RU2154841C1 - Technique for detection of underwater target in guarded water area - Google Patents
Technique for detection of underwater target in guarded water area Download PDFInfo
- Publication number
- RU2154841C1 RU2154841C1 RU99120846/09A RU99120846A RU2154841C1 RU 2154841 C1 RU2154841 C1 RU 2154841C1 RU 99120846/09 A RU99120846/09 A RU 99120846/09A RU 99120846 A RU99120846 A RU 99120846A RU 2154841 C1 RU2154841 C1 RU 2154841C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- target
- laser radiation
- water
- acoustic waves
- additional
- Prior art date
Links
Abstract
Description
Изобретение относится к области гидроакустики и может быть использовано для обнаружения и сопровождения подводной цели в охраняемой морской акватории. The invention relates to the field of hydroacoustics and can be used to detect and track an underwater target in a protected marine area.
Известен способ того же назначения, согласно которому в охраняемой акватории сбрасывают с надводного средства (корабля или самолета) взрывной подводный заряд. Акустические волны, получаемые при взрыве заряда, детектируются гидроакустическим детектором (гидрофоном). И по результатам детектирования судят о наличии подводной цели в охраняемой акватории [1]. There is a known method of the same purpose, according to which an explosive underwater charge is dropped from a surface vehicle (ship or aircraft) in a protected area. Acoustic waves generated by a charge explosion are detected by a sonar detector (hydrophone). And according to the results of detection, they judge the presence of an underwater target in a protected area [1].
Недостатком известного способа является отсутствие возможности определения точных координат цели и ее сопровождения, а также отсутствие скрытности обнаружения цели. The disadvantage of this method is the inability to determine the exact coordinates of the target and its tracking, as well as the lack of stealth detection of the target.
Известен способ обнаружения цели в охраняемой акватории, заключающийся в облучении водной поверхности с надводного средства (например, вертолета) модулированным лазерным излучением на длине волны (9 - 11) мкм, полностью поглощаемым поверхностными слоями воды, и детектировании с помощью гидроакустических приемников акустических волн, возбуждаемых в воде ее нагретой зоной, по результатам которого судят о наличии или отсутствии цели в охраняемой акватории [2]. A known method for detecting targets in a protected area, which consists in irradiating the water surface with a surface vehicle (for example, a helicopter) with modulated laser radiation at a wavelength (9 - 11) μm, completely absorbed by the surface layers of water, and detecting acoustic waves excited by hydroacoustic receivers in water by its heated zone, according to the results of which they judge the presence or absence of a target in a protected area [2].
Данный способ принят за прототип. This method is adopted as a prototype.
Недостатком прототипа является невысокая точность определения координат цели и трудности в ее сопровождении. The disadvantage of the prototype is the low accuracy of determining the coordinates of the target and the difficulties in its maintenance.
Техническим результатом, получаемым от внедрения изобретения является устранение недостатков прототипа, т.е. повышение точности определения координат цели и ее сопровождение. The technical result obtained from the implementation of the invention is to eliminate the disadvantages of the prototype, i.e. improving the accuracy of determining the coordinates of the target and its support.
Данный технический результат достигают за счет того, что в известном способе обнаружения подводной цели в охраняемой акватории, заключающемся в облучении водной поверхности с надводного средства модулированным лазерным излучением с длиной волны (9 - 11) мкм и детектировании с помощью гидроакустических приемников акустических волн, возбуждаемых в воде ее нагретой поверхностной зоной, по результатам которого судят о наличии или отсутствии цели в охраняемой акватории, после обнаружения цели в охраняемой акватории водную поверхность последней облучают над предполагаемым местом расположения цели дополнительным модулированным лазерным излучением с длиной волны (0,6 - 1,1) мкм и детектируют акустические волны, возбуждаемые нагретой поверхностью облученной цели, теми же или дополнительными гидроакустическими приемниками, и по результатам совместного детектирования акустических волн, отраженных от цели и возбуждаемых ее поверхностью в результате лазерных облучений на различных длинах волн уточняют место расположения цели. This technical result is achieved due to the fact that in the known method of detecting an underwater target in a protected area, which consists in irradiating the water surface with a surface vehicle with modulated laser radiation with a wavelength of (9 - 11) microns and detecting acoustic waves excited in water with its heated surface zone, according to the results of which they judge the presence or absence of a target in a protected area, after detecting a target in a protected area, the water surface after it is irradiated above the intended target location with additional modulated laser radiation with a wavelength of (0.6 - 1.1) μm and acoustic waves are detected that are excited by the heated surface of the irradiated target, with the same or additional hydroacoustic receivers, and based on the results of joint detection of acoustic waves, reflected from the target and excited by its surface as a result of laser irradiation at different wavelengths, specify the location of the target.
