RU2013129367A - Гидроакустический комплекс для обнаружения движущегося заглубленного источника звука и измерения его координат в мелком море - Google Patents

Abstract

Гидроакустический измерительный комплекс, содержащий N акустических комбинированных приемников, 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, вход которого соединен с выходом оптического ресивера, и устройство доступа к цифровым сетям передачи данных, отличающийся тем, что в измерительном комплексе посредством N акустических комбинированных приемников образуются две донные вертикально ориентированные эквидистантные антенны, в каждой из которых число элементов равно N/2, локальные координатные системы всех акустических комбинированных приемников совмещены, расстояние между вертикальными антеннами l>λ, где λ- длина волны на нижней частоте рабочего диапазона шумоизлучения источника звука, расстояние между акустическими комбинированными приемниками равно заданной погрешности определения вертикальной координаты (горизонта) источника звука Δz, а число приемников в каждой антенне N/2-h/Δz, h=z-z, z, zнижний и верхний горизонты вероятного нахождения источника звука, образующие коридор обнаружения, в систему сбора, обработки и отображения информации дополнительно введены N-канальный блок вычисления вертикальной компоненты вектора интен

Claims (1)

1. Гидроакустический измерительный комплекс, содержащий N акустических комбинированных приемников, 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, вход которого соединен с выходом оптического ресивера, и устройство доступа к цифровым сетям передачи данных, отличающийся тем, что в измерительном комплексе посредством N акустических комбинированных приемников образуются две донные вертикально ориентированные эквидистантные антенны, в каждой из которых число элементов равно N/2, локальные координатные системы всех акустических комбинированных приемников совмещены, расстояние между вертикальными антеннами l>λ_н, где λ_н - длина волны на нижней частоте рабочего диапазона шумоизлучения источника звука, расстояние между акустическими комбинированными приемниками равно заданной погрешности определения вертикальной координаты (горизонта) источника звука Δz, а число приемников в каждой антенне N/2-h₁₂/Δz, h₁₂=z₁-z₂, z₁, z₂ нижний и верхний горизонты вероятного нахождения источника звука, образующие коридор обнаружения, в систему сбора, обработки и отображения информации дополнительно введены N-канальный блок вычисления вертикальной компоненты вектора интенсивности, вход которого соединен с выходом блока сбора, обработки и отображения информации, блок определения максимума вертикальной компоненты вектора интенсивности, вход которого соединен с выходом N-канального блока вычисления вертикальной компоненты вектора интенсивности, а выход соединен с первым входом устройства доступа к цифровым сетям передачи данных, N-канальный блок вычисления горизонтальных компонент вектора интенсивности, вход которого соединен с выходом блока сбора, обработки и отображения информации, N-канальный блок вычисления азимутальных углов, вход которого соединен с первым выходом N-канального блока вычисления горизонтальных компонент вектора интенсивности, блок вычисления усредненных азимутальных углов, первый вход которого соединен с выходом N-канального блока вычисления азимутальных углов, второй вход соединен со вторым выходом N-канального блока вычисления горизонтальных компонент вектора интенсивности, блок вычисления горизонтальных координат источника звука, вход которого соединен с выходом блока вычисления усредненных азимутальных углов, а выход соединен со вторым входом устройства доступа к цифровым сетям передачи данных, N/2-канальный вычислитель взаимного спектра, входы которого соединены с выходами N-канального блока вычисления вертикальной компоненты вектора интенсивности, N/2-канальный вычислитель взаимной корреляционной функции, входы которого соединены с выходами N/2-канального вычислителя взаимного спектра, сумматор, вход которого соединен с выходами N/2-канального вычислителя взаимной корреляционной функции, блок измерения максимума взаимной корреляционной функции, вход которого соединен с выходом сумматора, блок нормирования взаимной корреляционной функции, входы которого соединены с выходами сумматора и блока измерения максимума взаимной корреляционной функции, блок вычисления ширины основного лепестка нормированной взаимной корреляционной функции на уровнях от 0,1 до 0,8 от максимального значения с шагом 0,1, вход которого соединен с выходом блока нормирования взаимной корреляционной функции, вычислитель отношения предыдущего измерения к последующему на каждом шаге, вход которого соединен с выходом блока вычисления ширины основного лепестка нормированной взаимной корреляционной функции на уровнях от 0,1 до 0,8 от максимального значения с шагом 0,1, компаратор, первый вход которого соединен с выходом блока вычислителя отношения предыдущего измерения к последующему, блок задания расчетных значений отношений предыдущего измерения к последующему, выход которого соединен со вторым входом компаратора, блок принятия решения об обнаружении источников звука и их числе, вход которого соединен с выходом компаратора, а выход соединен с третьим входом устройства доступа к цифровым сетям передачи данных, причем усредненные азимутальные углы определяются формулами

   $$\langle {\varphi }_1\rangle {\displaystyle \sum _{n=1}^{N/2}{\varphi }_{1n}\frac{I_{x,1n}^2+I_{y,1n}^2}{I_l^2}},I_l^2={\displaystyle \sum _{n=1}^{N/2}(I_{x,\ln }^2+I_{y,\ln }^2)}$$

   

   $$\langle {\varphi }_2\rangle {\displaystyle \sum _{n=\frac{N}{2}+1}^N{\varphi }_{2n}\frac{I_{x,2n}^2+I_{y,2n}^2}{I_2^2}},I_2^2={\displaystyle \sum _{n=\frac{N}{2}+1}^N(I_{x,2n}^2+I_{y,2n}^2),{\varphi }_n=arctg\left(\frac{I_{yn}}{I_{xn}}\right)}$$

   

   где φ_n, I_xn, I_yn - азимутальный угол и горизонтальные компоненты вектора интенсивности, относящиеся к n-у акустическому комбинированному приемнику, индексы 1,2 относятся к двум вертикально ориентированным эквидистантным антеннам, горизонтальные координаты источника звука в локальной системе координат (x, y), совмещенной с локальной системой координат акустических комбинированных приемников, определяются формулами

   $$x_0=l\frac{\sin \langle {\varphi }_2\rangle \cos \langle {\varphi }_1\rangle }{\sin \left(\langle {\varphi }_2\rangle -\langle {\varphi }_1\rangle \right)},y_0=l\frac{\sin \langle {\varphi }_1\rangle \sin \langle {\varphi }_2\rangle }{\sin \left(\langle {\varphi }_2\rangle -\langle {\varphi }_1\rangle \right)}$$

   

   ;

   вертикальная координата источника звука принимается равной вертикальной координате акустического комбинированного приемника, которому соответствует максимум вертикальной компоненты вектора интенсивности, определяемый в блоке определения максимума вертикальной компоненты вектора интенсивности, а в качестве признака обнаружения движущегося источника звука и их числа принимается степень отличия измеренных значений отношения предыдущего измерения к последующему измерению ширины нормированной функции взаимной корреляции на уровнях от 0,1 до 0,8 с шагом 0,1 от расчетных значений этого отношения, вычисленных для фоновой шумовой помехи.