RU2342681C2

RU2342681C2 - Method for provision of seafaring of vessels with high draught and displacement

Info

Publication number: RU2342681C2
Application number: RU2007100005/28A
Authority: RU
Inventors: Сергей Алексеевич Бахарев (RU); Сергей Алексеевич Бахарев
Original assignee: Сергей Алексеевич Бахарев
Priority date: 2007-01-09
Filing date: 2007-01-09
Publication date: 2008-12-27
Also published as: RU2007100005A

Abstract

FIELD: physics; acoustics.

SUBSTANCE: invention is related to the field of hydroacoustics and may be used in vessels with high draught and displacement (VMDD): supertanker, etc. and also on passenger vessels: liners, etc., on manned submersibles (OPA): tourist submarines, etc., for early detection of sea mammals (SM): whales, etc., icebergs and manned submersibles (MSM) of different purpose to avoid collision with them. Task solved by invention consists in early detection, identification and assessment of space coordinates of sea objects (SO): SM, icebergs and MSM by information contained in hydroacoustic high frequency (HF) pumping waves emitted in bow sectors of VMDD and diffused in obstacles of water medium: deep bubble layer (DBL), etc., in hydroacoustic low frequency (LF) waves formed in the process of SM vital activity, melting and destruction of icebergs, MSM traveling, and also in HF combination waves formed in non-uniform sea medium due to non-linear interaction of hydroacoustic HF pumping waves and LF hydroacoustic waves from SO, by relatively simple method under conditions of VMDD for provision of their seafaring safety.

EFFECT: provision of early detection, identification and assessment of space coordinates of sea objects (SO).

7 dwg

Description

Изобретение относится к области акустики, к нелинейной гидроакустике, в частности, и может быть использовано на судах с большой осадкой и водоизмещением (СБОВ): супертанкера и др., а также на пассажирских судах: лайнерах и др., на обитаемых подводных аппаратах (ОПА): туристические подводные лодки и др. для дальнего обнаружения морских млекопитающих (ММ): китов и др., айсбергов и обитаемых подводных аппаратов (ОПА) различного назначения в интересах предупреждения столкновений с ними.The invention relates to the field of acoustics, to nonlinear hydroacoustics, in particular, and can be used on ships with large draft and displacement (SBOW): supertanker, etc., as well as on passenger ships: liners, etc., on inhabited underwater vehicles (OPA) ): tourist submarines, etc. for the early detection of marine mammals (MM): whales and others, icebergs and inhabited underwater vehicles (OPA) for various purposes in the interest of preventing collisions with them.

Задача, которая решается изобретением, заключается в дальнем обнаружении, идентификации и оценке пространственных координат морских объектов (МО): ММ, айсбергов и ОПА по информации, содержащейся в гидроакустических высокочастотных (ВЧ) волнах накачки, излучаемых в носовых секторах СБОВ, рассеянных на неоднородностях водной среды:The problem that is solved by the invention is the early detection, identification and assessment of the spatial coordinates of marine objects (MO): MM, icebergs and OPA according to the information contained in the hydroacoustic high-frequency (HF) pump waves emitted in the nasal sectors of the SBU, scattered on the inhomogeneities of the water Wednesday:

глубинном пузырьковом слое (ГПС) и др., в гидроакустических низкочастотных (НЧ) волнах, формируемых в процессе жизнедеятельности ММ, таяния и разрушения айсбергов, движения ОПА, а также в ВЧ-волнах комбинационных волнах, образованных в неоднородной морской среде за счет нелинейного взаимодействия гидроакустических ВЧ-волн накачки и НЧ-гидроакустических воли от МО, относительно простым способом в условиях СБОВ для обеспечения безопасности их мореплавания.deep bubble layer (GPS), etc., in hydroacoustic low-frequency (LF) waves generated during the life of MM, melting and destruction of icebergs, the movement of OPA, as well as in HF waves of combination waves formed in an inhomogeneous marine environment due to nonlinear interaction sonar HF pump waves and LF sonar waves from the MO, a relatively simple way in the conditions of safety standards to ensure the safety of their navigation.

Известен способ обнаружения МО по их первичному гидроакустическому полю, заключающийся в приеме шумов и сигналов в звуковом (ЗД) и ультразвуковом (УЗД) диапазонах частот, их усилении, спектральном аннализе с целью выделения наиболее информативных классификационных признаков, сравнении их с эталонным сигналом и принятии решения об обнаружении МО [1, стр.342].A known method of detecting MOs by their primary sonar field, which consists in receiving noise and signals in the sound (ZD) and ultrasound (SPL) frequency ranges, their amplification, spectral analysis in order to highlight the most informative classification features, compare them with the reference signal and make decisions about the detection of MO [1, p. 342].

К недостаткам данного способа относятся:The disadvantages of this method include:

1. Незначительная (единицы км) дальность действия из-за использования ЗД и УЗД частот.1. Insignificant (units of km) range due to the use of airborne and ultrasonic frequencies.

2. Влияние зон «акустической тени», обусловленных особенностями распространения гидроакустических волн ЗД и УЗД частот в неоднородной (содержащей звукорассеивающие слои, а также слои с большим градиентом температуры и др.) морской среде.2. The influence of the “acoustic shadow” zones, due to the propagation features of the hydroacoustic waves of the ZD and UZD frequencies in an inhomogeneous (containing sound-scattering layers, as well as layers with a large temperature gradient, etc.) marine environment.

3. Низкая достоверность идентификации обнаруженных объектов из-за невозможности использования низкого звукового (НЗД) и инфразвукового (ИЗД) диапазонов частот, в которых сосредоточена основная энергия подводных шумов МО и регистрируется наибольшее количество дискретных составляющих (ДС) в их спектрах.3. The low reliability of identification of detected objects due to the impossibility of using low sound (NZD) and infrasound (IZD) frequency ranges in which the main energy of underwater noise of the MO is concentrated and the largest number of discrete components (DS) are recorded in their spectra.

4. Невозможность применения на повышенных (более 10-12 узл.) скоростях хода носителя из-за высокого уровня собственных помех.4. The inability to use at high (more than 10-12 knots.) Media speeds due to the high level of intrinsic interference.

5. Невозможность применения в условиях ОНА и неспециализированного судна из-за больших (десятки-сотни м) размеров антенн др.5. The inability to use in the conditions of SHE and a non-specialized vessel due to the large (tens to hundreds of m) sizes of antennas etc.

Известен способ обнаружения МО по их вторичному гидроакустическому полю, заключающийся в формировании и излучении в направлении объекта поиска импульсного сигнала ЗД и УЗД частот, лоцировании объекта поиска, приеме отраженного сигнала (эхо-сигнала), сравнении его с эталонным сигналом и принятие решения об обнаружении МО [1, стр.91].There is a method of detecting MOs by their secondary sonar field, which consists in generating and emitting in the direction of the search object a pulse signal of the RF and ultrasound frequencies, locating the object of search, receiving the reflected signal (echo signal), comparing it with the reference signal and deciding on the detection of MO [1, p. 91].

1. Малая дальность действия, обусловленная использованием ЗД и УЗД частот.1. The short range due to the use of AP and SPD frequencies.

2. Влияние зон «акустической тени», обусловленных особенностями распространения гидроакустических волн ЗД и УЗД частот в неоднородной морской среде.2. The influence of the zones of “acoustic shadow”, due to the peculiarities of the propagation of hydroacoustic waves of ZD and USD frequencies in an inhomogeneous marine environment.

3. Наличие «мертвых» зон, обусловленных реверберацией (послезвучанием) излученного сигнала.3. The presence of "dead" zones due to the reverb (after sound) of the emitted signal.

4. Зависимость эффективности способа от ракруса (взаимного угла) облучения МО.4. The dependence of the effectiveness of the method on rakrus (mutual angle) of the MO exposure.

5. Невозможность применения на повышенных (более 10-12 узл.) скоростях хода носителя из-за высокого уровня собственных помех.5. The inability to use at high (more than 10-12 knots.) Media speeds due to the high level of intrinsic interference.

6. Низкая достоверность идентификации обнаруженных МО из-за использовании информации, только содержащейся в эхо-сигнале.6. Low reliability of identification of detected MOs due to the use of information only contained in the echo signal.

