Активный гидролокатор

Авторы патента:

G01S15/06 - системы для определения местоположения цели

Владельцы патента RU 2346295:

ОАО "Концерн "Океанприбор" (RU)

Изобретение относится к гидроакустической технике, в том числе к активным гидролокаторам, предназначенным для обнаружения целей, измерения координат и параметров движения обнаруженных целей. Активный гидролокатор содержит излучающую и приемную акустические антенны, генераторное устройство, устройство синхронизации, устройство формирования характеристик направленности, блок измерения τ времени задержки эхо-сигнала от цели относительно момента излучения зондирующего сигнала, блок измерения угла прихода эхо-сигнала в вертикальной плоскости, блок вертикального разреза скорости звука и блок измерения глубины цели, причем выход генераторного устройства соединен с излучающей акустической антенной, вход устройства формирования характеристики направленности соединен с приемной акустической антенной, входы блока измерения τ и блока измерения угла прихода эхо-сигнала в вертикальной плоскости соединены с выходом устройства формирования характеристик направленности, соответствующие выходы устройства синхронизации соединены со входом генераторного устройства и вторым входом блока измерения τ, введены последовательно соединенные вычислитель, определяющий прогнозные времена задержки эхо-сигнала t_i относительно момента излучения зондирующего сигнала для набора возможных глубин цели H_i, и блок разности, определяющий Δτ_i=t_i-τ, при этом первый вход вычислителя соединен с выходом блока измерения угла прихода эхо-сигнала в вертикальной плоскости, второй его вход соединен с выходом блока вертикального разреза скорости звука, второй вход блока разности соединен с выходом блока измерения τ, а выход блока разности соединен с входом блока измерения глубины цели Нц, определяемой из набора возможных глубин Н_i, при которой величина Δτ_i является наименьшей по модулю. Технический результат - обеспечение возможности измерения глубины цели на больших дистанциях путем прямого определения глубины цели. 1 ил.

Изобретение относится к гидроакустической технике, конкретнее к области активной гидролокации, в том числе к активным гидролокаторам, предназначенным для обнаружения целей, измерения координат и параметров движения обнаруженных целей.

Известны активные гидролокаторы, содержащие акустические излучающую и приемную антенны, генераторное устройство, блок синхронизации, устройство формирования характеристик направленности, блок измерения времени задержки эхо-сигнала от цели относительно момента излучения зондирующего сигнала, блок измерения угла прихода эхо-сигнала в вертикальной плоскости, блок вертикального разреза скорости звука (Справочник по гидроакустике. А.П.Евтютов, А.Е.Колесников, Е.А.Корепин и др. 2-е изд. - Л.: Судостроение, 1988, с.24, 54-57; Митько В.Б., Евтютов А.П., Гущин С.Е. Гидроакустические средства связи и наблюдения. - Л.: Судостроение, 1982, с.26, 27). В этих активных гидролокаторах отсутствует блок измерения глубины цели, и, следовательно, не производится измерение координаты цели по глубине.

Известен активный гидролокатор, в котором используется блок измерения глубины обнаруженной цели (Antman H.S. Computer plotting of sound ray paths. - "Undersea Technology", 1971, vol.12, N 7, p.21-23). В рассматриваемом в этой статье активном гидролокаторе измерение глубины цели производится без учета рефракции акустических лучей. Это приводит к существенным ошибкам в измерении глубины цели (Сташкевич А.П. Акустика моря. - Л.: Судостроение, 1966, с.266).

Наиболее близким аналогом является активный гидролокатор (Физические основы подводной акустики./Под ред. В.И.Мясищева. - М.: Сов. радио, 1955, с.86; Сташкевич А.П. Акустика моря. - Л.: Судостроение, 1966, с.263-266), содержащий излучающую и приемную акустические антенны, генераторное устройство, устройство синхронизации, блок измерения времени задержки эхо-сигнала от цели относительно момента излучения зондирующего сигнала, блок измерения угла прихода эхо-сигнала в вертикальной плоскости, блок вертикального разреза скорости звука и блок измерения глубины цели. Блок измерения глубины цели выполнен в виде последовательно соединенных блока определения наклонной дальности до цели, блока определения кажущейся глубины цели и блока определения истинной глубины цели, при этом первый вход блока определения наклонной дальности до цели соединен с выходом блоком вертикального разреза скорости звука, второй его вход соединен с выходом блока измерения τ времени задержки эхо-сигнала от цели относительно момента излучения сигнала, второй вход блока определения кажущейся глубины соединен с выходом блока измерения угла прихода эхо-сигнала в вертикальной плоскости, блок определения истинной глубины цели соединен с выходом блока измерения угла прихода эхо-сигнала в вертикальной плоскости и с выходом блока вертикального разреза скорости звука.

