Способ поиска, обнаружения и слежения за местоположением подвижных подводных объектов технической природы в акваториях морей и океанов

Изобретение относится к области определения местоположения подвижных подводных объектов технической природы и может быть использовано при поиске и обнаружении подводных аппаратов и платформ. Достигаемый технический результат - увеличение дальности, угла обзора, а также повышение скрытности объектов, ведущих поиск. Способ обнаружения местонахождения подводных объектов заключается в мониторинге области акватории посредством пассивного лоцирования в сверхвысокочастотном (СВЧ) диапазоне и основан на регистрации собственного СВЧ излучения океана, возникающего вследствие изменения термохалинной структуры поверхностных и глубинных слоев океана, и регистрации изменения структуры области тропосферы, расположенной над областью акватории, сборе и накоплении массивов данных о термохалинной циркуляции и состоянии области тропосферы при предполагаемом отсутствии подводных объектов. При предполагаемом наличии подводного объекта слежение за заданной областью акватории и областью тропосферы также осуществляют пассивным лоцированием путем приема на наземной станции излучаемых поверхностью области акватории и областью тропосферы радиосигналов, при этом сравнивают накопленный массив данных о термохалинной циркуляции и состоянии тропосферы с привязкой к заданной поверхности акватории при предполагаемом отсутствии подводных объектов с принятыми излучаемыми поверхностью области акватории и тропосферы радиосигналами; при предполагаемом наличии подводного объекта, при наличии отклонений, свидетельствующих о геофизическом возмущении, возникающем вследствие пересечения подводным объектом геомагнитных линий Земли, по принятым данным определяют величину потока электромагнитного поля в направлении вектора Пойнтинга, по которому судят о наличии подводного объекта; дополнительно осуществляют активное зондирование тропосферы над заданной областью акватории при предполагаемом наличии подводного объекта путем излучения и приема отраженных метаобразованиями тропосферы радиосигналов, сравнивают накопленный массив данных о термохалинной циркуляции с привязкой к заданной поверхности акватории при предполагаемом отсутствии подводных объектов с принятыми излучаемыми поверхностью области акватории радиосигналами при предполагаемом наличии подводного объекта и при наличии отклонений, свидетельствующих о геофизическом возмущении, возникающем вследствие пересечения подводным объектом геомагнитных линий Земли, также определяют поток мощности электромагнитного поля в направлении вектора Пойнтинга. При получении приблизительно одинаковых значений потоков мощности судят о том, что подводным объектом является подводный аппарат, при этом по изменению состояний тропосферы и возмущениям, возникающим вследствие термохалинной циркуляции, определяют местоположение подводного объекта. 3 ил.

 

Изобретение относится к области определения местоположения подвижных подводных объектов технической природы и может быть использовано при поиске, обнаружении и слежении за местоположением подводных аппаратов и платформ.

В уровне техники известен способ обнаружения подводных аппаратов при помощи установленных на подвижном носителе бортовых средств магнитных измерений, в частности скалярных магнитометров, согласно которым обследование назначенного района поиска производится галсами (RU 2472183 C2, 10.01.2013).

Известна система обнаружения скрытого слежения за подводным аппаратом, включающая шумопеленгаторную гидроакустическую станцию с буксируемой протяженной антенной и устройство для постановки и выборки антенны, устройство постановки гидроакустических буев, гидроакустические буи, блок гидроакустической аппаратуры и гидрофоны, блок обработки сигнала, сигнальный блок, блок регулировки плавучести, блок сброса балласта, блок затопления буя, блок установки режима (RU 2192655 C2, 10.11.2002).

Все известные средства обнаружения подводных аппаратов имеют небольшую дальность поиска.

Технический результат состоит в увеличении дальности, угла обзора и применении неакустических методов поиска подводных аппаратов, что, в случае применения пассивных методов поиска, повышает скрытность объектов, ведущих поиск.