Известен способ обнаружения источника НЧ-гидроакустических излучений, заключающийся в формировании, усилении и излучении шумового ВЧ-сигнала накачки, приеме сигналов комбинационных частот, нахождении функции корреляции между принятым сигналом накачки и задержанным случайным шумовым сигналом, формировании эквивалентной приемной антенной решетки, выделении НЧ-полезного сигнала из ВЧ-комбинационных частот, его спектральном анализе и сравнении с эталонным сигналом [2].There is a method of detecting a source of low frequency sonar radiation, which consists in generating, amplifying and emitting a high frequency noise pump noise, receiving Raman signals, finding a correlation function between a received pump signal and a delayed random noise signal, generating an equivalent receiving antenna array, and extracting low-frequency useful a signal from HF Raman frequencies, its spectral analysis and comparison with a reference signal [2].

К недостаткам данного способа относится:The disadvantages of this method include:

1. Ограниченная дальность действия из-за не использования ИЗД.1. Limited range due to not using ED.

2. Низкая достоверность идентификации обнаруженных объектов из-за невозможности использования диапазона частот ниже 35 Гц.2. Low reliability of identification of detected objects due to the inability to use the frequency range below 35 Hz.

3. Невозможность применения на повышенных (более 10-12 узл.) скоростях хода носителя из-за высокого уровня собственных помех.3. The inability to use at high (more than 10-12 knots.) Media speeds due to the high level of intrinsic interference.

4. Невозможность применения в условиях ОПА и неспециализированного судна из-за больших (десятки-сотни м.) размеров антенн др.4. The inability to use in the conditions of OPA and a non-specialized vessel due to the large (tens to hundreds of meters) antenna sizes, etc.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому относится способ, выбранный в качестве способа-прототипа, обнаружения, идентификации и оценки пространственных координат МО, заключающийся в том, что с помощью n излучателей, расположенных на одинаковом угловом расстоянии на корпусе ОПА и ориентированных вверх, вниз и в обе стороны от ОПА, излучается ВЧ-сигнал накачки на n частотах водную среду, при этом базовая частота ВЧ-сигнала накачки соответствует резонансной частоте приповерхностного пузырькового слоя (ППС), рассеянный в ППС и промодулированным по амплитуде НЧ-полезным сигналом, ВЧ-сигнал накачки принимается с помощью n приемников, расположенных на одинаковом угловом расстоянии на корпусе ОПА и ориентированных вверх, вниз и в обе стороны от ОПА, при этом направленность по приему формируется за счет волновых размеров каждого из n приемников и соответствующей ему частоте ВЧ-сигнала накачки, а определение направления на источник НЧ-гидроакустических излучений осуществляется по максимальному значению полезного НЧ-сигнала путем последовательного подключения к решающему устройству каждого из n приемников [3].Closest to the technical nature of the claimed method relates to the method selected as a prototype method for detecting, identifying and assessing the spatial coordinates of MOs, which consists in using n emitters located at the same angular distance on the OAA housing and oriented up, down and on both sides of the OPA, the RF pump signal is emitted at n frequencies in the aqueous medium, while the base frequency of the RF pump signal corresponds to the resonant frequency of the surface bubble layer (PPS) scattered in the PPS and Romodulated in amplitude with an LF-useful signal, the HF pump signal is received using n receivers located at the same angular distance on the OPA housing and oriented up, down and to both sides of the OPA, while the receiving direction is formed due to the wave dimensions of each n receivers and the corresponding frequency of the RF pump signal, and the direction to the source of low-frequency hydroacoustic radiation is determined by the maximum value of the useful low-frequency signal by connecting in series to ayuschemu device each of receivers n [3].

1. Незначительная дальность действия, обусловленная низкой акустической чувствительностью и низкой помехоустойчивостью.1. Insignificant range due to low acoustic sensitivity and low noise immunity.

2. Невозможность применения на повышенных (более 10-12 узл.) скоростях хода носителя из-за высокого уровня собственных помех и др.2. The inability to use at high (more than 10-12 knots.) Media speeds due to the high level of intrinsic interference, etc.

3. Недостаточная достоверность идентификации обнаруженных МО.3. The lack of reliability of identification of detected MOs.

4. Сложность обнаружения МО, находящихся прямо по курсу и на носовых курсовых углах.4. Difficulty in detecting MOs located right on course and at bow angles.

5. Низкая точность оценки пространственных координат обнаруженных МО.5. Low accuracy of estimation of spatial coordinates of detected MOs.

Задача, которая решается изобретением, заключается в разработке способа, свободного от перечисленных выше недостатков.The problem that is solved by the invention is to develop a method that is free from the above disadvantages.

Технический результат предложенного способа заключается в увеличении дальности действия, применении на повышенных (более 10-12 узл.) скоростях хода носителя, повышении достоверности идентификации, упрощении процедуры обнаружения МО, находящихся на носовых курсовых углах, а также в повышении точности оценки пространственных координат обнаруженных МО.The technical result of the proposed method consists in increasing the range, applying at increased (more than 10-12 knots) carrier speeds, increasing the reliability of identification, simplifying the procedure for detecting MOs located on forehead angles, as well as improving the accuracy of estimating the spatial coordinates of detected MOs .

Поставленная цель достигается тем, что в известном способе обеспечения безопасности мореплавания СБОВ заключающемся в формировании, усилении и излучении ВЧ-сигнала накачки в водную среду на n частотах с помощью n излучателей, расположенных на корпусе носителя, при этом базовая частота ВЧ-сигнала накачки соответствует резонансной частоте рассеивателей звука, доминирующих в области взаимодействия акустических волн, рассеянный и промодулированный по амплитуде НЧ-полезным сигналом ВЧ-сигнал накачки принимается с помощью n приемников, расположенных на корпусе носителя, при этом направленность по приему формируется за счет волновых размеров каждого из n приемников и соответствующей ему частоте ВЧ-сигнала накачки, из принятого ВЧ-сигнала накачки выделяется НЧ-полезный сигнал, а определение направления на его источник осуществляется по максимальному значению НЧ-полезного сигнала путем последовательного подключения к решающему устройству каждого из n приемников, в качестве носителя используется СБОВ, n излучатели и n приемники расположены под водой попарно в его носовой части, а также в левом и правом носовых секторах и образуют общий сектор наблюдения, n приемники ориентированы, в основном, для приема акустических лучей, не выходящих на поверхность моря, в качестве n частот используется базовая частота ω и ее высшие гармоники, при этом базовая частота соответствует резонансной частоте ω₀ рассеивателей звука доминирующих в ГПС, ХН n приемников частично перекрывают друг друга - при использовании базовой частоты ω, соприкасаются друг с другом - при использовании второй гармоники базовой частоты и не соприкасаются друг с другом - при использовании третьей гармоники базовой частоты, рассеянный ВЧ-сигнал накачки дополнительно модулируется по фазе НЧ-полезным сигналов, дополнительно n приемники к решающему устройству подключаются одновременно, и осуществляется многоканальная пространственная обработки ВЧ-сигнала накачки с последующим суммированием НЧ-полезного сигнала по каждой из n XH, дополнительно осуществляется многоканальная частотная обработка ВЧ-сигнала накачки с последующим суммированием НЧ-полезного сигнала в каждой из n ХН.This goal is achieved by the fact that in the known method of ensuring the safety of navigation of SBOW, which consists in the formation, amplification and emission of the RF pump signal into the aquatic environment at n frequencies using n emitters located on the carrier body, while the base frequency of the RF pump signal corresponds to the resonant scattered and modulated in amplitude by the low-frequency useful signal, the high-frequency pump signal is received using n receivers placed on the carrier body, while the directionality in the reception is formed due to the wave dimensions of each of n receivers and the corresponding frequency of the RF pump signal, the useful RF signal is extracted from the received RF pump signal, and the direction to its source is determined by the maximum value A useful low-frequency signal by connecting each of the n receivers to a solver in series, SBOV is used as a carrier, n emitters and n receivers are located under water in pairs in its nose tee, as well as in the left and right nasal sectors and form a common observation sector, n receivers are oriented mainly to receive acoustic rays not reaching the sea surface, the base frequency ω and its higher harmonics are used as n frequencies, while the base frequency corresponds to the resonant frequency ω ₀ the dominating sound scatterers in GPS, XH n receivers overlap - when using a base frequency ω, in contact with each other - when using the second harmonic of the base frequency and are not touching I am with each other - when using the third harmonic of the base frequency, the scattered RF pump signal is additionally modulated by the phase of the low-frequency useful signals, an additional n receivers are connected to the solver simultaneously, and multi-channel spatial processing of the high-frequency pump signal is performed, followed by the summing of the low-frequency useful the signal for each of n XH, multichannel frequency processing of the HF pump signal is carried out with the subsequent summation of the LF useful signal in each of n XN.

