Способ высокоточного координирования подводного комплекса в условиях подледного плавания

Авторы патента:

Коваленко Юрий Алексеевич (RU)

Хаметов Руслан Касымович (RU)

G01S15/00 - Системы с использованием отражения или вторичного излучения акустических волн, например системы гидроакустических станций

Владельцы патента RU 2555479:

Российская Федерация, от имени которой выступает Министерство промышленности и торговли Российской Федерации (Минпромторг) (RU)

Изобретение относится к области подводной навигации и, в частности, может быть использовано для определения собственных координат АНПА при его перемещении подо льдом в высоких арктических широтах. Технический результат заключается в повышении точности позиционирования АНПА при проведении подледных работ в высоких арктических широтах за счет исключения из системы датчика курса АНПА, т.е. исключения влияния ошибок его измерений на общую оценку горизонтальных координат аппарата. Предложенное техническое решение позволяет также исключить ограничивающие условия оценки координат аппарата из-за неблагоприятного геометрического (пространственного) расположения ГМ и АНПА. Использование радионавигационных приемников GPS/ГЛОНАСС, ГАНС-УКБ при определении местоположения ГМ, в качестве которого используется ТНПА, а также исключение измерения курса АНПА и ОС прямым путем, что является источником некорректных данных в высоких арктических широтах, а также повышение маневренности ГМ позволили решить задачу оценки собственных координат АНПА в условиях подледного плавания. 3 ил.

Изобретение относится к области подводной навигации и, в частности, может быть использовано для определения собственных координат на борту автономного необитаемого подводного аппарата (АНПА) при его перемещении подо льдом в высоких арктических широтах.

Задача определения собственных координат АНПА важна для обеспечения в реальном масштабе времени корректировки траектории движения аппарата, а также пространственной привязки результатов обследования на этапе постобработки. Предложенное изобретение позволяет определить выходные навигационные параметры АНПА (координаты) в локальной системе координат (ЛСК) в условиях подледного использования.

Существующие традиционные методы навигации АНПА строятся на базе бортовой системы счисления пути. Для уменьшения накапливающейся со временем ошибки необходимо периодически выполнять процедуру коррекции счисленных координат на основе данных, полученных от других навигационных систем. Среди последних наиболее широкое распространение получили гидроакустические навигационные системы (ГАНС).

Известен способ подледной навигации АНПА, в котором определяют координаты аппарата на его борту путем измерения дальности до гидроакустического маяка (ГМ), географические координаты которого известны, и направления на него, т.е. пеленга и угла места (Арктические подводные операции / Под ред. Л. Рея: Пер с англ. - Л.: Судостроение, 1989. - С.263-264). Способ реализуется в системах, называемых ГАНС с ультракороткой базой (ГАНС-УКБ). Для подледной навигации АНПА ультракороткобазисную систему можно использовать несколькими способами: подвешивать ГМ через прорубь во льду, закреплять на дне, буксировать или размещать на выдвижном устройстве обеспечивающего судна (ОС).

Известен способ подледной навигации, основанный на обработке данных о дальностях АНПА относительно сети из трех или более ГМ с известными географическими и взаимными координатами (Арктические подводные операции / Под ред. Л. Рея: Пер с англ. - Л.: Судостроение, 1989. - С.264-266). Способ реализуется в системах, называемых ГАНС с длинной базой (ГАНС-ДБ), при этом ГМ подвешивают через проруби под кромкой льда или располагают на морском дне.

Применение ультракороткобазисных и дальнобазисных систем ограничивается рядом обстоятельств:

- типовая ошибка определения местоположения большинства современных ГАНС-УКБ составляет 0.2-0.5% от наклонной дальности, т.е. 2-5 м при дистанции в 1 км (IMCA S 017. Guidance on Vessel USBL Systems for Use in Offshore Survey and Positioning Operations. April 2011); при дистанциях более 1 км ГАНС-УКБ не могут обеспечить приемлемую точность;

- для определения пеленга ГАНС-УКБ оснащается магнитным датчиком курса, к показаниям которого в высоких арктических широтах следует относиться критически;

- приемо-передающая антенна ГАНС-ДБ обладает широкой характеристикой направленности (ХН), что необходимо для того, чтобы «накрыть» сигналом все ГМ одновременно; использование антенны с широкой ХН делает систему чувствительной к отраженным ото льда и различных неоднородностей воды эхосигналам;

- постановка в районе работ ГМ может оказаться неэффективной из-за значительного дрейфа ледового поля;

- при обследовании больших площадей возникает необходимость в многократной переустановке системы, что существенно увеличивает время и стоимость выполнения работ.

Известен способ, основанный на использовании спутниковой навигации и модемной гидроакустической связи, которая позволяет синхронно обмениваться пакетами навигационных данных между АНПА и единственным ГМ и одновременно измерять время распространения акустического сигнала между ними (М.В. Larsen. ″Synthetic Long Baseline Navigation of Underwater Vehicles″, presented at Oceans 2000 MTS/IEEE Conference and Exhibition, vol.3, 11-14 September 2000, pages 2043-2050, XP002901743 ISBN: 0-7803-6551-8; патент № EP 1275012 B1 от 15.01.2003, международная публикация № WO 2001/065274 от 07.09.2001).