Законы модуляции основного и дополнительного лазерных излучений могут совпадать или различаться. The laws of modulation of the primary and secondary laser radiation can be the same or different.
В последнем случае по разности времен прихода акустических волн к гидроакустическим приемникам определяют глубину нахождения цели. In the latter case, the depth of the target is determined by the difference in the times of arrival of acoustic waves to sonar receivers.
Сканирование лазерного луча с длиной волны (0,6 - 1,1) мкм позволяет осуществить сопровождение цели. Scanning a laser beam with a wavelength of (0.6 - 1.1) μm allows target tracking.
Дополнительное лазерное излучение получают с помощью рубинового или неодимового лазеров, соответственно с длинами волн 0,69 и 1,06 мкм. Additional laser radiation is obtained using ruby or neodymium lasers, respectively, with wavelengths of 0.69 and 1.06 μm.
В качестве гидроакустических приемников можно использовать гидрофоны, закрепленные на буях, сбрасываемых на водную поверхность с надводного плавсредства. As hydroacoustic receivers, you can use hydrophones mounted on buoys discharged to the water surface from a surface craft.
Изобретение поясняется чертежом, на котором представлена схема реализации способа. The invention is illustrated in the drawing, which shows a diagram of the implementation of the method.
Для реализации способа имеется надводное плавсредство 1, например, вертолет, с приемопередачей радиоантенной 2 и лазерной системой (на чертеже не показана), включающей в себя два лазера на длинах волн 10,6 мкм и 1,06 мкм соответственно на углекислом газе и рубине, фокусирующие системы для каждого из лазеров, модуляторы, сканаторы и оптические детекторы. Подобные лазерные системы для облучения объектов хорошо известны в научно - технической литературе и из прототипа [2], поэтому их описание не приводится. To implement the method, there is a surface craft 1, for example, a helicopter, with a radio antenna transceiver 2 and a laser system (not shown in the drawing), which includes two lasers at a wavelength of 10.6 μm and 1.06 μm, respectively, on carbon dioxide and ruby, focusing systems for each of the lasers, modulators, scanners and optical detectors. Such laser systems for irradiating objects are well known in the scientific and technical literature and from the prototype [2], therefore, their description is not given.
Имеются также гидроакустические приемники в виде гидрофонов 3, 4, 5. There are also hydroacoustic receivers in the form of hydrophones 3, 4, 5.
Гидрофоны 3, 4 могут быть закреплены на буях 6, 7 с передающими радиоантеннами 8, 9, а гидрофон 5, закреплен на дне 10 охраняемой акватории 11 с помощью якорного устройства 12. Hydrophones 3, 4 can be fixed on buoys 6, 7 with transmitting radio antennas 8, 9, and hydrophone 5 is fixed on the bottom 10 of the protected water area 11 using the anchor device 12.
Принимаемые сигналы с гидрофонов 3, 4 могут передаваться по радиоканалу в береговой пункт 13 обработки сигналов, снабженного радиопередающей антенной 14. Received signals from hydrophones 3, 4 can be transmitted over the air to a coastal signal processing point 13 equipped with a radio transmitting antenna 14.
С гидрофона 5 принимаемые акустические сигналы могут передаваться по кабелю 15 в тот же береговой пункт 13 обработки сигналов. From the hydrophone 5, the received acoustic signals can be transmitted via cable 15 to the same coastal signal processing point 13.
Береговой пункт обработки сигналов может быть выполнен на базе процессора с дисплеем как в прототипе [2]. The coastal signal processing point can be performed on the basis of a processor with a display as in the prototype [2].
Способ обнаружения подводной цели в охраняемой акватории реализуется следующем образом. A method for detecting an underwater target in a protected area is implemented as follows.
С вертолета 1 на поверхность акватории 11 сбрасываются буи 6, 7 с гидрофонами 3, 4 и передающими радиоантеннами 8, 9. При этом на дне 10 охраняемой акватории 11 могут быть закреплены на якорных устройствах 12 дополнительные гидрофоны 5. From helicopter 1, buoys 6, 7 with hydrophones 3, 4 and transmitting radio antennas 8, 9 are dropped onto the surface of the water area 11. At the same time, additional hydrophones 5 can be mounted on anchor devices 12 at the bottom 10 of the protected water area 11.