I. Увеличение дальности действия способа достигается за счет:I. The increase in the range of the method is achieved by:

1. Повышения акустической чувствительности путем увеличения эффективности преобразования акустической энергии ВЧ-волн накачки в акустическую энергию ВЧ-волн комбинационных частот путем излучения ВЧ-сигнала накачки на резонансных частотах рассеивателей звука доминирующих в соответствующей области взаимодействия ВЧ-волны накачки и НЧ-полезного сигнала от МО.1. Improving the acoustic sensitivity by increasing the conversion efficiency of the acoustic energy of the RF pump waves to the acoustic energy of the Raman frequencies by emitting the RF pump signal at the resonant frequencies of the sound scattering dominant in the corresponding region of interaction of the RF pump wave and the low-frequency useful signal from the MO .

2. Многоканальной пространственной обработки модуляционного процесса и последующего суммирования НЧ-полезного сигнала по каждой из XH.2. Multichannel spatial processing of the modulation process and the subsequent summation of the LF-useful signal for each of XH.

3. Многоканальной частотной - основная частота накачки и ее высшие гармоники, обработки модуляционного процесса и последующего суммирования НЧ-полезного сигнала по каждому частотному каналу в данном пространственном канале и др.3. Multichannel frequency - the main frequency of the pump and its higher harmonics, processing the modulation process and the subsequent summation of the LF-useful signal for each frequency channel in this spatial channel, etc.

II. Возможность применения на повышенных (более ~10-12 узл., или более ~20 км/ч) скоростях хода носителя достигается тем, что:II. The ability to use at increased (more than ~ 10-12 knots, or more than ~ 20 km / h) carrier speeds is achieved by the fact that:

1. Повышается акустическая чувствительность способа путем увеличения эффективности преобразования акустической энергии ВЧ-волн накачки в акустическую энергию ВЧ-волн комбинационных частот.1. The acoustic sensitivity of the method is increased by increasing the conversion efficiency of the acoustic energy of the RF pump waves into the acoustic energy of the Raman frequency waves.

2. Используется многоканальная пространственная обработка модуляционного процесса и последующее суммирование НЧ-полезного сигнала.2. Multichannel spatial processing of the modulation process and the subsequent summation of the low-frequency useful signal are used.

3. Используется многоканальная частотная обработка модуляционного процесса и последующее суммирование НЧ-полезного сигнала и др.3. Multichannel frequency processing of the modulation process and the subsequent summation of the LF-useful signal, etc. are used.

III. Повышение достоверности идентификации (классификации) обнаруженных МО достигается за счет:III. Increasing the reliability of identification (classification) of detected MOs is achieved by:

1. Увеличения эффективности преобразования акустической энергии ВЧ-волн накачки в акустическую энергию ВЧ-волн комбинационных частот.1. Increasing the efficiency of conversion of the acoustic energy of the RF pump waves into the acoustic energy of the Raman frequency waves.

2. Использования информации, содержащейся в формах спектров ВЧ-комбинационных частот и НЧ-полезного сигнала, а также в частотных поддиапазонах НЧ-полезного сигнала.2. Use of the information contained in the spectral forms of the HF Raman frequencies and the LF useful signal, as well as in the frequency subbands of the LF useful signal.

3. Использования, в основном, информации о водных акустических лучах (не выходящих на поверхность моря) принятых n приемниками, расположеными в диаметральной плоскости по носу СБОВ, а также в его левом и в его правом носовых секторах (курсовых углах).3. The use, mainly, of information on aquatic acoustic rays (not reaching the sea surface) received by n receivers located in the diametrical plane along the nose of the SBOV, as well as in its left and in its right nasal sectors (course angles).

4. Использования информации о величине изменения пеленга (ВИП) за выбранную единицу времени (например, за 1 мин.).4. Use of information on the magnitude of the change in bearing (VIP) for the selected unit of time (for example, for 1 min.).

IV. Упрощение процесса обнаружения МО, находящихся на носовых курсовых углах, достигается применением n излучателей ВЧ-сигнала накачки и n приемников ВЧ-сигнала накачки, расположенных в диаметральной плоскости по носу СБОВ, а также в его левом и правом носовых секторах.IV. The simplification of the process of detecting MOs located at nasal course angles is achieved by using n radiators of the RF pump signal and n RF receiver of the pump signal located in the diametrical plane along the nose of the SBOV, as well as in its left and right nasal sectors.

V. Повышение точности оценки пространственных координат обнаруженных МО достигается за счет того, что:V. Improving the accuracy of estimating the spatial coordinates of detected MOs is achieved due to the fact that:

1. Сокращен сектор наблюдения (~ с 360° ~ до 120°).1. The observation sector has been reduced (~ from 360 ° ~ to 120 °).

2. n излучателей ВЧ-сигнала накачки, а также n приемников ВЧ-сигнала накачки расположены в диаметральной плоскости по носу СБОВ, а также в его левом и правом носовых секторах2. n emitters of the HF pump signal, as well as n receivers of the HF pump signal are located in the diametrical plane along the nose of the SBOW, as well as in its left and right nasal sectors

3. n приемников ВЧ-сигнала накачки ориентированы, в основном, для приема водных акустических лучей.3. n receivers of the RF pump signal are oriented mainly for the reception of aqueous acoustic rays.

4. Используется многоканальная частотная обработка модуляционного процесса. При этом ХН имеют (на основной частоте ВЧ-сигнала накачки и ее высших гармониках) разную ширину основного максимума.4. Used multi-channel frequency processing of the modulation process. Moreover, CNs (at the fundamental frequency of the RF pump signal and its higher harmonics) have different widths of the main maximum.

5. Повышается разрешающая способность по направлению и точность пеленгования объектов за счет более высокого соотношения сигнал/помеха, которое достигается:5. Increases the resolution in the direction and accuracy of direction finding of objects due to the higher signal / noise ratio, which is achieved:

- повышением эффективности преобразования акустической энергии ВЧ-волн накачки в акустическую энергию ВЧ-волн комбинационных частот;- increasing the efficiency of conversion of the acoustic energy of the RF pump waves into the acoustic energy of the Raman frequency waves;

- суммирования НЧ-полезного сигнала по каждому пространственному каналу (по каждой ХН);- summation of the LF-useful signal for each spatial channel (for each CI);

- суммирования НЧ-полезного сигнала по каждому частотному каналу и др.- summing the LF-useful signal for each frequency channel, etc.

Отличительными от прототипа признаками способа являются:Distinctive features of the prototype features of the method are:

1. В качестве носителя используется СБОВ.1. SBOV is used as a carrier.

2. N излучатели и n приемники расположены под водой попарно в носовой части СБОВ, а также в его левом и правом носовых секторах и образуют общий носовой сектор наблюдения.2. N emitters and n receivers are located underwater in pairs in the bow of the SBOV, as well as in its left and right nasal sectors and form a common nasal observation sector.

3. N приемники ориентированы, в основном, для приема акустических лучей, не выходящих на поверхность моря, т.е. водных акустических лучей.3. N receivers are oriented mainly for receiving acoustic rays not reaching the sea surface, i.e. aquatic acoustic rays.

4. В качестве n частот используется базовая частота со и ее высшие гармоники, при этом базовая частота ω соответствует резонансной частоте ω₀ рассеивателей звука доминирующих в ГПС.4. The base frequency ω and its higher harmonics are used as n frequencies, while the base frequency ω corresponds to the resonant frequency ω ₀ of the sound diffusers dominant in GPS.

5. ХН n приемников частично перекрывают друг друга - при использовании базовой частоты ω, соприкасаются друг с другом - при использовании второй гармоники базовой частоты и не соприкасаются друг с другом - при использовании третьей гармоники базовой частоты.5. The NI of the n receivers partially overlap each other - when using the base frequency ω, touch each other - when using the second harmonic of the base frequency and do not touch each other - when using the third harmonic of the base frequency.