Наиболее близким к заявленному техническому решению аналогом (прототипом) является способ одномаяковой навигации, реализуемый на основе информации от датчиков бортовой автономной навигационной системы АНПА и дальностей до мобильного ГМ, буксируемого ОС или автономным необитаемым водным (поверхностным) аппаратом (АНВА) (Щербатюк А.Ф., Дубровин Ф.С. Алгоритмы определения местоположения АНПА на основе информации о дальности до одного мобильного гидроакустического маяка // Информационно-измерительные и управляющие системы. - 2012. - №9. - С.26-39). Способ выполняется посредством системы, содержащей АНПА и ГМ, который буксируют за судном по траектории, обеспечивающей минимизацию ошибки оценивания местоположения аппарата, при этом ГМ снабжен первой гидроакустической аппаратурой передачи информации (ГАПИ) с помощью приемоизлучающей антенны которой в объем воды излучают пакет навигационных данных о горизонтальных координатах и глубине движения ГМ в ЛСК, а также метке времени излучения пакета, при этом АНПА снабжен второй ГАПИ, с помощью которой принимают и выделяют навигационный пакет, измеряют временной интервал распространения навигационного пакета между ГМ и АНПА и определяют расстояние между ними, при этом АНПА снабжен датчиком глубины, датчиком курса и доплеровским гидроакустическим лагом (ДГАЛ), с помощью которых измеряют глубину движения аппарата, курс аппарата в ЛСК, а также модуль вектора скорости его движения, при этом АНПА снабжен системой счисления пути, которая на основе данных о скорости движения и курсе АНПА определяет фактическое перемещение аппарата в ЛСК, при этом АНПА снабжен системой коррекции координат, с помощью которой на основе фильтра Калмана по результатам измерения дальностей от АНПА до ГМ, глубинам движения ГМ и АНПА, счисленным перемещениям подводного аппарата оценивают его координаты в ЛСК.

Существенными недостатками данного способа-прототипа являются:

- для определения фактического перемещения АНПА в ЛСК требуется использовать данные от датчика курса, которые в высоких арктических широтах не обеспечивают требуемую точность;

- в условиях ледового покрытия маневренные возможности ОС и буксируемого ГМ существенно ограничены, что снижает точность координирования, не позволяя ГМ находиться в такой позиции, при которой обеспечивается минимизация ошибки оценивания местоположения аппарата.

Отсутствие учета указанных недостатков приводит к появлению значительных ошибок при определении местоположения АНПА в условиях подледного плавания.

Задачей предложенного изобретения является обеспечение проведения подледных исследований в высоких арктических широтах с помощью АНПА путем привязки его местоположения к локальным координатам.

Технический результат заключается в повышении точности позиционирования АНПА за счет исключения из системы датчика курса АНПА, т.е. исключения влияния ошибок его измерений на общую оценку горизонтальных координат аппарата. Предложенное техническое решение позволяет также исключить ограничивающие условия оценки координат аппарата из-за неблагоприятного геометрического (пространственного) расположения ГМ и АНПА.

Для достижения указанного технического результата в известный способ координирования подводного комплекса, выполняемый посредством системы, содержащей АНПА и ГМ, который перемещают за ОС, при этом ГМ снабжен первой ГАПИ с помощью приемоизлучающей антенны, которой в объем воды излучают пакет навигационных данных о горизонтальных координатах и глубине нахождения ГМ в ЛСК 0XYZ, а также метке времени излучения пакета, при этом АНПА снабжен второй ГАПИ, с помощью которой принимают и выделяют навигационный пакет, измеряют временной интервал ΔT_k распространения k-го навигационного пакета (k=1, …, N) между ГМ и АНПА и определяют расстояние между ними R_АНПА(t_k) к моменту времени t_k, при этом АНПА снабжен датчиком глубины и ДГАЛ, с помощью которых измеряют глубину движения аппарата Z_АНПА(t_k) в ЛСК и модуль вектора скорости его движения V_АНПА(t_k) к моменту времени t_k, при этом АНПА снабжен системой коррекции координат, с помощью которой оценивают горизонтальные координаты аппарата (X_АНПА(t_k); Y_АНПА(t_k)) в ЛСК, введены новые признаки, а именно:

- по завершении процесса заглубления (аппарат достиг требуемой глубины или высоты над дном) с помощью первой ГАПИ на АНПА передают пакет навигационных данных с начальными горизонтальными координатами (X_АНПА(t₀); Y_АНПА(t₀)) аппарата в ЛСК, где t₀ - время начала работы системы коррекции координат,