Количество гидрофонов 3, 4, 5 диктуется размерами контролируемой акватории 11 и необходимой точностью обнаружения и сопровождения цели, обозначенной на чертеже позицией 16. The number of hydrophones 3, 4, 5 is dictated by the size of the controlled water area 11 and the necessary accuracy of detection and tracking of the target, indicated in the drawing by 16.
С помощью лазерной системы поверхность акватории 11 облучается модулированным лазерным излучением 17 на длине волны 10,6 мкм. (Например, лазерное излучение следует с частотой импульсов f1). На длине волны 10,6 мкм вода обладает металлической непрозрачностью для лазерного излучения [3], которое вызывает нагрев ее поверхностных слоев.Using a laser system, the surface of the water area 11 is irradiated with modulated laser radiation 17 at a wavelength of 10.6 μm. (For example, laser radiation follows with a pulse frequency f 1 ). At a wavelength of 10.6 μm, water has a metallic opacity for laser radiation [3], which causes heating of its surface layers.
Нагретая поверхностная зона 18 становится источником акустических волн 19 (на чертеже пунктирная линия), которые попадая на цель 16 отражаются от нее. А отраженные от цели волны 20 принимаются гидрофонами 3,4. The heated surface zone 18 becomes a source of acoustic waves 19 (dashed line in the drawing), which, when hit on target 16, are reflected from it. And the waves 20 reflected from the target are received by hydrophones 3,4.
Сигналы с гидрофонов после предварительной обработки передаются по радиоканалу в береговой пункт 13 обработки сигналов. The signals from the hydrophones after preliminary processing are transmitted over the air to the coastal point 13 signal processing.
С берегового пункта 13 также по радиоканалу на вертолет 1 поступает команда о включении дополнительного лазерного излучения 21 на длине волны 1,06 мкм, на которой лазерное излучение поглощается водой лишь частично [4]. Поэтому оно достигает цели 16 и нагревает ее поверхность в зоне 22. From the coastal point 13, also via radio channel, the helicopter 1 receives a command to turn on additional laser radiation 21 at a wavelength of 1.06 μm, at which the laser radiation is only partially absorbed by water [4]. Therefore, it reaches goal 16 and heats its surface in zone 22.
Лазерное излучение на длине волны 1,06 мкм может быть модулировано по импульсному закону на частоте f1 или f2, не равной f1.Laser radiation at a wavelength of 1.06 μm can be modulated by the pulse law at a frequency f 1 or f 2 not equal to f 1 .
Акустические волны 23 (на чертеже сплошная линия) также будут модулированы по тому же закону что лазерное излучение. Acoustic waves 23 (solid line in the drawing) will also be modulated according to the same law as laser radiation.
Если законы модуляции акустических волн 20, 23 будут различны, то по разности времен прихода их к гидрофонам 3 или 4, легко определить глубину залегания цели 16, (поскольку волны проходят различный путь в воде, равный глубине залегания цели). По доплеровской частоте обычным способом определяют скорость движения цели. При этом можно дополнительно использовать информацию с гидрофона 5. If the laws of modulation of acoustic waves 20, 23 are different, then by the difference in the times of their arrival at hydrophones 3 or 4, it is easy to determine the depth of the target 16 (since the waves travel a different path in the water, equal to the depth of the target). Doppler frequency in the usual way determine the speed of the target. In this case, you can additionally use information from the hydrophone 5.
Береговой пункт 13 обработки позволяет на основе полученной информации определить не только координаты цели 16 и скорость, но и направление ее движения. Эта информация по радиоканалу передается на вертолет 1, который осуществляет сопровождение цели путем периодического облучения ее поверхности дополнительным лазерным излучением 21. The coastal processing point 13 allows, based on the information received, to determine not only the coordinates of the target 16 and speed, but also the direction of its movement. This information is transmitted via a radio channel to a helicopter 1, which provides target tracking by periodically irradiating its surface with additional laser radiation 21.
Если глубина залегания цели 16 будет такой, что энергии лазерного импульса на длине волны 1,06 мкм будет не хватать для достижения цели, переходят на работу рубинового лазера на длине волны 0,69 мкм. На этой длине волны коэффициент поглощения воды значительно меньше [4], что позволяет достигать глубин в сотни метров. If the depth of the target 16 is such that the energy of the laser pulse at a wavelength of 1.06 μm is not enough to achieve the goal, switch to the ruby laser at a wavelength of 0.69 μm. At this wavelength, the water absorption coefficient is much smaller [4], which allows reaching depths of hundreds of meters.