6. Рассеянный ВЧ-сигнал накачки дополнительно модулируется по фазе (частоте) НЧ-полезным сигналов.6. The scattered HF pump signal is additionally modulated by the phase (frequency) of the LF useful signals.

7. Дополнительно n приемники к решающему устройству подключаются одновременно, и осуществляется многоканальная пространственная обработки ВЧ-сигнала накачки с последующим суммированием НЧ-полезного сигнала по каждой из n ХН.7. Additionally, n receivers are connected to the solver simultaneously, and multichannel spatial processing of the RF pump signal is performed, followed by summing of the LF useful signal for each of n XNs.

8. Дополнительно осуществляется многоканальная частотная обработка ВЧ-сигнала накачки с последующим суммированием НЧ-полезного сигнала в каждой из n ХН.8. Additionally, multichannel frequency processing of the RF pump signal is carried out, followed by the summation of the low frequency useful signal in each of n XN.

Наличие отличительных от прототипа признаков позволяет сделать вывод о соответствии заявляемого способа критерию "новизна".The presence of distinctive features from the prototype features allows us to conclude that the proposed method meets the criterion of "novelty."

Анализ известных технических решений с целью обнаружения в них указанных отличительных признаков, показал следующее.An analysis of the known technical solutions in order to detect the indicated distinctive features in them showed the following.

Признаки 1 и 2 являются новыми.Signs 1 and 2 are new.

Признаки 4, 7 и 8 являются новыми. В то же время известно использование признаков 4 и 7 в нелинейной гидроакустике, а признаков 5 и 8 - в гидроакустике.Signs 4, 7, and 8 are new. At the same time, it is known to use features 4 and 7 in nonlinear sonar, and features 5 and 8 in sonar.

Признак 3 является известным в гидроакустике, а признак 6 известен в нелинейной гидроакустике.Sign 3 is known in sonar, and sign 6 is known in non-linear sonar.

Таким образом, наличие новых существенных признаков, в совокупности с известными, обеспечивает появление у заявляемого решения нового свойства, не совпадающего со свойствами известных технических решений - на большой дальности (заблаговременно) обнаруживать опасные в навигационном отношении МО, в том числе и на повышенных (более 20 км/ч) скоростях хода носителя, а также с высокой достоверностью идентифицировать (классифицировать) их, при упрощении процедуры обнаружения МО, находящихся на носовых курсовых углах, а также с достаточной для практики точностью оценивать пространственные координаты обнаруженных МО.Thus, the presence of new significant features, together with the known ones, provides the appearance of the proposed solution with a new property that does not coincide with the properties of the known technical solutions - to detect long-range (in advance) navigationally dangerous MOs, including high (more 20 km / h) carrier speeds, as well as with high reliability to identify (classify) them, while simplifying the procedure for detecting MO located on forehead angles, as well as with sufficient aktiki accurately assess the spatial coordinates of the detected MO.

В данном случае мы имеем новую совокупность признаков и их новую взаимосвязь, причем не простое объединение новых признаков и уже известных в гидроакустике, а именно выполнение операций в предложенной последовательности и приводит к качественно новому эффекту.In this case, we have a new set of features and their new relationship, moreover, it is not a simple combination of new features and already known in hydroacoustics, but the execution of operations in the proposed sequence leads to a qualitatively new effect.

Данное обстоятельство позволяет сделать вывод о соответствии разработанного способа критерию "существенные отличия".This circumstance allows us to conclude that the developed method meets the criterion of "significant differences".

На фиг.1 индексом «а» обозначена функциональная схема устройства, а индексом «б» обозначены его акустические системы.In figure 1, the subscript "a" indicates the functional diagram of the device, and the subscript "b" indicates its speaker systems.

На фиг.2 представлена структурная схема устройства, с помощью которой реализуется разработанный способ.Figure 2 presents the structural diagram of the device with which the developed method is implemented.

На фиг.3 иллюстрируется пространственное расположение n XH при использовании базовой частоты ВЧ-сигнала накачки ω (индекс «а»), ее второй гармоники 2ω (индекс «б») и третьей гармоники 2ω (индекс «в»).Figure 3 illustrates the spatial arrangement of n XH when using the base frequency of the RF pump signal ω (index "a"), its second harmonic 2ω (index "b") and the third harmonic 2ω (index "c").

Устройство содержит МО (I): ОПА, ММ, айсберг и др., являющиеся источником низкочастотных (НЧ) гидроакустических излучений на частоте Ω_i ( Ω_опа - ОПА, Ω_мм - ММ, Ω_а - айсберга и т.д.), СБОВ (2): супертанкер и др., на котором находятся: навигационная радиолокационная станция (3) с антенной (4), а также бортовая аппаратура (5). При этом бортовая аппаратура (5) содержит идентичные друг другу n излучатели (6-8) ВЧ-сигнала накачки и идентичные друг другу n приемники (9-11) ВЧ-сигнала накачки, каждые из которых расположены в носовой оконечности корпуса СБОВ (2) на одинаковом угловом расстоянии друг от друга и ориентированные определенным образом в пространстве: излучатель (6) - в сторону левого борта СБОВ (2), излучатель (7) - прямо по курсу СБОВ (2), излучатель (8) - в сторону правого борта СБОВ (2). При этом каждый из n излучателей (6-8) ВЧ-сигнала накачки и соответствующий ему n приемник (9-11) ВЧ-сигнала накачки разделяются идентичными друг другу акустическими экранами (12) и объединены в соответствующие акустические системы: 6-9, 7-10 и 8-11.The device contains MO (I): OPA, MM, iceberg, etc., which are a source of low-frequency (LF) sonar radiation at a frequency Ω _i (Ω _opa - OPA, Ω _mm - MM, Ω _a - iceberg, etc.), SBOV (2): supertanker, etc., on which are located: a navigation radar station (3) with an antenna (4), as well as on-board equipment (5). In this case, the on-board equipment (5) contains identical n emitters (6-8) of the RF pump signal and n receivers (9-11) of the RF pump signal identical to each other, each of which is located in the bow tip of the SBOV housing (2) at the same angular distance from each other and oriented in a certain way in space: emitter (6) - towards the starboard side of the SBOV (2), emitter (7) - directly along the course of the SBOV (2), emitter (8) - towards the starboard SBOV (2). In this case, each of the n emitters (6-8) of the RF pump signal and its corresponding n receiver (9-11) of the RF pump signal are separated by identical acoustic screens (12) and combined into the corresponding speaker systems: 6-9, 7 -10 and 8-11.

Бортовая аппаратура (5) также содержит последовательно электрически соединенные: многоканальный (по числу n излучателей) блок (13) формирования ВЧ-сигнала накачки на частоте ω и ее высших гармониках: 2ω и т.д., многоканальный (по числу n излучателей) блок (14) усиления ВЧ-сигнала накачки. При этом вход каждого из n излучателей (6-8) ВЧ-сигнала накачки подключен к соответствующему выходу блока (14), а выход каждый из n приемников (9-11) является первым элементом соответствующего n (по числу n приемников) канала (15-17) многоканального блока (18) обработки принятого ВЧ-сигнала накачки. Устройство также содержит: блок (19) оценки дистанции «Д», идентичные друг другу m блоки (20) формирования ХН по каждой из гармоник ВЧ-сигнала накачки, блок (21) определения пеленга «П», блок (22) определения величины изменения пеленга «ВИП», спектро-анализатор (23) ВЧ-сигнала накачки и спектроанализатор (24) НЧ-полезного сигнала, решающее устройство (25) и устройство (26) оповещения (звукового, светового и т.д.) об обнаружении МО (1).The on-board equipment (5) also contains electrically connected in series: a multi-channel (in the number of n emitters) unit (13) for generating an RF pump signal at a frequency ω and its higher harmonics: 2ω, etc., a multi-channel (in the number of n emitters) unit (14) amplification of the RF pump signal. In this case, the input of each of the n emitters (6-8) of the RF pump signal is connected to the corresponding output of the unit (14), and the output of each of n receivers (9-11) is the first element of the corresponding n (by the number of n receivers) channel (15 -17) a multi-channel block (18) for processing the received RF pump signal. The device also contains: block (19) for estimating the distance “D”, m blocks (20) that are identical to each other for generating XI for each of the harmonics of the RF pump signal, block (21) for determining the bearing “P”, block (22) for determining the magnitude of the change “VIP” bearing, a spectrum analyzer (23) of an RF pump signal and a spectrum analyzer (24) of a low-frequency signal, a resolver (25) and a device (26) for notification (sound, light, etc.) of a MO detection ( one).