Для этого способ обнаружения местоположения подвижных подводных объектов заключается в мониторинге области акватории посредством пассивного лоцирования в СВЧ диапазоне, основанного на регистрации собственного СВЧ излучения океана, возникающего вследствие изменения термохалинной структуры поверхностных и глубинных слоев океана, и регистрации изменения структуры области тропосферы, расположенной над областью акватории, сборе и накоплении массивов данных о термохалинной циркуляции и состоянии области тропосферы при предполагаемом отсутствии подводных объектов; при предполагаемом наличии подводного объекта слежение за заданной областью акватории и областью тропосферы также осуществляют пассивным лоцированием путем приема на наземной станции излучаемых поверхностью области акватории и областью тропосферы радиосигналов, сравнивают накопленный массив данных о термохалинной циркуляции и состоянии тропосферы с привязкой к заданной поверхности акватории при предполагаемом отсутствии подводных объектов с принятыми излучаемыми поверхностью области акватории и тропосферы радиосигналами; при предполагаемом наличии подводного объекта, при наличии отклонений, свидетельствующих о геофизическом возмущении, возникающем вследствие пересечения подводным объектом геомагнитных линий Земли, по принятым данным определяют величину потока электромагнитного поля в направлении вектора Пойнтинга

$$\overline{П}=\left[\overline{E}\ast \overline{H}\right],$$

где $$\overline{E}$$ и $$\overline{H}$$ - векторы напряжённости электрического и магнитного полей соответственно, по которому судят о наличии подводного объекта; дополнительно осуществляют активное зондирование тропосферы над заданной областью акватории при предполагаемом наличии подводного объекта путем излучения и приема отраженных метаобразованиями тропосферы радиосигналов, сравнивают накопленный массив данных о термохалинной циркуляции с привязкой к заданной поверхности акватории при предполагаемом отсутствии подводных объектов с принятыми излучаемыми поверхностью области акватории радиосигналами при предполагаемом наличии подводного объекта и при наличии отклонений, свидетельствующих о геофизическом возмущении, возникающем вследствие пересечения подводным объектом геомагнитных линий Земли, также определяют поток мощности электромагнитного поля в направлении вектора Пойнтинга; при получении приблизительно одинаковых значений потоков мощности судят о том, что подводным объектом является подводная лодка, при этом по изменению состояний тропосферы и возмущениям, возникающим вследствие термохалинной циркуляции, определяют местоположение подводной лодки.

На Фиг. 1 показана функциональная схема системы определения местоположения подвижных подводных объектов технической природы.

На Фиг. 2 показана иллюстрация пассивного лоцирования подвижных подводных объектов.

На Фиг. 3 показана иллюстрация активного зондирования подвижных подводных объектов.

Система определения местоположения подводных объектов (Фиг. 1) содержит: искусственный спутник Земли 1, или летательный аппарат 2, или беспилотный летательный аппарат 3, или корабль 5; наземную станцию 4, выполненную в виде средств обнаружения подвижных объектов и средств слежения за подвижными объектами, при этом наземная станция включает приемник пассивного лоцирования и приемопередатчик активного зондирования с приемопередающей антенной; базы накопленных данных 6 о термохалинной циркуляции; устройство сравнения 7 массива данных и средство отображения информации 8.

Приемник пассивного лоцирования выполнен с возможностью сбора и накопления массивов данных о термохалинной циркуляции и состоянии области тропосферы получения с привязкой к координатам 9 в акватории океана 10 с подводным объектом 11, а приемопередатчик выполнен с возможностью зондирования и приема отраженных данных. Средства обнаружения подвижных объектов и средства слежения за подвижными объектами могут быть расположены на летательных аппаратах 1, 2, 3 либо на подвижных платформах и кораблях в акватории океана и выполнены с возможностью передачи результатов измерения на наземную станцию 4.

Общая циркуляция Мирового океана возбуждается термохалинными (нагревание, охлаждение, осадки и испарение) и механическими (касательное напряжение, атмосферное давление) факторами, действующими на поверхности океана (Океанология. Физика океана. Т. 1. Гидрофизика океана. Изд. «Наука», М. 1978 г.).

