RU198284U1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2019141775U RU198284U1 (en) 2019-12-16 2019-12-16 Acoustic communication device for underwater navigation

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2019141775U RU198284U1 (en) 2019-12-16 2019-12-16 Acoustic communication device for underwater navigation

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU198284U1 true RU198284U1 (en) 2020-06-30

Family

ID=71510706

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2019141775U RU198284U1 (en) 2019-12-16 2019-12-16 Acoustic communication device for underwater navigation

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU198284U1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2811961C1 (en) * 2023-05-18 2024-01-19 Акционерное общество "Концерн "Центральный научно-исследовательский институт" Электроприбор" Test method for hydroacoustic communication systems

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2007A (en) * 1841-03-16 Improvement in the mode of harvesting grain
RU2218666C2 (en) * 2001-10-15 2003-12-10 Федеральное государственное унитарное предприятие "Пензенский научно-исследовательский электротехнический институт" Digital modem
US20070025185A1 (en) * 2005-04-27 2007-02-01 Green Maurice D Underwater geopositioning methods and apparatus
RU2314646C1 (en) * 2006-04-10 2008-01-10 Войсковая часть 35533 Time discriminator of clock synchronization device
RU144309U1 (en) * 2013-12-09 2014-08-20 Федеральное Государственное Унитарное Предприятие Ордена Трудового Красного Знамени Научно-Исследовательский Институт Радио (Фгуп Ниир) CHANNEL-FORMING EQUIPMENT

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2007A (en) * 1841-03-16 Improvement in the mode of harvesting grain
RU2218666C2 (en) * 2001-10-15 2003-12-10 Федеральное государственное унитарное предприятие "Пензенский научно-исследовательский электротехнический институт" Digital modem
US20070025185A1 (en) * 2005-04-27 2007-02-01 Green Maurice D Underwater geopositioning methods and apparatus
WO2007084164A2 (en) * 2005-04-27 2007-07-26 Teledyne Benthos, Inc. Underwater geopositioning methods and apparatus
RU2314646C1 (en) * 2006-04-10 2008-01-10 Войсковая часть 35533 Time discriminator of clock synchronization device
RU144309U1 (en) * 2013-12-09 2014-08-20 Федеральное Государственное Унитарное Предприятие Ордена Трудового Красного Знамени Научно-Исследовательский Институт Радио (Фгуп Ниир) CHANNEL-FORMING EQUIPMENT

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
A, 01.02.2007. *

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2811961C1 (en) * 2023-05-18 2024-01-19 Акционерное общество "Концерн "Центральный научно-исследовательский институт" Электроприбор" Test method for hydroacoustic communication systems

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Sharif et al. A computationally efficient Doppler compensation system for underwater acoustic communications
Istepanian et al. Underwater acoustic digital signal processing and communication systems
Stojanovic Recent advances in high-speed underwater acoustic communications
CN109921811B (en) Underwater acoustic communication method
Qiao et al. Full-duplex, multi-user and parameter reconfigurable underwater acoustic communication modem
US20210336821A1 (en) Chaotic shape-forming and matched filter-based wireless communication method
Stojanovic High-speed underwater acoustic communications
Steinmetz et al. Taking LoRa for a dive: CSS for low-power acoustic underwater communication
RU198284U1 (en) Acoustic communication device for underwater navigation
Hsieh et al. Full-duplex underwater acoustic communications via self-interference cancellation in space
Yan et al. Design of an embedded communication system for underwater asynchronous localization
CN104393912B (en) A kind of ground-to-air wideband communication system and its method for unmanned plane
Rodionov et al. Long-range underwater acoustic navigation and communication system
Beaujean et al. HERMES—A high bit-rate underwater acoustic modem operating at high frequencies for ports and shallow water applications
CN104363041A (en) System and method for remote measurement, remote control and data transmission of unmanned aerial vehicle
Saiko et al. Increasing noise immunity between LEO satellite radio channels
Rodionov et al. Orthogonal frequency-pulsed frequency-division multiplexing in underwater communications systems
CN103428131A (en) Method for calculating dc components and judgment threshold in DMR communication
Wolff et al. Bitwise ranging through underwater acoustic communication with frequency hopped FSK utilizing the Goertzel algorithm
CN104393908B (en) A kind of method for unmanned plane remote measurement, remote control and Data transfer system
Corregidor et al. Analysis and initial design of bidirectional acoustic tag modulation schemes and communication protocol
RU2619766C1 (en) Method of data transmission
Steinmetz et al. Doppler shift and SFO robust synchronization for LoRa-like acoustic underwater communication
RU154283U1 (en) WIRELESS COMMUNICATION DEVICE, ALLOWING TO TRANSMIT AND RECEIVE INFORMATION IN ONE FREQUENCY BAND
Sharif et al. Doppler compensation for underwater acoustic communications

Legal Events

Date Code Title Description
MM9K Utility model has become invalid (non-payment of fees)

Effective date: 20200628