- к моменту времени излучения k-го навигационного пакета (t_k-ΔT_k) определяют горизонтальные координаты (X_ГМ(t_k-ΔT_k); Y_ГМ(t_k-ΔT_k)) ГМ в ЛСК, при этом в качестве ГМ используют телеуправляемый необитаемый подводный аппарат (ТНПА), для этого на ТНПА дополнительно размещают гидроакустический маяк-ответчик (ГМО), с помощью которого с заданным периодом зондирования в объем воды излучают акустические импульсы, при этом ОС снабжают аппаратурой ГАНС-УКБ, с помощью которой последовательно принимают акустические импульсы и определяют дистанцию R_ГМ(t_k-ΔT_k) от ГМО до фазового центра пеленгационной антенны ГАНС-УКБ и курсовой угол KU(t_k-ΔT_k) между носовой частью строительной оси судна и направлением на ГМО, при этом ОС снабжают первым и вторым радионавигационным приемником GPS/ГЛОНАСС, приемные антенны которых размещают вдоль строительной оси судна в носовой и кормой части соответственно, при этом многократно определяют географические координаты антенн, которые с помощью вычислительного устройства (ВУ), размещенного на ОС, пересчитывают по каждой паре измерений в локальные координаты с последующим вычислением угла между осью 0X и носовой частью строительной оси судна (курс судна), а затем по группе полученных парциальных оценок курса формируют методом наименьших квадратов сглаженную оценку курса ОС K_OC(t_k-ΔT_k) в ЛСК, далее с учетом линейных смещений фазового центра пеленгационной антенны ГАНС-УКБ относительно второй антенны радионавигационного приемника GPS/ГЛОНАСС в ВУ определяют горизонтальные координаты ОС (X_OC(t_k-ΔT_k); Y_OC(t_k-ΔT_k)) в ЛСК и затем горизонтальные координаты ТНПА (X_ГМ(t_k-ΔT_k); Y_ГМ(t_k-ΔT_k)) в ЛСК по формулам

D_ГМ(t_k-ΔT_k)=(R_ГМ(t_k-ΔT_k)²-Z_ГМ(t_k-ΔT_k)²)^0.5,

X_ГМ(t_k-ΔT_k)=X_OC(t_k-ΔT_k)+D_ГМ(t_k-ΔT_k)×cosβ,

Y_ГМ(t_k-ΔT_k)=Y_OC(t_k-ΔT_k)+D_ГМ(t_k-ΔT_k)×sinβ,

где D_ГМ(t_k-ΔT_k) - расстояние между ГМО и фазовым центром пеленгационной антенны ГАНС-УКБ в плоскости X0Y, Z_ГМ(t_k-ΔT_k) - глубина нахождения ТНПА в ЛСК, β=KU(t_k-ΔT_k)-360+K_OC(t_k-ΔT_k), если

(K_OC(t_k-ΔT_k)+KU(t_k-ΔT_k))≥360 град, или β=KU(t_k-ΔT_k)+K_OC(t_k-ΔT_k), если 0 град ≤(K_OC(t_k-ΔT_k)+KU(t_k-ΔT_k))<360 град,

- а горизонтальные координаты АНПА в ЛСК к моменту времени t_k оценивают по результатам решения системы уравнений

где D_АНПА(t_k)²=R_АНПА(t_k)²-Z_АНПА(t_k)², D_АНПА(t_k) - расстояние между первой и второй ГАПИ в плоскости X0Y, и выборе окончательного решения на основе сравнения путевых углов K₁(t_k) и K₂(t_k) с K(t_k-1), при этом первое решение системы является истинным, если выполняется условие

$| K_{1} (t_{k}) - K (t_{k - 1}) | < | K_{2} (t_{k}) - K (_{t - 1}) |$ , в остальных случаях истинным является второе решение, где K₁(t_k) - путевой угол АНПА, рассчитанный по двум смежным оценкам местоположения аппарата (в моменты времени t_k и t_k-1 соответственно), в предположении, что первое решение системы уравнений является истинным, K₂(t_k) - путевой угол АНПА в предположении, что второе решение системы уравнений является истинным, K(t_k-1) - путевой угол АНПА в момент времени t_k-1 получения k-1-го навигационного пакета.

Покажем возможность достижения указанного технического результата.

Сущность изобретения отображена на чертежах, иллюстрирующих способ координирования АНПА в условиях подледного плавания.

На фиг.1 изображена ЛСК 0XYZ, в которой осуществляется координирование АНПА, а также проекции положений ОС и АНПА на плоскость X0Y по достижении аппаратом требуемой глубины или высоты над дном.

На фиг.2 изображена общая схема способа координирования АНПА в условиях подледного плавания.

На фиг.3 изображены проекции положений ОС и ТНПА на плоскость X0Y для пояснения формул определения горизонтальных координат ТНПА в момент времени (t_k-ΔT_k).

Рассмотрим пример реализации способа.

При подходе ОС 1 (фиг.1) в заданный район подледных исследований формируется неподвижная правосторонняя ЛСК 0XYZ, помещенная в фазовый центр пеленгационной антенны ГАНС-УКБ 6 (позиция 1) и ориентированная осью 0X по линии истинного курса ОС 1 на момент начала процесса спиралеобразного заглубления АНПА 2 (позиция 1).

Предполагается, что по окончании процесса заглубления (аппарат достиг требуемой глубины или высоты над дном), координаты (X_АНПА(t₀); Y_АНПА(t₀)) АНПА 2 (позиция 2) в плоскости X0Y определены с высокой точностью (фиг.1).

