RU2488845C1 - Система параметрической гидролокации с функцией получения акустического изображения целей - Google Patents

Система параметрической гидролокации с функцией получения акустического изображения целей Download PDF

Info

Publication number
RU2488845C1
RU2488845C1 RU2012103151/28A RU2012103151A RU2488845C1 RU 2488845 C1 RU2488845 C1 RU 2488845C1 RU 2012103151/28 A RU2012103151/28 A RU 2012103151/28A RU 2012103151 A RU2012103151 A RU 2012103151A RU 2488845 C1 RU2488845 C1 RU 2488845C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
frequency
signals
receiver
low
acoustic image
Prior art date
Application number
RU2012103151/28A
Other languages
English (en)
Inventor
Владимир Васильевич Сидоров
Original Assignee
Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом" (Госкорпорация "Росатом")
Федеральное государственное унитарное предприятие "Специальное научно-производственное объединение "Элерон" (ФГУП "СНПО "Элерон")
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом" (Госкорпорация "Росатом"), Федеральное государственное унитарное предприятие "Специальное научно-производственное объединение "Элерон" (ФГУП "СНПО "Элерон") filed Critical Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом" (Госкорпорация "Росатом")
Priority to RU2012103151/28A priority Critical patent/RU2488845C1/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2488845C1 publication Critical patent/RU2488845C1/ru

Links

Images

Landscapes

  • Measurement Of Velocity Or Position Using Acoustic Or Ultrasonic Waves (AREA)

Abstract

Использование: изобретение относится к области гидролокации и предназначено для обнаружения подводных целей и получения их акустического изображения. Сущность: в предложенной системе параметрической гидролокации излучение низкочастотных зондирующих сигналов формируют путем нелинейного преобразования частот в воде от излучателя, создающего сектор облучения, а прием отраженных от подводных целей зондирующих сигналов ведут на приемник низкочастотных сигналов и на приемник исходных высокочастотных сигналов. Определение местоположения обнаруженной цели и параметров ее движения в пределах сектора облучения, а также формирование акустического изображения обнаруженного объекта осуществляется в электронном комплексе обработки данных (ЭК) по углам и временам прихода отраженных от цели зондирующих сигналов, соответственно на приемник низкочастотных сигналов и приемник исходных высокочастотных сигналов, относительно момента излучения зондирующего сигнала с учетом скорости звука в воде и известного положения излучателя и приемников. ЭК состоит из соединенных между собой блоков излучения, приема сигналов и представления на экране монитора параметров обнаруженных целей (местоположение, скорость движения), траекторий их движения в охраняемой зоне и акустического изображения обнаруженного объекта. Технический результат: увеличение дальности обнаружения подводных целей и получение акустического изображения обнаруженного объекта. 2 з.п. ф-лы, 2 ил.