Поскольку уровень давления акустических волн 20, 23 можно сделать ниже уровня морских шумов, то обнаружение и сопровождение цели будет осуществляться скрытно. А известные законы модуляции волн позволяют тем не менее их выделять на уровне морских шумов. Since the pressure level of the acoustic waves 20, 23 can be made lower than the level of sea noise, the detection and tracking of the target will be carried out covertly. And the well-known laws of wave modulation nevertheless allow them to be distinguished at the level of sea noise.
По сравнению с прототипом появляется возможность точного определения глубины залегания цели, ее скорости и направления движения, а это позволяет в свою очередь осуществлять сопровождение цели, чем достигается поставленный технический результат. Compared with the prototype, it becomes possible to accurately determine the depth of the target, its speed and direction of movement, and this in turn allows tracking the target, thereby achieving the technical result.
Источники информации
1. P. Дж. Урик. Основы гидроакустики. - Л.: Судостроение, 1978, с. 26, 27.Sources of information
1. P. J. Urik. Basics of sonar. - L .: Shipbuilding, 1978, p. 26, 27.
2. Патент США N 5646907, кл. 367 - 93 (G 01 S 15/00), 1997 - прототип. 2. US patent N 5646907, CL. 367 - 93 (G 01 S 15/00), 1997 - prototype.
3. А. М. Трохан, В.А.Белогольский, Ю.Н.Власов. О поверхностном кипении жидкости. Доклады АН СССР, 1971, 196, N 5, с. 1069-1071. 3. A. M. Trokhan, V. A. Belogolsky, and Yu. N. Vlasov. On the surface boiling of a liquid. Doklady AN SSSR, 1971, 196, N 5, p. 1069-1071.
4. Ю. Н. Власов и др. Оптический визуальный метод исследования течений жидкости. Теплофизика высоких температур, 1972, 10, N5, 1135-1137. 4. Yu. N. Vlasov et al. Optical visual method for studying fluid flows. Thermophysics of high temperatures, 1972, 10, N5, 1135-1137.
Claims (7)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU99120846/09A RU2154841C1 (en) | 1999-09-30 | 1999-09-30 | Technique for detection of underwater target in guarded water area |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU99120846/09A RU2154841C1 (en) | 1999-09-30 | 1999-09-30 | Technique for detection of underwater target in guarded water area |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2154841C1 true RU2154841C1 (en) | 2000-08-20 |
Family
ID=20225445
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU99120846/09A RU2154841C1 (en) | 1999-09-30 | 1999-09-30 | Technique for detection of underwater target in guarded water area |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2154841C1 (en) |
-
1999
- 1999-09-30 RU RU99120846/09A patent/RU2154841C1/en not_active IP Right Cessation
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
Урик Р. Дж. Основы гидроакустически. - Л.: Судостроение, 1978, с.26-27. * |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US8228760B2 (en) | Airborne laser-acoustic mine detection system | |
US5646907A (en) | Method and system for detecting objects at or below the water's surface | |
US4991149A (en) | Underwater object detection system | |
US7301851B1 (en) | Underway hull survey system | |
JP5955458B2 (en) | Laser radar equipment | |
JPH07229963A (en) | Method for track detection | |
US4050819A (en) | Undersea ranging-communications from altitude via laser | |
CN109507683A (en) | The laser acquisition method and device of the airborne shallow water depth of water | |
CN210864039U (en) | Underwater target detection system based on laser acoustic scanning mode | |
KR20090009726A (en) | Method for passively determining at least distance to and the position of a sound-emitting traget and sonar system | |
USH1231H (en) | Antiship torpedo defense system | |
CN113466869A (en) | Underwater target detection method based on laser induced sound | |
RU2154842C1 (en) | Technique for detection and identification of underwater target | |
US7679999B2 (en) | Marine acoustic sensor assembly | |
RU2125278C1 (en) | Method measuring distance to controlled object ( its versions ) | |
US6552336B1 (en) | Non-invasive, opto-acoustic water current measurement system and method | |
RU2154841C1 (en) | Technique for detection of underwater target in guarded water area | |
US5161125A (en) | Radiation selective system for target range and imaging readout | |
US3501639A (en) | Submarine detection | |
US6317388B1 (en) | Thermoacoustic bi-static sonar system | |
RU2150123C1 (en) | Method for detection of intrusion of underwater object into monitored region of natural pool | |
RU2176401C1 (en) | Method for underwater target identification and detection in guarded water area | |
RU2522168C2 (en) | Device for receipt of on-line data on underwater situation in global ocean | |
RU2167500C1 (en) | Method for measurement of noise parameters of floating material by means of laser hydrophone | |
KR101797442B1 (en) | 2MHz Side Scan Sonar for Resolution Enhancement and Operation Method thereof |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20041001 |