ГМО 5 (фиг.2) на ТНПА 3 с заданным периодом зондирования по электрическому сигналу активации, поступающему по кабель-тросу 4 с ОС 1, в объем воды излучает акустический импульс. Этот импульс принимается судовой аппаратурой ГАНС-УКБ 6, где осуществляется определение дистанции от ГМО 5 до фазового центра пеленгационной антенны ГАНС-УКБ 6 и курсового угла между носовой частью строительной оси ОС 1 и направлением на ГМО 5.

С помощью первого 7 и второго 8 радионавигационного приемника GPS/ГЛОНАСС, антенны которых размещены вдоль строительной оси судна в носовой и кормой части соответственно, определяются географические координаты приемных антенн. Полученные координаты поступают в ВУ 9, где осуществляется пересчет каждой пары измерений в локальные координаты с последующим вычислением угла между осью 0X и носовой частью строительной оси судна (курс судна) по формулам:

где a=X₂(t_m)-X₁(t_m).

где b=Y₂(t_m)-Y₁(t_m);

где (X₁(t_m); Y₁(t_m)) и (X₂(t_m); Y₂(t_m)) - горизонтальные координаты антенн первого 7 и второго 8 радионавигационного приемника GPS/ГЛОНАСС в ЛСК; m=1, …, M - номер пары координат приемных антенн; K_OC(t_m) - парциальная оценка курса ОС 1.

Затем по группе полученных парциальных оценок курса в ВУ 9 формируется методом наименьших квадратов сглаженная оценка курса ОС 1 K_OC(t_k-ΔT_k) в момент времени (t_k-ΔT_k).

Затем с учетом линейных смещений фазового центра пеленгационной антенны ГАНС-УКБ 6 относительно второй антенны радионавигационного приемника GPS/ГЛОНАСС 8 в ВУ 9 определяются горизонтальные координаты ОС 1 (Х_OC(t_k-ΔT_k); Y_OC(t_k-ΔT_k)) в ЛСК.

С помощью датчика давления 10, размещенного на ТИПА 3, определяется глубина погружения ТНПА 3 Z_ГМ(t_k-ΔT_k) в ЛСК.

Курсовой угол и дистанция от ГМО 5 до пеленгационной антенны ГАНС-УКБ 6, а также глубина погружения ТНПА 3 поступают в ВУ 9, где с учетом горизонтальных координат и сглаженной оценки курса ОС 1 осуществляется определение горизонтальных координат ТНПА 3 в ЛСК к моменту времени (t_k-ΔT_k) по следующим формулам (фиг.3):

где β=KU(t_k-ΔT_k)-360+K_OC(t_k-ΔT_k), если

(K_OC(t_k-ΔT_k)+KU(t_k-ΔT_k))≥360 град, или β=KU(t_k-ΔT_k)+K_OC(t_k-ΔT_k), если 0 град ≤(K_OC(t_k-ΔT_k)+KU(t_k-ΔT_k}}<360 град.

В момент времени (t_k-ΔT_k) первая ГАПИ 11 с помощью приемоизлучающей антенны в объем воды излучает пакет навигационных данных о горизонтальных координатах и глубине нахождения ТНПА 3 в ЛСК, а также метке времени излучения пакета. В момент времени t_k вторая ГАПИ 12 принимает навигационный пакет и определяет расстояние между ТНПА 3 и АНПА 2. С помощью датчика глубины 13 и ДГАЛ 14 измеряются глубина движения аппарата в ЛСК и модуль вектора скорости его движения к моменту времени t_k.

Глубина движения аппарата, модуль вектора скорости его движения, координаты ТНПА в ЛСК, а также измеренная дальность между ТНПА и АНПА поступают в систему коррекции координат 15, где осуществляется оценка горизонтальных координат аппарата (X_АНПА(t_k); Y_АНПА(t_k)} в ЛСК по результатам решения системы уравнений:

где D_АНПА(t_k)²=R_АНПА(t_k)²-ZА_НПА(t_k),

и выборе окончательного решения на основе сравнения путевых углов K₁(t_k) и K₂(t_k) с K(t_k-1), при этом первое решение системы является истинным, если выполняется условие $| K_{1} (t_{k}) - K (t_{k - 1}) | < | K_{2} (t_{k}) - K (_{t - 1}) |$ , в остальных случаях истинным является второе решение, где K₁(t_k) - путевой угол АНПА, рассчитанный по двум смежным оценкам местоположения аппарата (в моменты времени t_k и t_k-1 соответственно), в предположении, что первое решение системы уравнений является истинным, K₂(t_k) - путевой угол АНПА в предположении, что второе решение системы уравнений является истинным, K(t_k-1) - путевой угол АНПА в момент времени t_k-1 получения k-1-го навигационного пакета.

Разработанный способ координирования подводного комплекса, которым является АНПА, за счет исключения измерений курса аппарата и ОС прямым путем, что является источником некорректных данных в высоких арктических широтах, а также повышение маневренности ГМ, в качестве которого используется ТНПА, позволяет повысить точность позиционирования в условиях подледного плавания.

Таким образом, технический результат изобретения достигнут.