Каждый из n каналов, например (15), содержит приемник (9) ВЧ-сигнала накачки, усилитель высокой частоты (27), идентичные друг другу m (по числу гармоник ВЧ-сигнала накачки) полосовые фильтры (28), центральная частота каждого из которых равна частоте соответствующей гармоники ВЧ-сигнала накачки, идентичные друг другу m амплитудные детекторы (29) с большим динамическим диапазоном и идентичные друг другу m балансные смесители (30), идентичные друг другу 2m фильтры (31) низких частот (ФНЧ) и идентичные друг другу 2m усилители (32) низких частот (УНЧ), сумматор (33) канала, являющийся выходом данного, в частности (15), из n каналов (15-17).Each of the n channels, for example (15), contains a receiver (9) of the RF pump signal, a high-frequency amplifier (27), identical to each other m (by the number of harmonics of the RF pump signal), bandpass filters (28), and the central frequency of each of which are equal to the frequency of the corresponding harmonic of the RF pump signal, identical to each other m amplitude detectors (29) with a large dynamic range and identical to each other m balanced mixers (30), identical to each other 2m low-pass filters (31), and identical to each other friend 2m low frequency amplifiers (32) (VLF), adder (33) to anal, which is the output of this, in particular (15), from n channels (15-17).

Устройство функционирует следующим образом (фиг.1 - фиг.3).The device operates as follows (figure 1 - figure 3).

СБОВ (2): супертанкер и др., совершает плавание в море с ГПС, наличие которого обусловлено жизнедеятельностью морских биологических объектов (МБО), зоопланктона, фитопланктона и т.д. В районе плавания СБОВ (2) встречаются различные МО, в том числе и МО (1) не обнаружимые с помощью навигационной радиолокационной станцией (3) с антенной (4): ОПА, ММ и др., являющиеся источником низкочастотных (НЧ) гидроакустических излучений на частоте Ω_i ( Ω_опа - ОПА, Ω_мм - ММ, Ω_а - айсберг и т.д.) и представляющих, вследствие возможного столкновения с СБОВ (2), навигационную опасность для СБОВ (2).SBOV (2): supertanker, etc., makes sailing at sea with GPS, the presence of which is due to the vital activity of marine biological objects (MBO), zooplankton, phytoplankton, etc. In the navigational area of SBOV (2), there are various MOs, including MOs (1) that are not detected by a navigation radar (3) with an antenna (4): OPA, MM, etc., which are a source of low-frequency (LF) sonar radiation at the frequency Ω _i (Ω _opa - OPA, Ω _mm - MM, Ω _a - iceberg, etc.) and representing, due to a possible collision with SBOV (2), a navigation hazard for SBOV (2).

В многоканальном блоке (13) формируется ВЧ-сигнала накачки на частоте со в диапазоне единиц-десятков кГц и ее высших гармониках: 2ω, 3ω и т.д.; в многоканальном блоке (14) осуществляется усиление данного ВЧ-сигнала накачки до необходимого уровня, а с помощью п излучателей (6-8) осуществляется направленное излучение ВЧ-сигнала накачки в нелинейную (содержащую пузырьки воздуха и др.) водную среду: с помощью излучателя (6) - от поверхности моря до его дна и в сторону левого борта СБОВ (2), с помощью излучателя (7) - от поверхности моря до его дна и прямо по курсу СБОВ (2), с помощью излучателя (8) - от поверхности моря до его дна и в сторону правого борта СБОВ (2). При этом каждый из n излучателей (6-8) ВЧ-сигнала накачки и соответствующий ему n приемник (9-11) ВЧ-сигнала накачки объединены в соответствующие акустические системы: 6-9, 7-10 и 8-11 и разделяются акустическими экранами (12), исключающим прямое попадание (или паразитную модуляцию) ВЧ-сигнала накачки с п излучателя на соответствующий ему n приемник.In the multi-channel unit (13), an RF pump signal is generated at a frequency c in the range of several tens of kHz and its higher harmonics: 2ω, 3ω, etc .; in the multichannel unit (14), this RF pump signal is amplified to the required level, and using n emitters (6-8), the RF pump signal is directed to a non-linear (containing air bubbles, etc.) aqueous medium: using an emitter (6) - from the surface of the sea to its bottom and towards the port side of the NWS (2), with the help of an emitter (7) - from the surface of the sea to its bottom and directly at the heading of the NWS (2), with the help of an emitter (8) - from surface of the sea to its bottom and towards the starboard side of the SBOV (2). In this case, each of the n emitters (6-8) of the RF pump signal and the corresponding n receiver (9-11) of the RF pump signal are combined into the corresponding acoustic systems: 6-9, 7-10 and 8-11 and are separated by acoustic screens (12), excluding direct hit (or spurious modulation) of the RF pump signal from the n emitter to the corresponding n receiver.

Частично рассеиваясь в ППС (излучение по боковому полю ХН излучателя), полностью рассеиваясь в ГПС (излучение по оси ХН излучателя) и частично рассеиваясь в ДПС (излучение по боковому полю ХН излучателя), ВЧ-сигнал накачки на частоте ω и ее высших гармониках модулируется по амплитуде и фазе (частоте) соответствующим НЧ-полезным сигналом Ω_i ( Ω_опа - ОПА, Ω_мм - MM, Ω_a - айсберга и т.д.). При этом в нелинейной водной среде образуются различные ВЧ-комбинационные частоты: ω± Ω_j, 2ω± Ω_j, и т.д., которые затем принимаются соответствующим n приемником (9-11).Partially scattered in the DPS (radiation along the side field of the emitter’s XN source), partially scattered in the DPS (radiation along the axis of the XI emitter) and partially scattered in the DPS (radiation along the side field of the emitter’s XN), the RF pump signal at the frequency ω and its higher harmonics is modulated in amplitude and phase (frequency) by the corresponding LF-useful signal Ω _i (Ω _opa - OPA, Ω _mm - MM, Ω _a - iceberg, etc.). At the same time, various RF combinational frequencies are formed in a nonlinear aqueous medium: ω ± Ω _j , 2ω ± Ω _j , etc., which are then received by the corresponding n receiver (9-11).

В каждом из n каналов, например (15) - левого борта СБОВ (2), принятый (ранее рассеянный на неоднородностях водной среды и промодулированный по амплитуде и фазе НЧ-полезным сигналом) ВЧ-сигнал: ω± Ω_j, 2ω± Ω_j и т.д. с выхода приемника (9) поступает на усилитель (27) высокой частоты, в котором происходит его усиление до необходимого уровня. При этом ширина основного максимума ХН максимальна и равна 3Θ - при использовании базовой частоты ВЧ-сигнала накачки ω (фиг.3в), минимальна и равна Θ - при использовании третьей гармоники базовой частоты 3 ω (фиг.3а).In each of the n channels, for example (15), the left side of the SBOV (2), the received (previously scattered on the inhomogeneities of the aquatic environment and modulated in amplitude and phase LF-useful signal) HF signal: ω ± Ω _j , 2ω ± Ω _j etc. from the output of the receiver (9) it goes to the high-frequency amplifier (27), in which it is amplified to the required level. In this case, the width of the main maximum ХН is maximum and equal to 3Θ - when using the base frequency of the RF pump signal ω (Fig. 3c), minimum and equal to Θ - when using the third harmonic of the base frequency 3 ω (Fig. 3a).

С выхода усилителя ВЧ-сигнал одновременно поступает, для уменьшения влияния НЧ- и ВЧ-помех (вне рабочего диапазона полосового фильтра) на идентичные друг другу m (по числу гармоник ВЧ-сигнала накачки) полосовые фильтры (28), центральная частота каждого из которых равна частоте соответствующей гармоники ВЧ-сигнала накачки: центральная частота первого из m полосовых фильтров (28) соответствует базовой частоте ω, центральная частота второго из m полосовых фильтров (28) соответствует второй гармонике базовой частоты ω - частоте 2ω и т.д., а также, для экспресс-анализа на вход спектроанализатора (23) ВЧ-сигнала накачки.From the amplifier output, the RF signal simultaneously arrives to reduce the influence of LF and HF interference (outside the operating range of the band-pass filter) on identical m (by the number of harmonics of the HF pump signal) band-pass filters (28), the central frequency of each of which equal to the frequency of the corresponding harmonic of the RF pump signal: the central frequency of the first of m bandpass filters (28) corresponds to the base frequency ω, the central frequency of the second of m bandpass filters (28) corresponds to the second harmonic of the base frequency ω - frequency 2ω, etc., and also for kspress analysis to the input of the spectrum analyzer (23) pumping the RF signal.