Недостатком устройства-прототипа является возможность его использования только при малых дистанциях до обнаруженной цели - до дистанций в несколько сот метров, т.к. при больших дистанциях величина кажущейся глубины цели во много раз превышает истинную глубину цели (см. примеры расчетов в кн.: Сташкевич А.П. Акустика моря. - Л.: Судостроение, 1966, с.266), что приводит к недостаточной достоверности измерения глубины цели с помощью устройства-прототипа.

Техническим результатом изобретения является обеспечение возможности измерения глубины цели на больших дистанциях путем прямого определения глубины цели в условиях рефракции с непосредственным использованием в предлагаемом активном гидролокаторе измеренного времени задержки эхо-сигнала от цели относительно момента излучения зондирующего сигнала, измеренного угла прихода эхо-сигнала в вертикальной плоскости и вертикального разреза скорости звука.

Для достижения указанного технического результата в активный гидролокатор, содержащий излучающую и приемную акустические антенны, генераторное устройство, устройство синхронизации, устройство формирования характеристик направленности, блок измерения τ времени задержки эхо-сигнала от цели относительно момента излучения зондирующего сигнала, блок измерения угла прихода эхо-сигнала в вертикальной плоскости, блок вертикального разреза скорости звука и блок измерения глубины цели, причем выход генераторного устройства соединен с излучающей акустической антенной, вход устройства формирования характеристики направленности соединен с приемной акустической антенной, входы блока измерения τ и блока измерения угла прихода эхо-сигнала в вертикальной плоскости соединены с выходом устройства формирования характеристик направленности, соответствующие выходы устройства синхронизации соединены со входом генераторного устройства и вторым входом блока измерения τ, введены новые признаки, а именно последовательно соединенные вычислитель, определяющий прогнозные времена задержки эхо-сигнала t_i относительно момента излучения зондирующего сигнала для набора возможных глубин цели H_i, и блок разности, определяющий Δτ_i=t_i-τ, при этом первый вход вычислителя соединен с выходом блока измерения угла прихода эхо-сигнала в вертикальной плоскости, второй его вход соединен с выходом блока вертикального разреза скорости звука, второй вход блока разности соединен с выходом блока измерения τ, а выход блока разности соединен с входом блока измерения глубины цели Нц, определяемой из набора возможных глубин H_i, при которой величина Δτ_i является наименьшей по модулю.

Сущность изобретения поясняется чертежом, где приведена блок-схема предложенного активного гидролокатора.

Активный гидролокатор содержит излучающую 1 и приемную 2 акустические антенны, генераторное устройство 3, устройство синхронизации 4, устройство 5 формирования характеристик направленности, блок 6 измерения τ времени задержки эхо-сигнала от цели относительно момента излучения зондирующего сигнала, блок 7 измерения угла прихода эхо-сигнала в вертикальной плоскости, блок 8 вертикального разреза скорости звука, причем выход генераторного устройства 3 соединен с излучающей антенной 1, вход устройства 5 соединен с приемной акустической антенной 2, входы блока 6 и блока 7 соединены с выходом устройства 5, соответствующие выходы устройства синхронизации 4 соединены с входом генераторного устройства 3 и вторым входом блока 6. Также гидролокатор содержит последовательно соединенные вычислитель 9, определяющий прогнозные времена задержки эхо-сигнала t_i относительно момента излучения зондирующего сигнала для набора возможных глубин цели H_i, блок разности 10, определяющий Δτ_i=t_i-τ, блок 11 измерения глубины цели, причем первый вход вычислителя 9 соединен с выходом блока 7, второй вход вычислителя 9 соединен с выходом блока 8, второй вход блока разности 10 соединен с выходом блока 6.

