RU2012151735A - Способ профилирования донных отложений - Google Patents

Abstract

Способ профилирования донных отложений, включающий установку приемоизлучающей антенны профилографа на буксируемый носитель и его буксировку над дном, излучение импульсного акустического фазоманипулированного сигнала, модулируемого М-последовательностью, прием отраженного сигнала, его корреляционную обработку с копией излученного акустического фазоманипулированного сигнала и последующее графическое построение профиля донных отложений по времени задержки отраженного сигнала, отличающийся тем, что излучающая и приемная антенны профилографа устанавливаются на носителе раздельно друг от друга, причем в качестве приемной антенны используется ориентированная вдоль продольной оси носителя К-элементная приемная антенна, а усиление и корреляционную обработку принятых сигналов производят К-канальным приемным трактом, после усиления и корреляционной обработки сигналов, принятых каждым элементом К-элементной приемной антенны, для каждой посылки импульсного сигнала, излученного в момент времени t=t+pT, Т - период следования импульсов излучения профилографа, р=1, 2, 3…, из массива обработанных данных формируют Q значений комплексной амплитуды принятого сигнала S , в интервале времен прихода отраженного акустического фазоманипулированного сигнала t∈(t, t), q=l,2, Q, где,,(с,с- предварительно определенные эффективная скорость звука в воде и в донных отложениях соответственно, h - высота антенны профилографа над дном,, Δf - полоса частот акустического фазоманипулированного сигнала, H - предполагаемая глубина профилирования морского дна), из Q элементов-строк формируют матрицу из Q×(2N+1) значений комплексной амплитуды при

Claims (1)

1. Способ профилирования донных отложений, включающий установку приемоизлучающей антенны профилографа на буксируемый носитель и его буксировку над дном, излучение импульсного акустического фазоманипулированного сигнала, модулируемого М-последовательностью, прием отраженного сигнала, его корреляционную обработку с копией излученного акустического фазоманипулированного сигнала и последующее графическое построение профиля донных отложений по времени задержки отраженного сигнала, отличающийся тем, что излучающая и приемная антенны профилографа устанавливаются на носителе раздельно друг от друга, причем в качестве приемной антенны используется ориентированная вдоль продольной оси носителя К-элементная приемная антенна, а усиление и корреляционную обработку принятых сигналов производят К-канальным приемным трактом, после усиления и корреляционной обработки сигналов, принятых каждым элементом К-элементной приемной антенны, для каждой посылки импульсного сигнала, излученного в момент времени t_p=t₀+pT, Т - период следования импульсов излучения профилографа, р=1, 2, 3…, из массива обработанных данных формируют Q значений комплексной амплитуды принятого сигнала S^(k) _qp, в интервале времен прихода отраженного акустического фазоманипулированного сигнала t_q∈(t₀, t_MAX), q=l,2, Q, где $$Q=\raisebox{1ex}{$\left(t_{MAX}-t_0\right)$}\!\left/ \!\raisebox{-1ex}{$\Delta t$}\right.$$

   

   , $$t_0=\raisebox{1ex}{$2h$}\!\left/ \!\raisebox{-1ex}{$c_1$}\right.$$

   

   , $$t_{MAX}=t_0+\raisebox{1ex}{$2H$}\!\left/ \!\raisebox{-1ex}{$c_2$}\right.$$

   

   (с₁,с₂ - предварительно определенные эффективная скорость звука в воде и в донных отложениях соответственно, h - высота антенны профилографа над дном, $$\Delta t=\raisebox{1ex}{$1$}\!\left/ \!\raisebox{-1ex}{$\Delta f$}\right.$$

   

   , Δf - полоса частот акустического фазоманипулированного сигнала, H - предполагаемая глубина профилирования морского дна), из Q элементов-строк формируют матрицу из Q×(2N+1) значений комплексной амплитуды принятого сигнала S^(k) _qpn, соответствующих временам прихода t_q и временам излучения t_pn=t_p±nT q∈(1,Q); n∈(0,N), для каждого момента времени излучения t_pn и времени прихода t_q вычисляют временные задержки

   $$\Delta t_{qn}=t_0\left[\frac{1-\cos {\theta }_1}{\cos {\theta }_1}+\frac{1-\cos {\theta }_2}{\cos {\theta }_2}\frac{t_q-t_0}{t_0}\right]$$

   

   ,

   $$t_q=\frac{2h}{c_1}+\frac{2z_q}{c_2}$$

   

   , $$t_0=\frac{2h}{c_1}$$

   

   , $$\cos {\theta }_1=\sqrt{1-{\sin }^2{\theta }_1}$$

   

   , $$\cos {\theta }_2=\sqrt{1-c_{21}^2{\sin }^2{\theta }_1}$$

   

   , $$\sin {\theta }_1={\chi }_0\left[1-{\overline{z}}_q\frac{{\left(1-{\chi }_0^2\right)}^{3/2}\left(c_{12}^2-{\chi }_0^2\right)}{{\left(c_{12}^2-{\chi }_0^2\right)}^{3/2}+c_{12}^2{\overline{z}}_q{\left(1-{\chi }_0^2\right)}^{3/2}}\right]$$

   

   , $${\chi }_0=\frac{{\overline{r}}_n}{\sqrt{1+{\overline{r}}_n^2}}$$

   

   , $${\overline{r}}_n=\frac{nUT}{c_1{t}_0}$$

   

   , $${\overline{z}}_q=c_{21}\frac{t_q-t_0}{t_0}$$

   

   ,

   $$c_{12}=\frac{c_1}{c_2}$$

   

   , $$c_{21}=\frac{c_2}{c_1}$$

   

   .

   (U - предварительно определенная скорость носителя антенны профилографа, Z_q - глубина отражающего слоя), синфазно суммируют 2N+1 сигналов, сдвинутых по временной шкале на величину Δt_qn? по формуле

   $$\langle S_{qp}^{\left(k\right)}\rangle =\frac{1}{2N+1}{\displaystyle \sum _{n=0}^N{S}_{qpn}^{\left(k\right)}\left(t_p+\Delta t_{qn}\right)}$$

   

   ,

   повторяют операции временного сдвига и синфазного суммирования для всего массива данных р>N+1,q≤Q для каждого элемента приемной антенны, для каждого момента времени прихода принятых сигналов t_q и времени излучения t_p синфазно суммируют К сигналов, принятых К-элементной приемной антенной, сдвинутых по временной шкале на величину кТ, по формуле

   $$\langle S_{qp}\rangle =\frac{1}{K}{\displaystyle \sum _{k=1}^K\langle S_{qp}^{\left(k\right)}\rangle \left(t_{qp}+kT\right)}$$

   

   причем период T следования импульсов излучения, длина L отдельного элемента К-элементной приемной антенны и скорость U носителя антенны профилографа связаны соотношением L=TU.