В спектроанализаторе (23) по особенностям спектра ВЧ-сигнала осуществляется первичная классификация (идентификация) обнаруженного МО (1) на классы: ОПА - в ВЧ-спектрах: ω± Ω_опа, 2ω± Ω_опа и т.д. преобладают НЧ-составляющие, и модуляционные частоты имеют форму прямоугольных треугольников вершиной вверх; айсберга - в ВЧ-спектрах: ω± Ω_а, 2ω± Ω_а и т.д. НЧ- и ВЧ-составляющие распределены приблизительно равномерно, и модуляционные частоты имеют форму прямоугольника; ММ - в ВЧ-спектрах: ω± Ω_мм, 2ω± Ω_мм и т.д. преобладают НЧ-импульсные сигналы (обусловленные жизнедеятельностью ММ), и модуляционные частоты имеют форму импульсных (длительностью до нескольких секунд) тональных сигналов.In the spectrum analyzer (23), according to the characteristics of the RF signal spectrum, the primary classification (identification) of the detected MO (1) is carried out into classes: OPA - in the RF spectra: ω ± Ω _opa , 2ω ± Ω _opa , etc. LF components predominate, and the modulation frequencies are in the form of right-angled triangles with their tops up; Iceberg - in the HF spectra: ω ± Ω _a , 2ω ± Ω _a , etc. LF and HF components are distributed approximately evenly, and the modulation frequencies are rectangular; MM - in the HF spectra: ω ± Ω _mm , 2ω ± Ω _mm , etc. predominantly low-frequency pulsed signals (due to the activity of MM), and modulation frequencies are in the form of pulsed (lasting up to several seconds) tonal signals.

С выхода каждого из m полосовых фильтров (29) ВЧ-сигнал: ω± Ω_j, 2ω± Ω_j и т.д. поступает на каждый из соответствующих ему m амплитудных детекторов (29) с большим динамическим диапазоном и на каждый их соответствующих ему m балансных смесителей (30) - фазовых (частотных) детекторов. При этом на второй (опорный) вход каждого из m балансных смесителей (30) с соответствующего выхода многоканального блока (13) формирования поступает ВЧ-сигнал накачки на частоте со и ее высших гармониках. В каждом из m амплитудных детекторов (29) и в каждом из m балансных смесителей (30) осуществляется выделение НЧ-полезного сигнала Ω_i ( Ω_опа - ОПА, Ω_мм - MM и т.д.) из ВЧ-сигнала ω± Ω_j, 2ω± Ω_j и т.д. методом амплитудного и фазового (частотного) детектирования, соответственно. Решение о наличии НЧ-полезного сигнала Ω_i принимается на основании превышения его уровня некоторого порогового уровня, заранее установленного для данных помехо-сигнальных и гидролого-акустических условий.From the output of each of the m bandpass filters (29), the RF signal: ω ± Ω _j , 2ω ± Ω _j , etc. arrives at each of its corresponding m amplitude detectors (29) with a large dynamic range and at each of their corresponding m balanced mixers (30) - phase (frequency) detectors. In this case, the second (reference) input of each of the m balanced mixers (30) receives the RF pump signal at the frequency co and its higher harmonics from the corresponding output of the multi-channel block (13) of formation. In each of the m amplitude detectors (29) and in each of the m balanced mixers (30), the LF-useful signal Ω _i (Ω _opa - OPA, Ω _mm - MM, etc.) is extracted from the RF signal ω ± Ω _j , 2ω ± Ω _j , etc. method of amplitude and phase (frequency) detection, respectively. The decision on the presence of an LF-useful signal Ω _i is made on the basis of exceeding its level of a certain threshold level pre-set for these noise-signal and hydrological-acoustic conditions.

С выхода каждого из m амплитудных детекторов (29) и с выхода каждого из m балансных смесителей (30) НЧ-полезный сигнал Ω_i поступает, для уменьшения влияние ВЧ-помех, на соответствующий m ФНЧ (31). С выхода каждого из m ФНЧ (31) НЧ-полезный сигнал Ω_i поступает, для усиления до необходимого уровня, на соответствующий УНЧ (32) и далее на соответствующий вход сумматора (33), являющегося выходом данного, в частности (15), каждого из n каналов (15-17). Одновременно с этим с выходов соответствующей данной гармонике ВЧ-сигнала накачки пары УНЧ (32) НЧ-полезный сигнал Ω_i поступает в соответствующие m блоки (20) формирования ХН по каждой из гармоник ВЧ-сигнала накачки. Далее НЧ-полезный сигнал Ω_i с выхода сумматора (33) данного n канала параллельно поступает на соответствующий вход блока (19) оценки дистанции «Д» до обнаруженного МО (1) и на вход спектроанализатора (24) НЧ-полезного сигнала Ω_i.From the output of each of the m amplitude detectors (29) and from the output of each of the m balanced mixers (30), the LF-useful signal Ω _{i is} supplied to reduce the influence of RF interference on the corresponding m LPF (31). From the output of each of the m low-pass filters (31), the LF-useful signal Ω _{i is} supplied, to amplify to the required level, to the corresponding VLF (32) and then to the corresponding input of the adder (33), which is the output of this, in particular (15), of each from n channels (15-17). At the same time, from the outputs corresponding to the given harmonic of the RF pump signal of the VLF pair (32), the LF-useful signal Ω _i enters the corresponding m blocks (20) of the VL formation for each of the harmonics of the RF pump signal. Next, the LF-useful signal Ω _i from the output of the adder (33) of the given n channel is simultaneously fed to the corresponding input of the block (19) for estimating the distance “D” to the detected MO (1) and to the input of the spectrum analyzer (24) of the LF-useful signal Ω _i .

В блоке (19), на основании расчетной дальности обнаружения того или иного МО (1) в данных гидролого-акустических и помехо-сигнальных условиях, по расчетному и текущему значениям сигнал/помеха и по другим признакам оценивается дистанция до обнаруженного МО (1). В спектроанализаторе (24) по особенностям спектра НЧ-сигнала осуществляется вторичная классификация обнаруженного МО (1) на подклассы. Например, класс ОПА подразделяется на подклассы: ОПА под турбиной (атомная подводная лодка), ОПА под дизелем (дизельная подводная лодка), ОПА под электромотором (батискаф и др.) и т.д.; класс ММ подразделяется на подклассы: кит, дельфин и т.д.In block (19), based on the estimated detection range of one or another MO (1) in the given hydrological-acoustic and noise-signal conditions, the distance to the detected MO (1) is estimated from the calculated and current signal / noise values and other signs. In the spectrum analyzer (24), according to the characteristics of the spectrum of the low-frequency signal, a secondary classification of the detected MO (1) into subclasses is performed. For example, the class of OPA is divided into subclasses: OPA under the turbine (nuclear submarine), OPA under the diesel engine (diesel submarine), OPA under the electric motor (bathyscaphe, etc.), etc .; MM class is divided into subclasses: whale, dolphin, etc.

Одновременно с этим, с выходов соответствующих m блоков (20) формирования ХН по каждой из гармоник ВЧ-сигнала накачки в каждом из n каналов НЧ-полезный сигнал Ω_i поступает в блок (21), в котором, по максимальному отношению сигнала/помеха определяется пеленг «П» на обнаруженный МО (1). С выхода каждого из n блоков (21) НЧ-полезный сигнал Ω_i поступает в блок (22) определения величины изменения пеленга «ВИП», в котором, на основании изменения отношения сигнал/помеха в течение заданного интервала времени (например, 1 мин.) по каждой из m ХН в каждом из n каналов, определяется ВИП. При этом величина BUG минимальна для айсберга и максимальна для ОПА под турбиной.At the same time, from the outputs of the corresponding m blocks (20) for the formation of CVs for each of the harmonics of the RF pump signal in each of the n channels, the LF-useful signal Ω _i enters block (21), in which, by the maximum signal / noise ratio, bearing "P" on the detected MO (1). From the output of each of n blocks (21), the LF-useful signal Ω _i enters the block (22) for determining the magnitude of the change in the “VIP” bearing, in which, based on the change in the signal-to-noise ratio over a given time interval (for example, 1 min. ) for each of m ХН in each of n channels, the VIP is determined. In this case, the BUG value is minimum for the iceberg and maximum for the OPA under the turbine.