Работа устройства осуществляется следующим образом. Гидролокатор производит излучение зондирующего сигнала с помощью генераторного устройства 3 и излучающей акустической антенны 1. Отраженный от цели эхо-сигнал с выхода приемной акустической антенны 2 поступает на устройство 5 формирования характеристик направленности в горизонтальной и вертикальной плоскостях. С выхода устройства 5 формирования характеристик направленности принятый сигнал поступает на блок 6 измерения τ времени задержки эхо-сигнала от цели относительно момента излучения зондирующего сигнала и блока 7 измерения угла прихода сигнала в вертикальной плоскости. Устройство синхронизации управляет во времени работой генераторного устройства 3, излучением зондирующего сигнала и блоком 6, что позволяет измерить время задержки эхо-сигнала от цели относительно момента излучения зондирующего сигнала. В блоке 8 содержится база данных по вертикальным разрезам скорости звука для различных районов Мирового океана и различных времен года или этот блок может представлять собой измеритель скорости звука по глубине. В вычислителе 9 определяются прогнозные времена задержки эхо-сигнала t_i относительно момента излучения зондирующего сигнала для набора возможных глубин цели H_i. Прогнозные времена задержки определяются для указанных величин H_i: для измеренной величины угла прихода эхо-сигнала в вертикальной плоскости и вертикального разреза скорости звука по глубине. В блоке 10 определяется разность между величинами измеренного и прогнозных времен задержки эхо-сигнала относительно момента излучения зондирующего сигнала Δτ_i=t_i-τ. В блоке 11 производится определение глубины цели Нц из значений возможных глубин H_i, при которой величина разности Δτ_i является наименьшей по модулю.

Практическое исполнение блоков, входящих в изобретение, известно из практики гидроакустики. Блок 9 - вычислитель, определяющий прогнозные времена задержки эхо-сигнала t_i от момента излучения зондирующего сигнала для набора возможных глубин цели Н_i, описан в кн.: Матвиенко В.Н., Тарасюк Ю.Ф. Дальность действия гидроакустических средств. - Л.: Судостроение, 1976, с.162-166. Вычислитель, как указано в данной книге, может выполнять расчет прогнозных времен задержки эхо-сигнала, для произвольных дистанций (например, на с.174 приводятся дистанции до 200 км, для которых выполняются расчеты). Блок разности 10 описан, например, в кн.: Цифровые радионавигационные устройства/В.В.Барашенков, А.Е.Лутченко, Е.М.Скороходов и др.; Под ред. В.Б.Смолова. - М.: Сов. радио, 1980, с.101. Блок 11 выполняется с использованием схемы сравнения, см., например, кн.: Проектирование импульсных и цифровых устройств радиотехнических систем./Гришин Ю.П., Казаринов Ю.М., Катиков В.М. и др.; Под ред. Ю.М.Казаринова. - М.: Высш. шк., 1985, с.15.

Использование блока измерения τ времени задержки эхо-сигнала от цели относительно момента излучения зондирующего сигнала, блока измерения угла прихода эхо-сигнала в вертикальной плоскости, блока вертикального разреза скорости звука, вычислителя, определяющих прогнозные времена задержки эхо-сигнала t_i относительно момента излучения зондирующего сигнала для набора возможных глубин цели и блока разности, обеспечивает измерение глубины цели на больших дистанциях путем прямого определения глубины цели в условиях рефракции.

Таким образом, поставленная задача успешно решается.

Активный гидролокатор, содержащий излучающую и приемную акустические антенны, генераторное устройство, устройство синхронизации, устройство формирования характеристик направленности, блок измерения τ времени задержки эхо-сигнала от цели относительно момента излучения зондирующего сигнала, блок измерения угла прихода эхо-сигнала в вертикальной плоскости, блок вертикального разреза скорости звука и блок измерения глубины цели, причем выход генераторного устройства соединен с излучающей акустической антенной, вход устройства формирования характеристики направленности соединен с приемной акустической антенной, входы блока измерения τ и блока измерения угла прихода эхосигнала в вертикальной плоскости соединены с выходом устройства формирования характеристик направленности, соответствующие выходы устройства синхронизации соединены со входом генераторного устройства и вторым входом блока измерения τ, отличающийся тем, что в него введены последовательно соединенные вычислитель, определяющий прогнозные времена задержки эхо-сигнала t_i относительно момента излучения зондирующего сигнала для набора возможных глубин цели H_i, и блок разности, определяющий Δτ_i=t_i-τ, при этом первый вход вычислителя соединен с выходом блока измерения угла прихода эхо-сигнала в вертикальной плоскости, второй его вход соединен с выходом блока вертикального разреза скорости звука, второй вход блока разности соединен с выходом блока измерения τ, а выход блока разности соединен с входом блока измерения глубины цели Н_ц, определяемой из набора возможных глубин Н_i, при которой величина Δτ_i является наименьшей по модулю.