Способ координирования подводного комплекса в условиях подледного плавания, выполняемый посредством системы, содержащей автономный необитаемый подводный аппарат (АНПА) и гидроакустический маяк (ГМ), который перемещают за обеспечивающим судном (ОС), при этом ГМ снабжен первой гидроакустической аппаратурой передачи информации (ГАПИ) с помощью приемоизлучающей антенны которой в объем воды излучают пакет навигационных данных о горизонтальных координатах и глубине нахождения ГМ в локальной системе координат (ЛСК) 0XYZ, а также метке времени излучения пакета, при этом АНПА снабжен второй ГАПИ, с помощью которой принимают и выделяют навигационный пакет, измеряют временной интервал ΔT_k распространения k-го навигационного пакета (k=1, …, N) между ГМ и АНПА и определяют расстояние между ними R_АНПА(t_k) к моменту времени t_k, при этом АНПА снабжен датчиком глубины и доплеровским гидроакустическим лагом, с помощью которых измеряют глубину движения аппарата Z_АНПА(t_k) в ЛСК и модуль вектора скорости его движения V_АНПА(t_k) к моменту времени t_k, при этом АНПА снабжен системой коррекции координат, с помощью которой оценивают горизонтальные координаты аппарата (X_АНПА(t_k); Y_АНПА(t_k)) в ЛСК, отличающийся тем, что по завершении процесса заглубления (аппарат достиг требуемой глубины или высоты над дном) с помощью первой ГАПИ на АНПА передают пакет навигационных данных с начальными горизонтальными координатами (X_АНПА(t₀); Y_АНПА(t₀)) аппарата в ЛСК, где t₀ - время начала работы системы коррекции координат, к моменту времени излучения k-го навигационного пакета (t_k-ΔT_k) определяют горизонтальные координаты (X_ГМ(t_k-ΔT_k); Y_ГМ(t_k-ΔT_k)) ГМ в ЛСК, при этом в качестве ГМ используют телеуправляемый необитаемый подводный аппарат (ТНПА), для этого на ТНПА дополнительно размещают гидроакустический маяк-ответчик (ГМО), с помощью которого с заданным периодом зондирования в объем воды излучают акустические импульсы, при этом ОС снабжают аппаратурой гидроакустической навигационной системой с ультракороткой базой (ГАНС-УКБ), с помощью которой последовательно принимают акустические импульсы и определяют дистанцию R_ГМ(t_k-ΔT_k) от ГМО до фазового центра пеленгационной антенны ГАНС-УКБ и курсовой угол KU(t_k-ΔT_k) между носовой частью строительной оси судна и направлением на ГМО, при этом ОС снабжают первым и вторым радионавигационным приемником GPS/ГЛОНАСС, приемные антенны которых размещают вдоль строительной оси судна в носовой и кормой части соответственно, при этом многократно определяют географические координаты антенн, которые с помощью вычислительного устройства (ВУ), размещенного на ОС, пересчитывают по каждой паре измерений в локальные координаты с последующим вычислением угла между осью 0X и носовой частью строительной оси судна (курс судна), а затем по группе полученных парциальных оценок курса формируют методом наименьших квадратов сглаженную оценку курса ОС K_OC(t_k-ΔT_k) в ЛСК, далее с учетом линейных смещений фазового центра пеленгационной антенны ГАНС-УКБ относительно второй антенны радионавигационного приемника GPS/ГЛОНАСС в ВУ определяют горизонтальные координаты ОС (X_OC(t_k-ΔT_k); Y_OC(t_k-ΔT_k)) в ЛСК и затем горизонтальные координаты ТНПА (X_ГМ(t_k-ΔT_k); Y_ГМ(t_k-ΔT_k)) в ЛСК по формулам D_ГМ(t_k-ΔT_k)=(R_ГМ(t_k-ΔT_k)²-Z_ГМ(t_k-ΔT_k)²)^0.5, X_ГМ(t_k-ΔT_k)=X_OC(t_k-ΔT_k)+D_ГМ(t_k-ΔT_k)×cosβ, Y_ГМ(t_k-ΔT_k)=Y_OC(t_k-ΔT_k)+D_ГМ(t_k-ΔT_k)×sinβ,
где D_ГМ(t_k-ΔT_k) - дальность между ГМО и фазовым центром пеленгационной антенны ГАНС-УКБ в плоскости X0Y, Z_ГМ(t_k-ΔT_k) - глубина нахождения ТНПА в ЛСК, β=KU(t_k-ΔT_k)-360+K_OC(t_k-ΔT_k), если
(K_OC(t_k-ΔT_k)+KU(t_k-ΔT_k))≥360 град, или β=KU(t_k-ΔT_k)+K_OC(t_k-ΔT_k), если 0 град ≤(K_OC(t_k-ΔT_k)+KU(t_k-ΔT_k))<360 град, а горизонтальные координаты АНПА в ЛСК к моменту времени t_k оценивают по результатам решения системы уравнений
где
где D_АНПА(t_k)²=R_АНПА(t_k)²-Z_АНПА(t_k)², D_АНПА(t_k) - расстояние между первой и второй ГАПИ в плоскости X0Y, и выборе окончательного решения на основе сравнения путевых углов K₁(t_k) и K₂(t_k) с K(t_k-1), при этом первое решение системы является истинным, если выполняется условие $| K_{1} (t_{k}) - K (t_{k - 1}) | < | K_{2} (t_{k}) - K (t_{k - 1}) |$ , в остальных случаях истинным является второе решение, где K₁(t_k) - путевой угол АНПА, рассчитанный по двум смежным оценкам местоположения аппарата (в моменты времени t_k и t_k-1 соответственно), в предположении, что первое решение системы уравнений является истинным, K₂(t_k) - путевой угол АНПА в предположении, что второе решение системы уравнений является истинным, K(t_k-1) - путевой угол АНПА в момент времени t_k-1 получения k-1-го навигационного пакета.

