Перспективы развития гидроакустического вооружения надводных кораблей

На рис. 2 приведены для сравнения кривые 1, 2 осевого распределения амплитуд звукового давления в волнах разностной частоты, которым соответствуют законы распределения параметра нелинейности по глубине моря, приведенные на рис. 3 в виде графиков 1 и 2. Кривой 3 на рис. 2 соответствует кривая 3 на рис. 3, полученная экспериментально в работе [2]. Видно, что даже сильные осцилляции параметра нелинейности около своего среднего значения несущественно сказываются на характере поведения осевого распределения амплитуды звукового давления в параметрическом источнике - это является следствием того, что нелинейный эффект генерации волны разностной частоты является накапливающимся эффектом. Кривая 4 на рис. 2 соответствует постоянному значению е=40.

В результате анализа полученных характеристик ПА можно сделать вывод, что рассматриваемая модель расчёта позволяет проследить динамику изменения осевого распределения давления ВРЧ в условиях изменяющегося вдоль трассы распространения акустических волн нелинейного параметра по любому закону.

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

1. Новиков Б.К., Руденко О.В., Тимошенко В.И. Нелинейная гидроакустика. - Л.: Судостроение, 1981.- С.264.

2. Буланов В.А.. Введение в акустическую спектроскопию микронеоднородных жидкостей. - Владивосток: Дальнаука, 2001.- 280 с.

3. Воронин В.А., Коновалова С.С., Куценко Т.Н., Тарасов С.П. Модель расчёта характеристик параметрической антенны в приповерхностном слое моря // Известия ТРТУ. Тематический выпуск «Нелинейные акустические системы НЕЛАКС-2003». Материалы научно-технической конференции. - Таганрог, 2003. №6 (35). - С. 111.

ПЕРСПЕКТИВЫ РАЗВИТИЯ ГИДРОАКУСТИЧЕСКОГО ВООРУЖЕНИЯ НАДВОДНЫХ КОРАБЛЕЙ

А. И. Машошин

НИЦ РЭВ ВМФ, г. Пушкин

Целью доклада является изложение существа современных требований к гидроакустическому вооружению (ГАВ) надводных кораблей (нк) и путей их выполнения.

Требования к ГАВ нк должны:

- соответствовать оперативно-тактическим требованиям к кораблю -носителю образца;

- достаточно просто проверяться в ходе морских испытаний;

- быть реализуемыми.

На ГАВ нк в зависимости от класса корабля-носителя возлагается решение следующих задач:

- освещение подводной и надводной обстановки, под которой понимается обнаружение, классификация и определение координат целей заданных классов в интересах решения задач выдачи целеуказания (ЦУ) оружию, противолодочной обороны, противоторпедной защиты, противоминной обороны, противоподводнодивер-сионной обороны;

- обеспечение гидроакустической связи и взаимное опознавание с отечественными подводными лодками (пл);

- поиск мин;

- ведение гидроакустической разведки.

Хотя перечисленные задачи остаются неизменными на протяжении уже нескольких десятков лет, в формулировании требований к эффективности их решения произошли существенные изменения.

Если до начала 80-х годов задавались требования только по энергетической дальности обнаружения сигнала цели и точности измерения пеленга и дистанции (в активном режиме), а решение задачи классификации целей возлагалось на психофизиологические способности оператора по визуальному и слуховому распознаванию шумов и сигналов, то в дальнейшем требования постоянно повышались как количественно, так и качественно.

В настоящее время к разрабатываемым образцам ГАВ предъявляются требования в терминах комплексных показателей эффективности. Введено понятие комплексной задачи обнаружения цели, включающей обнаружение ее сигнала и классификацию его источника. Эффективность решения этой комплексной задачи характеризуется следующими комплексными показателями:

- вероятностью правильного обнаружения цели к -го класса в зависимости от дистанции до нее, под которой понимается совместная вероятность обнаружения сигнала цели к -го класса, правильного отнесения его источника к своему классу и определения его координат с ошибками не более заданных:

РПОЦк (R) = p(lndo6H = 1 Клк = Клк, AY < AYmax ) ;

- потоком ложных обнаружений (тревог) цели к -го класса, под которым понимается среднее число в единицу времени ложных решений об отнесении к к -му классу объектов других классов:

0 ЛОЦк = 20вхт ' p(ndo6H = 1 Клт = Клк )  т ф к

В приведенных формулах:

Р( ) - вероятность события, описанного в скобках;

IndoH„ - индикатор обнаружения сигнала цели (1 - обнаружен, 0 - не обна-

ружен);

Клк, Клк - истинный класс цели к -го класса и его оценка;

AY AY - вектор ошибок оценок координат цели (пеленга П, дистанции

’ max 1 1

R и глубины H) и вектор предельно допустимых значений этих ошибок;

0 - средний поток появлений в зоне обзора объекта т -го класса.

вхт

Таким о бразом, решением комплексной задачи является вектор {л, Y = {Й,R,H)} , включающий оценку класса обнаруженной (сопровождаемой) цели Кл и оценки ее координат Y = (П,R,H).