Изобретение относится к области гидролокации и предназначено для определения положения наблюдаемого объекта по глубине в водной среде. .

Способ обеспечения безопасности мореплавания судов с большой осадкой и водоизмещением // 2342681

Изобретение относится к области гидроакустики 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.

Способ съемки рельефа дна акватории и устройство для его осуществления // 2340916

Изобретение относится к гидрографии, в частности к способам и техническим средствам съемки рельефа дна путем определения глубин на заданной акватории с определением их геодезических координат.

Способ определения направления прихода эхосигнала (варианты) // 2219563

Изобретение относится к области гидроакустики, а именно гидролокации, и может быть использовано при обнаружении объектов в активном режиме. .

Способ определения направления на источник гидроакустического сигнала (варианты) // 2196362

Изобретение относится к области гидроакустики, связанной с приемом широкополосных сигналов, и может быть использовано при шумопеленговании, гидролокации, обнаружении гидроакустических сигналов, классификации, для гидроакустической связи, для подводных геофизических работ.

Пеленгатор гидроакустической навигационной системы с ультракороткой базой // 2179730

Изобретение относится к средствам подводной навигации и может быть использовано в составе ультракороткобазисных гидроакустических навигационных систем повышенной точности для обеспечения работы автономных и привязных необитаемых подводных аппаратов или других подводных технических средств.

Фазовый параметрический гидролокатор // 2097785

Изобретение относится к гидроакустическим измерительным системам и предназначено для классификации донных отложений, а также для обнаружения и классификации донных и придонных объектов по акустическому импедансу.

Система для определения местоположения подводного аппарата // 2062482

Изобретение относится к гидроакустическим навигационным средствам, а именно - к гидроакустическим системам навигации (ГСН) подводных аппаратов (ПА) относительно судна обеспечения.

Маяк-ответчик гидроакустической системы навигации // 2058567

Устройство для определения характеристик объектов по локационным измерениям // 2040011

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано в системах обработки локационных сигналов. .

Способ определения горизонтальных координат неподвижного подводного источника гидроакустических навигационных сигналов // 2378663

Изобретение относится к средствам подводной навигации, в частности к определению местоположения или для точной координатной привязки точек постановки стационарных маяков гидроакустических навигационных систем, стартовых точек или точек зависания автономных подводных роботов и других подводных технических средств, оснащенных источниками навигационных сигналов

Способ определения местоположения и параметров движения низколетящего над водной поверхностью со сверхзвуковой скоростью объекта по следу на водной поверхности // 2388012

Изобретение относится к области радиолокации, лазерной локации и оптики, в частности к обнаружению, определению параметров движения и сопровождению сверхзвукового малозаметного низколетящего над водной поверхностью объекта (СМНО)

Способ определения координат посредством гидроакустической навигационной системы // 2431156

Изобретение относится к гидроакустике, в частности к гидроакустическим навигационным системам, работающим при наличии отражающих границ раздела, а более конкретно к определению координат преимущественно подводных подвижных аппаратов

Устройство подповерхностного зондирования // 2433423

Изобретение относится к радиотехнике, преимущественно к радиолокации объектов, и, в частности, может быть использовано для подповерхностного зондирования внутренних органов человека и животных в процессе ультразвуковых исследований

Способ навигации подводного объекта посредством гидроакустической навигационной системы // 2456634

Изобретение относится к области подводной навигации, а именно к определению координат подводного объекта

Система гидролокации целей в условиях мелководья // 2461844

Изобретение относится к области гидролокации и предназначено для обнаружения подводных целей в прибрежных мелководных областях