Description

Изобретение относится к области гидролокации и предназначено для обнаружения подводных целей в водной среде и получения их акустического изображения.
Предложенная система гидролокации может быть использована при охране береговых объектов или судов на стоянке со стороны водной среды, контроле подводной обстановки и состояния подводных сооружений, входов в бухты и порты, мостов, каналов, акваторий гидро и атомных станций. Основное назначение системы - обнаружение, сопровождение обнаруженных объектов в водной среде и их идентификация за счет получения акустического изображения обнаруженных объектов в водной среде, где оптические методы не эффективны.
Известны технические решения предназначенных для этих целей гидролокаторов-звуковизоров [1], которые обнаруживают объекты в воде и получают их акустическое изображение. Недостатком известных гидролокаторов-звуковизоров являются ограничения по дальности обнаружения целей, обусловленные применением в этих приборах высокочастотного акустического излучения. Обычно это работа на частотах в сотни кГц. На столь высоких частотах зона действия прибора, особенно в мелководных прибрежных областях, ограничена расстояниями, не превышающими 20-40 м, что обусловлено значительным поглощением энергии звука в воде на высоких частотах. В результате использование таких устройств встречает затруднения, например в системах охраны, где требуется предварительное обнаружение нарушителя на дальних расстояниях, приемлемых для принятия необходимых мер противодействия.
Поскольку указанные потери энергии звука резко возрастают с частотой, одним из известных методов их уменьшения является снижение частоты зондирующего сигнала, однако при этом сложно обеспечить необходимую четкость акустического изображения.
Задача, на решение которой направлено предложенное изобретение, заключается в создании системы гидролокации с простой реализацией и расширенной зоной действия, в которой компенсируется этот недостаток гидролокатора-звуковизора, проявляющийся при необходимости предварительного дальнего обнаружения и сопровождения целей в воде, а затем получения на сравнительно близких расстояниях акустического изображения обнаруженного объекта.
Для решения поставленной задачи предложена система параметрической гидролокации, включающая продольное звуковое зондирование водной толщи и прием отраженных от цели зондирующих сигналов [2]. При этом для дальнего обнаружения целей в воде используют совместное излучение двух исходных высокочастотных сигналов с разными частотами, например 400 и 450 кГц, для получения за счет нелинейного преобразования частот в воде низкочастотного сигнала излучения разностной частоты, в нашем случае 50 кГц, а для получения акустического изображения обнаруженных в воде объектов на сравнительно близких расстояниях от излучателя используют исходные высокочастотные сигналы.
Предпосылкой возможности осуществления системы являются известные физические процессы, сопровождающие распространение в воде акустических колебаний, используемых в активной гидролокации, в частности их быстрое затухание с расстоянием. Поэтому использование низкочастотной составляющей зондирующих сигналов позволяет регистрировать более высокие уровни отраженных от цели сигналов или, что эквивалентно, обнаруживать цели на больших расстояниях от зоны наблюдения, а использование исходных высокочастотных составляющих зондирующих сигналов для получения акустического изображения обнаруженных объектов позволяет обеспечить необходимую четкость изображения.
Сущность заявленной системы гидролокации целей поясняется рисунками:
фиг.1 - взаимное расположение излучателя и низкочастотного и высокочастотного приемников гидролокатора;
фиг.2 - оценка эффективности высокочастотной и низкочастотной составляющих зондирующего сигнала параметрического гидролокатора при излучении.
Состав и взаимное расположение излучателя и приемников гидролокатора показано на фиг.1, вид сверху, где 1 - излучатель исходных высокочастотных зондирующих акустических сигналов и образованных из них за счет нелинейного преобразования частот в воде низкочастотных зондирующих сигналов, создающий сектор облучения, выделенный штриховыми линиями на рисунке, 2 - приемник отраженных от цели низкочастотных зондирующих сигналов, 3 - приемник отраженных от цели исходных высокочастотных зондирующих сигналов, 4 - электронный комплекс обработки данных (ЭК), 5 - удаленная цель, например пловец-нарушитель, находящаяся в охраняемой зоне. ЭК состоит из соединенных между собой блоков излучения, приема сигналов и представления на экране монитора параметров обнаруженных целей (местоположение, скорость движения), траекторий их движения в охраняемой зоне и акустическое изображения обнаруженного объекта.
Система контролирует две зоны в пространстве перед излучателем - дальнюю зону, облучаемую низкочастотной составляющей зондирующего сигнала, и сравнительно близкую к излучателю зону, облучаемую исходными высокочастотными составляющими зондирующего сигнала.
При этом определение местоположения объекта, обнаруженного в дальней области, определяется в ЭК по временам и направлениям прихода на низкочастотный приемник гидролокатора отраженных от объекта зондирующих сигналов относительно момента излучения зондирующего сигнала с учетом скорости звука в воде и известного положения излучателя и приемника на дне. В свою очередь указанная последовательная обработка сигналов в ЭК позволяет сопровождать обнаруженный объект в зоне облучения, определять и отображать на экране монитора его траекторию и скорость движения.
В свою очередь, по мере приближения обнаруженного объекта к месту излучения попадание его в зону облучения исходными высокочастотными составляющими зондирующего сигнала позволяет формировать в ЭК акустическое изображение объекта по углам и временам прихода на высокочастотный приемник гидролокатора отраженных от объекта зондирующих сигналов относительно момента излучения зондирующего сигнала с учетом скорости звука в воде.
Преимуществом предлагаемой системы по сравнению с обычными гидролокационными средствами является совмещение в одном приборе нескольких взаимно дополняющих функций, распределенных во времени и пространстве - дальнего обнаружения объектов, их непрерывного сопровождения вплоть до возможности их идентификации на сравнительно близких расстояниях и, в итоге, получения акустического изображения обнаруженного объекта на расстояниях приемлемых для принятия необходимых мер противодействия. Практическое же воплощения предложенной системы параметрической гидролокации достаточно просто в изготовлении и мало по стоимости, поскольку увеличение функций достигается введением в известный параметрический гидролокатор относительно простого по конструкции и изготовлению приемника высокочастотных сигналов, формирующего акустическое изображение обнаруженного объекта с использованием известных принципов [1].
Каждый из признаков, включенных в формулу изобретения, необходим, а все вместе они достаточны для достижения поставленной цели, то есть в формулу изобретения включены существенные признаки.
Предложенная система параметрической гидролокации теоретически и экспериментально обоснована.
Считаем, что при нелинейном преобразовании частот в воде интенсивность низкочастотного зондирующего сигнала I уменьшается по сравнению с интенсивностью исходных высокочастотных составляющих Io примерно в 4000 раз. Учтем также потери низкочастотного зондирующего сигнала и исходных высокочастотных составляющих, связанные с затуханием звука при распространении в воде, вызванные поглощением энергии звука в водной среде.
Сравним обе составляющие зондирующего сигнала параметрического гидролокатора, высокочастотную и низкочастотную, при их распространении на расстояние r от излучателя. Обозначая отношение Io к I через I ¯
Figure 00000001
, с учетом потерь можно записать:
I ¯ 10 0,2 β o r / 4000 10 0,2 β r
Figure 00000002
,
где βo и β - коэффициенты затухания звука в водном среде, соответственно для высоких и низких частот,
Результаты расчета I ¯
Figure 00000001
в зависимости от r представлены на фиг.2. Здесь при расчетах использованы значения βo для частот 400-450 кГц и β для разностной частоты 50 кГц, соответственно 140 и 13 дБ/км. Видно, что на малых расстояниях, менее 140 м, энергия высокочастотной составляющей превосходит энергию низкочастотной составляющей, что позволяет ее использовать для получения акустического изображения при подходе объекта на близкое расстояние. На больших расстояниях энергия низкочастотной составляющей превосходит энергию высокочастотной составляющей, что позволяет ей преодолевать значительные расстояния в воде и обнаруживать объекты на дальних подступах.
Техническим результатом настоящего изобретения является увеличение дальности обнаружения подводных целей с последующим получением акустического изображения обнаруженного объекта, достигаемое относительно простыми и недорогими средствами.
Литература
1. Грегуш П. Звуковидение. - М.: Мир, 1982.
2. Зарембо Л.К. Тимошенко В.И. Нелинейная акустика. М.: МГУ, 1984, 104 с.