Настоящее изобретение относится к области гидроакустики и может быть использовано для разработки гидроакустической аппаратуры различного назначения. Способ позволяет автоматически обнаруживать гидроакустические сигналы шумоизлучения объектов.

Многоэлементная гидроакустическая антенна // 2554281

Изобретение относится к области гидроакустики, а именно к конструированию многоэлементных антенн гидроакустических комплексов надводных кораблей и подводных лодок. Предложена многоэлементная гидроакустическая антенна, содержащая основание, на котором закреплены секции, в которых размещены стержневые пьезокерамические преобразователи, каждая секция заключена в герметичный корпус и содержит на лицевой стороне пластину, в отверстиях которой установлены передние накладки стержневых пьезокерамических преобразователей, герметично соединенные со стенками отверстий резиновыми развязками-уплотнениями, и каждая секция имеет электрический вывод.

Активный гидролокатор // 2553730

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

Система охраны объектов со стороны водной среды с прямой передачей информации через границу вода-воздух // 2548937

Изобретение относится к техническим средствам охраны объектов со стороны водной среды с прямой передачей информации в пункт приема об обнаруженных подводных целях через границу вода-воздух на основе эффекта параметрического взаимодействия электромагнитных и акустических колебаний, организованных на границе вода-воздух.

Способ обустройства морских глубоководных нефтегазовых месторождений // 2547161

Изобретение относится к освоению подводных месторождений полезных ископаемых, преимущественно жидких и газообразных, а именно к сооружению технологических комплексов, предназначенных для обустройства морских глубоководных нефтегазовых месторождений и работающих в экстремальных условиях.

Способ для автоматизированной регистрации в реальном времении морских млекопитающих // 2546548

Изобретение относится к автоматизированной регистрации в реальном времени морских млекопитающих. Техническим результатом является повышение точности регистрации в режиме реального времени морских млекопитающих.

Активный гидролокатор // 2545326

Активный гидролокатор // 2545067

Активный гидролокатор // 2543674

Гидролокационный способ обнаружения подвижных подводных объектов с движущейся подводной платформы // 2540937

Изобретение относится к области использования систем технического зрения для обнаружения объектов и скорости их движения на гидролокационных изображениях. Техническим результатом изобретения является высокая точность определения координат объектов, окружающих подвижную подводную платформу, и скорости их движения за счет использования совместной обработки последовательности гидролокационных изображений и данных инерциальной системы самой движущейся платформы. .

Способ пассивной акустической локации подводных пловцов // 2556302

Изобретение относится к гидролокации, конкретно к пассивным способам акустического обнаружения и локации подводных пловцов в толще воды, и может быть использовано при проведении подводных поисковых и спасательных работ, осуществлении охраны береговых сооружений и пляжей со стороны водной среды или охраны подводных сооружений, а также охраны судов на якорной стоянке, морских нефтяных платформ, входов в порты, опор мостов, каналов, акваторий гидростанций. Способ основан на обнаружении и выделении из зарегистрированных шумов исследуемой акватории квазипериодических модуляций неустранимых низкочастотных дыхательных шумов подводного пловца, вызванных ритмом дыхательных маневров, частота которых лежит в диапазоне 0,1-1 Гц. Технический результат - увеличение дальности обнаружения. 2 з.п. ф-лы, 3 ил.

Способ дистанционной диагностики гидробионтов // 2557998

Применение: Изобретение относится к области рыболовства и предназначено для диагностики гидробионтов (обнаружения, определения местоположения и перемещения, вида, возраста, пола и состояния). Сущность: Технический результат - определение не только наличия и местоположения, но также вида, возраста, пола и состояния гидробионтов: рыбы и других объектов аквакультуры. Достигается тем, что с помощью измерений температурного поля обследуемой акватории и эхолокации по установленным ранее эмпирическим зависимостям поведения гидробионтов (предпочтению определенных параметров среды обитания, скорости перемещения, характерным движениям в зависимости от вида, возраста, пола и состояния) от температуры определяют наличие и местоположение гидробионтов, а также их вид, возраст, пол и состояние.

Активный гидролокатор // 2558017

Изобретение относится к гидроакустической технике, в частности к области активной гидролокации. Согласно изобретению активный гидролокатор, включает процессорный блок, приемо-передающий блок, соединительный кабель от процессорного к приемо-передающему блоку, антенный блок гидролокатора со встроенным сигнальным и управляющим кабелем, при этом приемо-передающий блок выполнен выносным и содержит две фазируемые антенные решетки, работающие в паре, одна из которых - излучающая с веерной диаграммой направленности, установлена внутри корпуса с возможностью вращения в горизонтальной плоскости вокруг оси, проходящей через ее геометрический центр, а другая - приемная антенная решетка, неподвижно закреплена на корпусе и выполнена в виде кольца, охватывающего герметичный корпус, заполненный жидкостью для компенсации гидростатического давления внешней среды. Техническим результатом изобретения является упрощение конструкции гидролокатора и его эксплуатации, снижение его стоимости за счет использования в нем промышленно выпускаемых комплектующих и существующих алгоритмов обработки данных. 3 з.п. ф-лы, 1 табл., 4 ил.