Пассивное лоцирование в микроволновом радиодиапазоне основано на регистрации СВЧ излучения океана (системы «океан - атмосфера»).

Для анализа электромагнитных полей используется вектор Пойнтинга $$\overline{П}$$ . Этот вектор имеет размерность мощности (энергии в единицу времени), передаваемой сквозь единицу поверхности, нормальной к направлению распространения волны, и определяется следующим соотношением:

$$\overline{П}=\left[\overline{E}\ast \overline{H}\right].$$

Внутри исследуемого объема могут существовать источники электромагнитной энергии, в которых совершается преобразование энергии какого-либо вида или механической работы в электромагнитную энергию.

Все данные о процессах, происходящих в акватории океана, и состояниях тропосферы собираются и накапливаются в базах данных, для чего осуществляют мониторинг области акватории океана и тропосферы над областью исследуемой акватории посредством пассивного и активного зондирования в СВЧ диапазоне, основанный на регистрации собственного СВЧ излучения океана, сборе и накоплении массивов данных о термохалинной циркуляции поверхностных и глубинных слоев океана.

Слежение за заданной областью акватории может осуществляться, например, с помощью наземной станции, либо с летающего объекта, либо с платформ и кораблей в акватории океана. Для этого сигналы передаются передатчиком с приемопередающей антенной и затем отражаются от области акватории и области тропосферы в приемник, далее происходит сравнение накопленного в базе массива данных о термохалинной циркуляции с привязкой к координатам заданной поверхности акватории с принятыми отраженными радиосигналами. Далее, при наличии отклонений, свидетельствующих о геофизическом возмущении, определяют поток мощности электромагнитного поля в направлении вектора Пойнтинга, по которому судят о наличии подводного аппарата.

Способ обнаружения местоположения подводных объектов технической природы, заключающийся в мониторинге области акватории посредством пассивного лоцирования в СВЧ диапазоне, основанного на регистрации собственного СВЧ излучения океана, возникающего вследствие изменения термохалинной структуры поверхностных и глубинных слоев океана, и регистрации изменения структуры области тропосферы, расположенной над областью акватории, сборе и накоплении массивов данных о термохалинной циркуляции и состоянии области тропосферы при предполагаемом отсутствии подводных объектов; при предполагаемом наличии подводного объекта слежение за заданной областью акватории и областью тропосферы также осуществляют пассивным лоцированием путем приема на наземной станции излучаемых поверхностью области акватории и областью тропосферы радиосигналов, сравнивают накопленный массив данных о термохалинной циркуляции и состоянии тропосферы с привязкой к заданной поверхности акватории при предполагаемом отсутствии подводных объектов с принятыми излучаемыми поверхностью области акватории и тропосферы радиосигналами; при предполагаемом наличии подводного объекта, при наличии отклонений, свидетельствующих о геофизическом возмущении, возникающем вследствие пересечения подводным объектом геомагнитных линий Земли, по принятым данным определяют величину потока электромагнитного поля в направлении вектора Пойнтинга, по которому судят о наличии подводного объекта; дополнительно осуществляют активное зондирование тропосферы над заданной областью акватории при предполагаемом наличии подводного объекта путем излучения и приема отраженных метаобразованиями тропосферы радиосигналов, сравнивают накопленный массив данных о термохалинной циркуляции с привязкой к заданной поверхности акватории при предполагаемом отсутствии подводных объектов с принятыми излучаемыми поверхностью области акватории радиосигналами при предполагаемом наличии подводного объекта и при наличии отклонений, свидетельствующих о геофизическом возмущении, возникающем вследствие пересечения подводным объектом геомагнитных линий Земли, также определяют поток мощности электромагнитного поля в направлении вектора Пойнтинга; при получении приблизительно одинаковых значений потоков мощности судят о том, что подводным объектом является аппарат, при этом по изменению состояний тропосферы и возмущениям, возникающим вследствие термохалинной циркуляции, определяют местоположение подводного объекта.