Claims (3)

1. Система параметрической гидролокации с функцией получения акустического изображения целей, содержащая излучатель исходных высокочастотных зондирующих акустических сигналов и образованных из них за счет нелинейного преобразования частот в воде низкочастотных зондирующих сигналов и приемник отраженных от цели низкочастотных зондирующих сигналов, соединенных с электронным комплексом обработки данных, как в обычной параметрической гидролокации, отличающаяся тем, что в состав системы дополнительно включен приемник отраженных от цели исходных высокочастотных зондирующих сигналов, соединенный с электронным комплексом обработки данных.
2. Система по п.1, отличающаяся тем, что определение местоположения обнаруженной цели и параметров ее движения в пределах сектора облучения, а также формирование акустического изображения обнаруженной цели осуществляется в электронном комплексе обработки данных по углам и временам прихода отраженных от цели зондирующих сигналов соответственно на приемник низкочастотных сигналов и на приемник исходных высокочастотных зондирующих сигналов гидролокатора относительно момента излучения зондирующего сигнала с учетом скорости звука в воде и известного положения излучателя и приемников.
3. Система по п.1, отличающаяся тем, что электронный комплекс обработки данных состоит из соединенных между собой блоков излучения, приема сигналов и представления на экране монитора параметров обнаруженных целей, траекторий их движения и изображений целей.
RU2012103151/28A 2012-01-30 2012-01-30 Система параметрической гидролокации с функцией получения акустического изображения целей RU2488845C1 (ru)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2012103151/28A RU2488845C1 (ru) 2012-01-30 2012-01-30 Система параметрической гидролокации с функцией получения акустического изображения целей

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2012103151/28A RU2488845C1 (ru) 2012-01-30 2012-01-30 Система параметрической гидролокации с функцией получения акустического изображения целей

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2488845C1 true RU2488845C1 (ru) 2013-07-27

Family

ID=49155739

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2012103151/28A RU2488845C1 (ru) 2012-01-30 2012-01-30 Система параметрической гидролокации с функцией получения акустического изображения целей