Способ акустического мониторинга изменчивости параметров морских акваторий // 2563317

Изобретение относится к акустическим измерениям и может быть использовано для измерения скорости звука в естественных водоемах. Предложен способ акустического мониторинга изменчивости параметров морских акваторий, заключающийся в формировании в морской среде акустической трассы распространения звука и обработке принятого приемным элементом трассы акустического сигнала, которой включает измерение скорости распространения звука, температуры и давления в образцовой зоне водоема на фиксированных горизонтах, свободной от загрязнений техногенного характера, при этом полученные значения измеренной скорости распространения звука являются эталонными значениями для данного водоема и заносятся в память вычислительного устройства средства акустического мониторинга, при формировании в морской среде акустической трассы распространения звука и обработке принятого приемным элементом трассы акустического сигнала, измерения скорости распространения звука выполняют при температуре и давлении, соответствующих температуре и давлению полученных эталонных значений скорости распространения звука на фиксированных горизонтах акватории исследуемого водоема. Технический результат заключается в повышении достоверности способа акустического мониторинга изменчивости параметров морских акваторий, а также расширении функциональных возможностей. 1 ил.

Устройство гидроакустической визуализации // 2568338

Использование: изобретение относится к области гидроакустической техники и может быть использовано при поиске и распознавании подводных объектов в условиях ограниченной оптической видимости на основе формирования их акустического изображения. Сущность: устройство гидроакустической визуализации, содержащее размещенные в герметичном корпусе антенный блок, включающий установленные в одной плоскости перпендикулярно продольной оси герметичного корпуса излучающую и приемную многоэлементные решетки в виде взаимно перпендикулярных линеек, генератор излучаемого сигнала, соединенную с его выходом многоотводную линию задержки, многоканальный усилитель, выход которого соединен с излучающей многоэлементной решеткой, блок обработки принятого сигнала, включающий последовательно соединенные с выходом приемной антенной решетки приемный усилитель, аналого-цифровой преобразователь, формирователь характеристик направленности и блок вычисления корреляционной функции, второй вход которого подключен к выходу генератора излучаемого сигнала, а также размещенный в герметичном корпусе блок графического отображения акустического изображения, содержащий видеоконтроллер, соединенный кабельной линией связи с выходом блока обработки принятого сигнала, графический дисплей, соединенный с выходом видеоконтроллера, и пульт управления, подключенный к входу видеоконтроллера, снабжено блоком коммутаторов, включенным между многоотводной линией задержки и многоканальным усилителем, и блоком формирования линейно возрастающих времен задержки, включенным между генератором излучаемого сигнала и блоком коммутаторов, при этом управляющий вход блока коммутаторов соединен через кабельную линию связи с пультом управления блока отображения графической информации. Изобретение позволяет существенно увеличить скорость обзора пространства в режиме поиска (режим 2D) за счет облучения всего пространства обзора всего за одну посылку зондирующего сигнала. При необходимости распознавания обнаруженного подводного объекта включается режим 3D, который позволяет воспроизводить его трехмерное изображение, существенно расширяя при этом возможность распознавания. Технический результат: увеличение скорости обзора пространства в режиме поиска за счет обзора всего освещаемого пространства всего за одну посылку зондирующего сигнала. 3 ил.

Способ измерения дистанции гидролокатором // 2571432

Использование: изобретение относится к области гидроакустики и может быть использовано при разработке гидроакустической аппаратуры для повышения точности измерения дистанции, а также при проведении мониторинга морских районов. Сущность: способ измерения дистанции гидролокатором содержит излучение зондирующего сигнала, прием эхосигнала, измерение времени задержки между излучением зондирующего сигнала tиз1 и приемом отраженного эхосигнала tпр1, определение дистанции по формуле Д=0,5C(tиз1-tпр1), где С - скорость звука, измерение собственной скорости движения V, излучение второго зондирующего сигнала через интервал времени Т, измерение времени излучения второго зондирующего сигнала tиз2, измерение времени приема второго эхосигнала tnp2, определение скорости звука при распространении по трассе по формуле C=2VT/{(tиз1-tпр1)-(tиз2-tпр2)}, а оценку измеренной дистанции Д производят с использованием измеренной скорости звука. Технический результат: повышение точности измерения дистанции. 1 ил.