Пеленгатор водолаза // 2494914

Изобретение относится к водолазной технике, а именно к аппаратуре звукоподводной связи и пеленгования, используемой водолазами. Пеленгатор водолаза, совмещенный со станцией звукоподводной связи, состоит из генератора импульсов и двух идентичных приемных каналов импульсов, каждый из которых имеет свою антенну, установленную слева или справа от водолаза. Выходы приемных каналов пеленгатора соединены с коммутатором, который подключает к станции звукоподводной связи левый или правый телефоны водолаза в зависимости от того на какую антенну раньше приходит сигнал от генератора импульсов другого водолаза. Обеспечивается одновременно с гидроакустической связью пеленгование гидроакустических сигналов другого водолаза. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

Система демодуляции сигнала // 2520357

Система демодуляции сигнала относится к области демодуляции модулированного по фазе или по частоте сигнала и может использоваться для обнаружения движения объекта. Достигаемый технический результат - распознавание точной частоты конкретной составляющей сигнала в принятом сигнале с множественными составляющими. Система демодуляции сигнала содержит: комплексный демодулятор (110), имеющий первый вход (111) для приема модулированного по фазе входного сигнала (Si) и сконструированный для выполнения комплексного перемножения этого сигнала с аппроксимацией обратной величины фазовой модуляции; устройство (130) анализа спектра, принимающее демодулированный умноженный сигнал, произведенный комплексным демодулятором (110), и способное анализировать частотный спектр демодулированного умноженного сигнала, контроллер (140) модуляции. 3 н. и 12 з.п. ф-лы, 14 ил.

Способ определения положения судна и характеристик его движения // 2546846

Изобретение предназначено для использования в системах управления движением судов (СУДС) при осуществлении оператором управления проводкой судна по сложным фарватерам. Техническим результатом, обеспечиваемым изобретением, является повышение точности и оперативности определения параметров движения судов при прохождении опасных участков акватории, в том числе определения положения судна относительно границ фарватера (границ зон безопасности). В изобретении решение задачи оперативного получения оператором СУДС достоверной информации о положении судна на фарватере достигается введением в состав оборудования СУДС гидроакустических навигационных систем (ГАС), внешние устройства которых (приемно-передающие устройства) располагаются вблизи опасных участков фарватера, использованием информации от них для определения положения судна относительно оси фарватера, координат местоположения его геометрического центра, расстояний носа и кормы судна от границ фарватера (границ запретных зон) и динамики изменения этих параметров и представлении результатов расчетов в цифровом виде и в виде отображения на индикаторе оператору для использования при выработке решений по управлению движением проводимого судна. 1 ил.

Гидроакустический способ измерения дистанции с использованием взрывного сигнала // 2546852

Изобретение относится к гидроакустике и предназначено для обнаружения объектов и измерения дистанции до них при взрывном источнике зондирующих сигналов. Изобретение позволяет определить дальность обнаружения и обеспечить скрытность приемного устройства. Гидроакустический способ измерения дистанции с помощью взрывного источника содержит излучение взрывного источника сигналов, прием эхосигнала от объекта, фильтрацию, детектирование и вывод на индикатор, взрывной источник имеет фиксированную глубину установки и фиксированное время срабатывания Тиз, прием сигналов взрывного источника осуществляется статическим веером характеристик направленности, измеряется уровень помехи по всем пространственным каналам, выбирается порог, принимается сигнал прямого распространения от источника взрывного сигнала до приемного устройства, определяется направление α0 прихода сигнала прямого распространения, определяется время прихода сигнала прямого распространения Тпр, определяется дистанция от приемника до источника излучения d=(Тпр-Тиз)С, где С - скорость звука, принимается эхосигнал, отраженный от объекта, определяется направление β0 прихода эхосигнала, отраженного от объекта, определяется время прихода Тэс эхосигнала, отраженного от объекта, определяется время распространения от источника до объекта и до приемника tc=(Тэс-Тиз), определяется дистанция распространения от источника до объекта и до приемника Rc=Ctc, определяется разность углов (α0-β0) между направлением на источник излучения и направлением на приемник эхосигнала, определяется дистанция до цели по формуле: Д = R c 2 − d 2 2 R c − 2 d cos ( α 0 − β 0 ) . 2 ил.