Кроме требований к дальности обнаружения целей и достоверности их классификации, существенно возросли требования к уровню автоматизации работы оператора, поскольку в результате проведенных исследований было показано, что ввиду недостаточной автоматизации возможности техники используются не полностью. Этим во многом объясняется тот известный факт, что дальности обнаружения целей, полученные на испытаниях, зачастую не подтверждаются в процессе повседневной эксплуатации изделия. Современные образцы должны функционировать в автоматизированном режиме, под которым понимается автоматическая выработка решений, которые утверждает оператор. Для этого в его распоряжении должна быть развитая система отображения, позволяющая получать достаточно информации для осознанного утверждения автоматических решений. При таком построении автоматизиро-

ванной системы роль оператора фактически сводится к слежению за текущими условиями работы ГАК, поскольку, если они не выходят за рамки условий, для которых синтезированы алгоритмы автоматической выработки решений, то, как правило, автоматические решения вырабатываются правильно и их можно контролировать по упрощенной схеме, в противном случае, (например, при сильном влиянии мешающих целей) автоматические решения нужно подвергать углубленному анализу. Ввиду того, что условия, для которых синтезируются алгоритмы автоматической выработки решений, от проекта к проекту будут расширяться, процент случаев углубленного анализа автоматических решений оператором будет уменьшаться.

Развал существовавшей в СССР системы гарантийного надзора на флотах привел к осознанию того факта, что надежность и ремонтопригодность ГАВ являются одними из главных, если не самыми главными его качествами и требования к ним нужно повышать.

В обобщенном виде современные требования к ГАВ нк на примере требований к ГАК многоцелевого нк типа фрегат приведены на рис.1.

Реализация современных требований к ГАВ нк предполагает внедрение в них новых технических решений. К ним относятся:

- создание многоэлементных (в том числе конформных и покровных) цифровых антенн большой апертуры с звукопрозрачными обтекателями и звукопоглощающими экранами;

- разработка алгоритмов адаптивной пространственной обработки сигналов

и, в частности, подавления мешающих целей;

- внедрение в ГАВ нк нового поколения алгоритмов вторичной обработки информации (ВОИ), включающей траекторный анализ, классификацию, идентификацию и определение координат и параметров движения целей. Отличительными особенностями этих алгоритмов, позволяющими существенно повысить эффективность решения перечисленных задач, являются:

- работа не с отдельными параметрами сигнала, а с вектором параметров, что позволяет принимать решения с учетом корреляции оценок отдельных параметров;

- корректная адаптация к текущим гидроакустическим и помехосигнальным условиям;

- использование оптимальных алгоритмов оценки параметров сигнала для решения задач ВОИ и корректный учет их статистических характеристик;

- разработка нового поколения алгоритмов гидроакустических расчетов, обеспечивающих статистический расчет гидроакустических полей сигналов объектов различных классов, что принципиально необходимо для реализации адаптации алгоритмов первичной и вторичной обработки информации к текущим гидроакустическим условиям;

- реализация новых принципов отображения информации, состоящих в использовании многоэкранных пультов, использовании картографической основы и многослойного представления данных, широком использовании цвета, в том числе принципа смешения цветов при отображении векторной информации, ориентации, в первую очередь, на графическую форму представления информации;

- использование для создания образцов ГАВ современных малогабаритных цифровых вычислительных комплексов с гигантской производительностью и сверхбыстрыми каналами обмена информацией;

- создание автоматической системы контроля, позволяющей контролировать всю без исключения аппаратуру и все программное обеспечение;

- переход от создания ГАК и ГАС к интегрированным системам подводного наблюдения нк (рис. 2), обеспечивающим повышение обобщенного показателя эффективности на 15 - 20%, сокращение времени выработки данных целеуказания оружию на 20 - 30%, повышение точностных характеристик целеуказания на 10 -20%, уменьшение числа операторов на 40 - 60%.

СОВРЕМЕННЫЕ ТРЕБОВАНИЯ К ГАК МНОГОЦЕЛЕВОГО НК

1. Режимы работы:

- гидролокация (ГЛ);

- шумопеленгование (ШП);

- обнаружение гидролокационных сигналов (ОГС);

- освещение ближней обстановки в активном и пассивном режимах (ОБО);

2. Алфавит классов целей, подлежащих обнаружению е каждом режиме:

торпеда, пл, нк, мина, средство ГПД, навигационное препя

3. Матрица дальности решения с заданной вероятноет комплексной задачи обнаружения цели (КЗОЦ) каждог в каждом режиме работы и соответствующих пото ложных тревог (ложных обнаружекний).

4. Уровень автоматизации решения КЗОЦ. Автоматическое решение КЗОЦ, подлежащее утверждени

Рис. 1. Современные требования к гидроакустическому вооружению нк

Рис.2. Интегрированная система подводного наблюдения: СОКС - система обнаружения кильватерного следа пл; ГПБА - гибкая протяженная буксируемая антенна; РГАБ - радиогидроакустический буй

Большинство из перечисленных перспективных технических решений внедряется в образцы гидроакустического вооружения, разрабатываемые ФГУП «Таганрогский завод "Прибой"».