Способ обработки сигнала шумоизлучения объекта // 2572219

Использование: изобретение относится к гидроакустике и может быть использовано при разработке гидроакустической аппаратуры, предназначенной для обнаружения шумящих объектов. Сущность: способ обработки сигнала шумоизлучения объекта содержит прием временной последовательности сигнала шумоизлучения, дискретизацию принятой временной последовательности, набор первой временной последовательности отсчетов, спектральный анализ на основе быстрого преобразования Фурье, последовательное накопление спектров и представление на индикатор, производят запоминание первого спектра, определение коэффициента корреляции между первым принятым спектром и каждым следующим накопленным спектром, запоминают коэффициенты корреляции при каждом очередном накоплении, при уменьшении коэффициента корреляции выносят решение об изменении стационарности поступления спектров шумоизлучения объекта и выбирают то число накоплений, при котором обеспечивался бы максимальный коэффициент корреляции. Технический результат: автоматическое определение изменения стационарности шумового процесса на входе приёмного устройства при приёме сигнала шумоизлучения. 1 ил.

Гидроакустическая система визуализации подводного пространства // 2572666

Изобретение относится к области гидроакустической техники и может быть использовано в составе оборудования, обеспечивающего получение изображения рельефа дна в реальном масштабе времени. Техническим результатом изобретения является обеспечение упреждающего обнаружения навигационных препятствий и предотвращения столкновения с ними за счет увеличение сектора обзора по курсу движения подводного модуля системы. Технический результат достигается за счет того, что гидроакустическая система визуализации подводного пространства, содержащая блоки антенн левого и правого бортов, выходы которых соединены с соответствующими последовательно включенными приемными усилителями и аналого-цифровыми преобразователями, а входы соединены с выходами усилителей мощности, измеритель крена, модуль формирования, приема и упаковки сигналов, ко входам которого подключены аналого-цифровые преобразователи, усилители мощности и измеритель крена, блок интерфейса, навигационную систему и бортовой компьютер, причем ко входу бортового компьютера подключены выход навигационной системы и через блок интерфейса выход модуля формирования, приема и упаковки сигналов, антенну многолучевого эхолота, последовательно соединенные блок приемных усилителей и блок аналого-цифровых преобразователей, включенные между выходом антенны многолучевого эхолота и модулем формирования, приема и упаковки сигналов, блок усилителей мощности, включенный между входом антенны многолучевого эхолота и выходом модуля формирования, приема и упаковки сигналов, а также подключенный ко входу этого блока измеритель глубины, снабжена впередсмотрящим гидролокатором секторного обзора, включающим приемно-передающую антенну, усилитель мощности, вход которого подключен к блоку формирования, приема и упаковки сигналов, а выход к излучателю приемно-передающей антенны, последовательно подключенные к приемным элементам приемно-передающей антенны многоканальные усилители и многоканальный аналого-цифровой преобразователь, выход которого подключен к блоку формирования, приема и упаковки сигналов, и устройством звуковой и световой сигнализации, подключенным к выходу компьютера. Изобретение обеспечивает повышение надежности гидроакустической системы за счет упреждающего обнаружения навигационных опасностей по курсу буксировки подводного модуля гидроакустической системы и предотвращения столкновения с ними. 2 ил.

Антенная система эхолота для надводного корабля // 2573713

Использование: изобретение относится к области гидроакустики и предназначено для установки на надводных кораблях (НК), преимущественно на ледоколах, в составе эхолотов. Техническим результатом от использования изобретения является сохранение целостности стального корпуса (днища) НК и его эксплуатационной надежности. Сущность: в антенной системе эхолота, включающей гидроакустическую антенну, выполненную плоской осесимметричной, герметичной, размещенной в цилиндрическом корпусе, заполненном жидкостью, связанном с внутренней поверхностью стального днища НК посредством сварки, цилиндрический корпус закреплен на стальном днище НК без нарушения целостности днища так, что участок стального днища НК, охваченный цилиндрическим корпусом, образует его торцевую поверхность. Гидроакустическая антенна скреплена с торцевой крышкой цилиндрического корпуса со стороны, противоположной участку стального днища НК, охваченного цилиндрическим корпусом, герметично соединена с его боковой поверхностью и имеет акустический контакт с торцевой поверхностью цилиндрического корпуса, при этом рабочая частота f гидроакустической антенны f=bf0, где f0=mCст/2h, m - целое число, Cст - скорость звука в стальном днище НК, h - его толщина, b - коэффициент, учитывающий влияние акустического контакта, при этом 1≤b≤1,5. 3 з.п. ф-лы, 3 ил.

Комбинированный гидроакустический приемник // 2577421

Использование: изобретение относится измерительной технике и гидроакустике и может быть использовано для проведения векторно-скалярных измерений параметров гидроакустических полей океана. Сущность: комбинированный гидроакустический приемник включает корпус приемника с расположенным в центре грузом, гидрофонный канал, три векторных канала, установленных центрально-симметрично между корпусом и грузом, электронный блок преобразования акустических колебаний, дистанционные системы электропитания и передачи информации, а также неконтактную магнитную систему стабилизации корпуса приемника, состоящую из жесткого каркаса, по периметру которого размещены датчики положения корпуса и соединенные с электронной системой регулирования тока электромагниты, напротив которых внутри корпуса установлены постоянные магниты. Технический результат: улучшение формы характеристики направленности, снижение порогового уровня, позволяющее расширить возможности приемника при обнаружении слабых сигналов, возможность оперативного регулирования резонансной частоты подвеса, расширение частотного диапазона приемника в область низких частот. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.