С выходов: спектроанализатора (23) ВЧ-сигнала накачки, спектроанализатора (24) НЧ-полезного сигнала, блока (19) оценки дистанции, блока (21) определения пеленга, блока (22) определения ВИП и от различных других технических средств (навигационная радиолокационная станция, навигационный эхолот, лаг и т.д.) соответствующая информация поступает в решающее устройство (25). При этом с выхода решающего устройства (25) сигнал на вход устройства (26) оповещения (звукового, светового и т.д.) об обнаружении МО (1) подается сразу же после первичного обнаружения, первичной и вторичной классификации. После этого СБОВ (2) сразу же уменьшает ход до минимального. Затем осуществляется окончательная классификация МО (по данным многолетних наблюдений для данного района плавания, по информации от навигационной радиолокационной станции и т.д.) и определяются их пространственные координаты, а также принимаются меры (изменяется курс, стопорится или дается обратный ход, подаются сигналы, отпугивающие ММ и т.д.) по предотвращению столкновений с МО.From the outputs: a spectrum analyzer (23) an RF pump signal, a spectrum analyzer (24) an RF useful signal, a distance estimation unit (19), a bearing detecting unit (21), a VIP detection unit (22), and various other technical means (navigation radar station, navigational echo sounder, log, etc.) the corresponding information enters the decisive device (25). At the same time, from the output of the deciding device (25), the signal to the input of the notification device (26) of notification (sound, light, etc.) of the detection of MO (1) is supplied immediately after the initial detection, primary and secondary classification. After this SBOV (2) immediately reduces the course to the minimum. Then, the final classification of the MO is carried out (according to long-term observations for a given navigation area, according to information from a navigation radar station, etc.) and their spatial coordinates are determined, and measures are also taken (the course changes, the course is stopped, or a reverse course is given, signals are sent, scaring MM, etc.) to prevent collisions with MO.

При этом в решающее устройство (25) постоянно поступают данные о вновь обнаруженных сигналах различных источников, в том числе и от МО (1), гидролого-акустических условиях и волнении моря в данном географическом районе и др. (решающее устройство является адаптивной системой - приспосабливается к изменяющимся внешним условиям, а при принятии решения учитывает текущие параметры окружающей среды, а также самообучающей системой - постоянно совершенствует алгоритм принятия решения).At the same time, data on newly discovered signals of various sources, including from MO (1), hydrological-acoustic conditions and sea waves in a given geographical area, etc., is constantly being sent to the resolving device (25) (the resolving device is an adaptive system - it adapts to changing external conditions, and when making a decision, takes into account the current environmental parameters, as well as a self-learning system - constantly improves the decision-making algorithm).

Пример реализации способа. При проведении морских испытаний [4] использовалась параметрическая приемная антенная решетка (ППАР), состоящая из трех пар идентичных ВЧ-гидроакустических преобразователей (ВЧ-излучателей и ВЧ-приемников) от станции МГ-7М, имеющих в своей амплитудно-частотной характеристике три резонансные частоты: 48 кГц (ширина основного максимума ХН преобразователя ~60°), 96 кГц и 144 кГц.An example implementation of the method. When conducting marine tests [4], a parametric receiving antenna array (SSAR) was used, consisting of three pairs of identical HF hydroacoustic transducers (HF emitters and HF receivers) from the MG-7M station, which have three resonant frequencies in their amplitude-frequency characteristic : 48 kHz (width of the main maximum of the ХН converter ~ 60 °), 96 kHz and 144 kHz.

На фиг.4 представлены типовые спектрограммы ВЧ-сигналов накачки, рассеянных на неоднородностях водной среды и промодулированные по амплитуде НЧ-полезным сигналами: ОПА (фиг.4а), айсберга (фиг.4б) и ММ - кита (фиг.4в). Как видно из фиг.4 формы спектров ВЧ-сигналов даже визуально существенно отличаются друг от друга: в спектре ВЧ-сигнала от ОПА ω± Ω_опа, 2ω± Ω_опа и т.д. модуляционные частоты имеют форму прямоугольных треугольников вершиной вверх; в спектре ВЧ-сигнала от айсберга: ω± Ω_а, 2ω± Ω_а и т.д. модуляционные частоты имеют форму прямоугольника; в спектре ВЧ-сигнала от ММ: ω± Ω_мм, 2ω± Ω_мм и т.д. модуляционные частоты имеют форму импульсных тональных сигналов. При этом индекс амплитудной модуляции наибольший для базовой частоты ВЧ-сигнала накачки ω и наименьший для ее третьей гармоники - 3ω.Figure 4 presents typical spectrograms of RF pump signals scattered by inhomogeneities of the aquatic environment and amplitude modulated by the LF-useful signals: OPA (Fig. 4a), iceberg (Fig. 4b) and MM whale (Fig. 4c). As can be seen from figure 4, the shapes of the spectra of the RF signals even visually significantly differ from each other: in the spectrum of the RF signal from the OPA, ω ± Ω _opa , 2ω ± Ω _opa , etc. modulation frequencies are in the form of right-angled triangles with the top up; in the spectrum of the RF signal from the iceberg: ω ± Ω _a , 2ω ± Ω _a , etc. modulation frequencies are rectangular; in the spectrum of the RF signal from MM: ω ± Ω _mm , 2ω ± Ω _mm , etc. modulation frequencies are in the form of pulsed tones. In this case, the amplitude modulation index is greatest for the base frequency of the RF pump signal ω and lowest for its third harmonic - 3ω.

На фиг.5, в качестве примера, представлены спектрограммы сигналов от ОПА, зарегистрированные на спектроанализаторе ВЧ-сигнала при отсутствии МО (фиг.5а) и при наличии МО - ОПА (фиг.5б), а также спектрограмма сигналов, зарегистрированная на выходе спектроанализатора НЧ-сигнала в диапазоне частот 0-20 Гц (фиг.5в). Как видно из фиг.5б, при наличии МО (ОПА) в спектре ВЧ-сигнала накачки со модуляционные частоты ω± Ω_опа имеют форму симметричных прямоугольных треугольников вершиной вверх, а также удается регистрировать сигналы вально-лопастного звукоряда ОПА в диапазоне частот от долей Гц (в частности, 0,45 Гц на фиг.5в), в то время как у ближайшего аналога только выше 33-35 Гц [2].Figure 5, as an example, presents spectrograms of signals from the OPA recorded on the spectrum analyzer of the RF signal in the absence of MO (figa) and in the presence of MO - OPA (fig.5b), as well as the spectrogram of signals recorded at the output of the spectrum analyzer LF signal in the frequency range 0-20 Hz (pigv). As seen in 5b, in the presence of an MO (ASO) in the pump spectrum RF signal from the modulation frequency ω ± Ω _opa have a shape symmetrical right-angled triangles the vertex upward and also possible to record signals Valenod UPA-blade scale ranging from fractions Hz frequency (in particular, 0.45 Hz in FIG. 5c), while the closest analogue is only above 33-35 Hz [2].

На фиг.6а и фиг.6в иллюстрируются вертикальные распределения скорости звука (С, м/с) с глубиной (Н) в неоднородной морской среде, а также соответствующие им осциллограммы ВЧ-сигнала 48 кГц, излученные в импульсном режиме с поверхности моря в сторону дна. Как видно из фиг.6б, г, в данном географическом районе, но в разное время суток имеются: один ППС - с осью на горизонте ~140-160 м (фиг.6а, б) или несколько ГПС - в толще воды на глубине ~160-210 м (фиг.6в, г).On figa and figv illustrates the vertical distribution of the speed of sound (C, m / s) with depth (H) in a heterogeneous marine environment, as well as the corresponding waveforms of the 48 kHz RF signal, emitted in a pulsed mode from the sea surface to the side bottom. As can be seen from fig.6b, d, in this geographical area, but at different times of the day there are: one PPS - with an axis on the horizon ~ 140-160 m (Fig.6a, b) or several GPS - in the water column at a depth of ~ 160-210 m (pigv, g).