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2488845C1 (ru)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2540937C1 (ru) * 2013-09-12 2015-02-10 Федеральный научно-производственный центр Открытое акционерное общество "Научно-производственное объединение "Марс" Гидролокационный способ обнаружения подвижных подводных объектов с движущейся подводной платформы
RU2664869C1 (ru) * 2017-03-10 2018-08-23 Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом" (Госкорпорация "Росатом") Способ гидролокации в мелководных областях с оперативным контролем изменчивости условий обнаружения подводной цели

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5235558A (en) * 1992-05-21 1993-08-10 Gte Government Systems Corporation Choke point bistatic sonar
US5237541A (en) * 1992-05-21 1993-08-17 Gte Government Systems Corporation Platform carried bistatic sonar
RU2133047C1 (ru) * 1996-07-05 1999-07-10 Таганрогский государственный радиотехнический университет Параметрический эхо-импульсный локатор

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5235558A (en) * 1992-05-21 1993-08-10 Gte Government Systems Corporation Choke point bistatic sonar
US5237541A (en) * 1992-05-21 1993-08-17 Gte Government Systems Corporation Platform carried bistatic sonar
RU2133047C1 (ru) * 1996-07-05 1999-07-10 Таганрогский государственный радиотехнический университет Параметрический эхо-импульсный локатор

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Грегуш П. Звуковидение. - М.: Мир, 1982, с.163-174. Тимошенко В.И. Нелинейная акустика в инновационных технологиях. - Известия ЮФУ. Технические науки. №6, Экология 2009 - море и человек. - Таганрог, 2009, с.1-21. *

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2540937C1 (ru) * 2013-09-12 2015-02-10 Федеральный научно-производственный центр Открытое акционерное общество "Научно-производственное объединение "Марс" Гидролокационный способ обнаружения подвижных подводных объектов с движущейся подводной платформы
RU2664869C1 (ru) * 2017-03-10 2018-08-23 Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом" (Госкорпорация "Росатом") Способ гидролокации в мелководных областях с оперативным контролем изменчивости условий обнаружения подводной цели

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US7468689B2 (en) System and method for determining position of radar apparatus based on reflected signals
US7773204B1 (en) Apparatus and method for spatial encoding of a search space
US8654609B2 (en) Target detection device, target detection control program, and target detection method
RU2358289C1 (ru) Способ и система обнаружения объектов при гидролокации
US20100142326A1 (en) Method For Identifying Gas Leaks Using A Stationary Seabed Placed Steered Beamformed Acoustic Antenna With Active Narrow Beam Transmitter Interrogation Capability
Leighton et al. Clutter suppression and classification using twin inverted pulse sonar (TWIPS)
JP2007024715A (ja) 河川データ測定方法及び装置
JPH10504860A (ja) 水泳プールにおいて危険な状態にある人体の存在を推測することで警報を発する監視装置
RU2271551C2 (ru) Способ обнаружения подводных объектов и устройство для его осуществления
WO2007000580A1 (en) Contrast enhancement between linear and nonlinear scatterers
RU2488845C1 (ru) Система параметрической гидролокации с функцией получения акустического изображения целей
RU2527136C1 (ru) Способ измерения глубины объекта и гидролокатором
Balk et al. Surface-induced errors in target strength and position estimates during horizontal acoustic surveys.
EP3260880B1 (en) Signal-processing device and processing method, recording medium, and target detection device and detection method
RU2383899C1 (ru) Метод и система обнаружения целей при гидролокации
JP2011226873A (ja) 水中音波撮像装置
RU75060U1 (ru) Акустическая локационная система ближнего действия
RU2342681C2 (ru) Способ обеспечения безопасности мореплавания судов с большой осадкой и водоизмещением
RU2461844C1 (ru) Система гидролокации целей в условиях мелководья
KR101083010B1 (ko) 함정소나 능동모드에 대한 자항식 기만기의 기만능력 예측 방법
RU192949U1 (ru) Антенный блок для мобильного комплекса определения уровня и объема донных отложений в резервуарах для нефти
RU2559701C2 (ru) Способ и система обнаружения подводных объектов при их вторжении в охраняемую зону
Towle et al. Low-cost acoustic sensors for littoral anti-submarine warfare (ASW)
KR102019559B1 (ko) 타겟 탐지 방법, 이를 수행하기 위한 기록매체 및 장치
Lunkov Reverberation of wideband signals in shallow water when using sound focusing