На фиг.7 иллюстрируется внешний вид отдельных блоков, реализующих разработанный способ обеспечения безопасности мореплавания судов с большой осадкой и водоизмещением.Figure 7 illustrates the appearance of individual blocks that implement the developed method for ensuring the safety of navigation of ships with large draft and displacement.

I. Увеличение дальности действия способа было достигнуто за счет:I. The increase in the range of the method was achieved due to:

1. Повышением акустической чувствительности путем увеличения эффективности преобразования акустической энергии ВЧ-волн накачки в акустическую энергию ВЧ-волн комбинационных частот путем излучения ВЧ-сигнала накачки на частоте, близкой к резонансной частоте рассеивателей звука доминирующих в соответствующей области взаимодействия волн.1. An increase in acoustic sensitivity by increasing the efficiency of converting the acoustic energy of the RF pump waves into the acoustic energy of the Raman frequency waves by emitting the RF pump signal at a frequency close to the resonant frequency of the sound scatterers dominant in the corresponding wave interaction region.

2. Многоканальной пространственной обработки модуляционного процесса и последующего суммирования НЧ-полезного сигнала по каждой из ХН.2. Multichannel spatial processing of the modulation process and the subsequent summation of the LF-useful signal for each of the CNs.

3. Многоканальной частотной обработки модуляционного процесса и последующего суммирования НЧ-полезного сигнала по каждому частотному каналу в данном пространственном канале и др.3. Multichannel frequency processing of the modulation process and the subsequent summation of the LF-useful signal for each frequency channel in a given spatial channel, etc.

II. Возможность применения на повышенных (более ~10-12 узл., или более ~20 км/ч) скоростях хода носителя достигнута за счет того, что:II. The possibility of using at increased (more than ~ 10-12 knots., Or more than ~ 20 km / h) carrier speeds is achieved due to the fact that:

1. Повышена акустическая чувствительность способа путем увеличения эффективности преобразования акустической энергии ВЧ-волн накачки в акустическую энергию ВЧ-волн комбинационных частот.1. The acoustic sensitivity of the method is increased by increasing the conversion efficiency of the acoustic energy of the RF pump waves into the acoustic energy of the Raman waves.

2. Использована многоканальная пространственная обработка модуляционного процесса и последующее суммирование НЧ-полезного сигнала.2. Used multichannel spatial processing of the modulation process and the subsequent summation of the low-frequency signal.

3. Использована многоканальная частотная обработка модуляционного процесса и последующее суммирование НЧ-полезного сигнала и др.3. Used multichannel frequency processing of the modulation process and the subsequent summation of the LF-useful signal, etc.

III. Повышение достоверности идентификации (классификации) обнаруженных МО достигнута за счет:III. Increasing the reliability of identification (classification) of detected MOs was achieved due to:

3. Использования, в основном, информации о водных акустических лучах (не выходящих на поверхность моря) принятых п приемниками, расположеными в диаметральной плоскости по носу СБОВ, а также в его левом и в его правом носовых секторах (курсовых углах).3. The use, mainly, of information about aquatic acoustic rays (not reaching the sea surface) received by receivers located in the diametrical plane along the nose of the SBOV, as well as in its left and right nasal sectors (course angles).

5. Использования эффекта Доплера и т.д.5. Using the Doppler effect, etc.

IV. Упрощение процесса обнаружения МО, находящихся на носовых курсовых углах, достигнуто применением n излучателей ВЧ-сигнала накачки и n приемников ВЧ-сигнала накачки, расположенных в диаметральной плоскости по носу СБОВ, а также в его левом и правом носовых секторах.IV. The simplification of the process of detecting MOs located at nasal course angles was achieved by using n radiators of the RF pump signal and n RF receiver of the pump signal located in the diametrical plane along the nose of the SBOV, as well as in its left and right nasal sectors.

V. Повышение точности оценки пространственных координат обнаруженных МО достигнуто за счет того, что:V. Improving the accuracy of estimating the spatial coordinates of the detected MOs is achieved due to the fact that:

2. n излучателей ВЧ-сигнала накачки, а также n приемников ВЧ-сигнала накачки были расположены в диаметральной плоскости по носу СБОВ, а также в его левом и правом носовых секторах2. n emitters of the HF pump signal, as well as n receivers of the HF pump signal were located in the diametrical plane along the nose of the SBOV, as well as in its left and right nasal sectors

3. n приемников ВЧ-сигнала накачки были ориентированы в вертикальной плоскости, в основном, для приема водных акустических лучей.3. n receivers of the RF pump signal were oriented in the vertical plane, mainly for receiving aqueous acoustic rays.

4. Использовалась многоканальная частотная обработка модуляционного процесса. При этом ХН имели (на основной частоте ВЧ-сигнала накачки и ее высших гармониках) разную ширину основного максимума ХН.4. Used multi-channel frequency processing of the modulation process. In this case, the CNs (at the fundamental frequency of the RF pump signal and its higher harmonics) had different widths of the main maximum of the CN.

5. Была повышена разрешающая способность по направлению и точность пеленгования объектов за счет более высокого соотношения сигнал/помеха, которое достигалось:5. The resolving power in the direction and the accuracy of direction finding of objects was increased due to the higher signal / noise ratio, which was achieved:

- суммированием НЧ-полезного сигнала по каждому пространственному каналу (по каждой ХН);- summing the LF-useful signal for each spatial channel (for each CI);

- суммированием НЧ-полезного сигнала по каждому частотному каналу и др.- summing the LF-useful signal for each frequency channel, etc.

ЛитератураLiterature

1. Роберт Дж. Урик Основы гидроакустики. - Л.: Судостроение, 1978, 445 с.1. Robert J. Urik Fundamentals of hydroacoustics. - L .: Shipbuilding, 1978, 445 p.

2. Патент США №3882444. кл. G01S 9/66, 1975.2. US patent No. 3882444. class G01S 9/66, 1975.

3. Бахарев С.А. Патент РФ №2215304 по заявке №2002102298 от 25.01.02 г.3. Bakharev S.A. RF patent No. 2215304 by application No. 2002102298 of 01.25.02.

4. Бахарев С.А. и др. Исследования влияния гидрофизических параметров морской среды на акустическое поле в морской шельфовой зоне. Отчет о НИР «Акватория». - Минрыбхоз. - Владивосток. - Дальрыбвтуз, 1998, 167 с.4. Bakharev S.A. et al. Studies of the effect of hydrophysical parameters of the marine environment on the acoustic field in the offshore zone. Report on scientific research "Water area". - The Ministry of Fisheries. - Vladivostok. - Dalrybvtuz, 1998, 167 p.

Claims

A way to ensure the safety of navigation of vessels with large draft and displacement, which consists in generating, amplifying and emitting a high-frequency pump signal into the aquatic environment at n frequencies using n emitters located on the carrier’s body, while the base frequency of the high-frequency pump signal corresponds to the resonant frequency of sound diffusers, acoustic waves dominating in the field of interaction, high-frequency signal scattered and modulated in amplitude by a low-frequency useful signal ki is received using n receivers located on the carrier body, while the receiving direction is formed due to the wave sizes of each of n receivers and the corresponding frequency of the high-frequency pump signal, a low-frequency useful signal is extracted from the received high-frequency pump signal, and the direction to its source is determined is carried out according to the maximum value of the low-frequency useful signal by connecting each of the n receivers in series to the resolver, different I mean that a vessel with a large draft and displacement is used as a carrier, n emitters and n receivers are located under water in pairs in its bow, as well as in the left and right bow sectors and form a common observation sector, n receivers are oriented mainly receiving acoustic beams, not onto the surface of the sea, as the frequencies used by the base n frequency ω and its harmonics, the fundamental frequency corresponds to the resonant frequency ω ₀ of scatterers of sound prevailing in deep bubble layer, x The directional characteristics of the n receivers partially overlap each other - when using the base frequency ω, touch each other - when using the second harmonic of the base frequency and do not touch each other - when using the third harmonic of the base frequency, the scattered high-frequency pump signal is additionally phase modulated by low-frequency useful signal, in addition n receivers are connected to the solver simultaneously, and multi-channel spatial processing is performed frequency pump signal, followed by summing the low-frequency useful signal for each of n directivity characteristics, multichannel frequency processing of the high-frequency pump signal is performed, followed by summing the low-frequency useful signal in each of n directivity characteristics.