АКТИВНЫЙ ГИДРОЛОКАТОР

Полезная модель 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.
Известны активные гидролокаторы, содержащие акустические излучающую и приемную антенны, устройство формирования зондирующего сигнала, генераторное устройство, блок синхронизации, устройство формирования характеристик направленности, устройство согласованной фильтрации, устройство обнаружения эхосигналов от цели, блок измерения времени задержки эхосигнала от объекта относительно момента излучения зондирующего сигнала, блок измерения угла прихода эхосигнала в вертикальной плоскости, блоки измерения дистанции до цели и глубины цели (Гидроакустические средства связи и наблюдения. - Л.: Судостроение, 1982, с.26, 27, 29, 33-39, 73, 122; Справочник по гидроакустике. А.П.Евтютов, А.Е.Колесников, Е.А.Корепин и др. 2-е изд. - Л.: Судостроение, 1988. с.18-26, 54-57). В этих гидролокаторах измерение дистанции и глубины цели производится без учета вертикальной рефракции звука.
Известны активные гидролокаторы, содержащие блок вертикального разреза скорости звука и блок измерения дистанции до цели с учетом вертикальной рефракции звука на основе использования среднегоризонтальной скорости звука (Мс Keown D.L. Survey techniques for acoustic positioning arrays, - Navigation, 1975, v.22, N1, p.59-67).
Известен также активный гидролокатор по патенту РФ №2346295, содержащий блоки измерения времени задержки эхосигнала от объекта относительно момента излучения зондирующего сигнала, блок измерения угла прихода эхосигнала в вертикальной плоскости, блок вертикального разреза скорости звука и блок измерения глубины цели с учетом вертикальной рефракции звука.
Однако недостатком указанных выше устройств является возможность их использования только для случая однолучевого распространения эхосигнала.
Техническим результатом полезной модели является повышение точности определения дистанции до цели путем обеспечения возможности разделения эхосигналов по нескольким лучам, измерения значений дистанции по каждому из этих лучей с учетом вертикальной рефракции звука, а также осреднения измеренных значений дистанции до цели по нескольким лучам.
к
к
к
к
к
к
к
к
к
к
к
к
к
к
к
к
к
к
к
к
Для достижения указанного технического результата предлагается активный гидролокатор, содержащий последовательно соединенные устройство синхронизации, устройство формирования зондирующего сигнала, генераторное устройство и излучающую акустическую антенну, последовательно соединенные приемную акустическую антенну, устройство формирования характеристик направленности, устройство согласованной фильтрации, устройство обнаружения эхосигналов от цели и устройство выделения эхосигналов по лучам, а также блок вертикального разреза скорости звука, при этом второй выход устройства формирования зондирующего сигнала соединен со вторым входом устройства согласованной фильтрации, также содержащий N блоков измерения τ (), где τ - время задержки к-го эхосигнала от цели относительно момента излучения зондирующего сигнала, N блоков измерения γ, где γ - угол прихода к-го эхосигнала в вертикальной плоскости, N блоков измерения глубины Hц, N блоков измерения дистанции Дц блок определения дистанции до цели, причем второй выход устройства синхронизации соединен с N первыми входами блоков измерения τ, выходы устройства выделения эхосигналов по лучам соединены с N вторыми входами блоков измерения τ и N входами блоков измерения γ, выходы N блоков измерения τ соединены со вторыми входами N блоков измерения глубины Hц, третьи входы N блоков измерения глубины Hц соединены с выходом блока вертикального разреза скорости звука, первые выходы N блоков измерения γ соединены с первыми входами N блоков измерения глубины Hц, вторые выходы N блоков измерения γ соединены со вторыми входами N блоков измерения дистанции Дц, третьи входы N блоков измерения дистанции Дц соединены с выходами N блоков измерения глубины Hц, первые входы N блоков измерения дистанции Дц соединены с выходом блока вертикального разреза скорости звука, выходы N блоков измерения дистанции Дц соединены со входом блока определения дистанции до цели.
к,
к
к
к
к
к
к
к
к
Новыми признаками в предложенной полезной модели, являются: устройство выделения эхосигналов по лучам, (N-1) блоков измерения τ (N-1) блоков измерения γ, (N-1) блоков измерения глубины Hц, (N-1) блоков измерения дистанции Дц, блок определения дистанции до цели, связи устройства выделения эхосигналов по лучам с N блоками измерения τ и N блоками измерения γ, связи N блоков измерения дистанции Дц с N блоками измерения γ, N блоками измерения глубины Hц, а также с блоком вертикального разреза скорости звука и блоком определения дистанции до цели.
Наличие этих признаков в совокупности с известными позволяет обеспечить заявленный технический результат.
Сущность изобретения поясняется на фиг.1, где приведена блок-схема предложенного активного гидролокатора.
1
2
N
к
к
1
2
N
к
к
1
2
N
к
1
2
N
к
к
Активный гидролокатор, содержит излучающую 1 и приемную 2 акустические антенны, генераторное устройство 3, устройство 4 формирования зондирующего сигнала, устройство 5 синхронизации, устройство 6 формирования характеристик направленности, устройство 7 согласованной фильтрации, устройство 8 обнаружения эхосигналов от цели, устройство 9 выделения эхосигналов по лучам, блоки 10, 10 … 10 измерения τ (), где τ - время задержки к-го эхосигнала от цели относительно момента излучения зондирующего сигнала, блоки 11, 11 … 11 измерения γ, где γ - угол прихода к-го эхосигнала в вертикальной плоскости, блок 12 вертикального разреза скорости звука, блоки 13, 13 … 13 измерения глубины Hц, блоки 14, 14 … 14 измерения дистанции Дц, и блок 15 определения дистанции до цели, определяемой из набора дистанций Дц.
1
2
N
к
1
2
N
к
1
2
N
1
2
N
к
Работа устройства осуществляется следующим образом. Устройство 4 формирования зондирующего сигнала вырабатывает зондирующие сигналы с внутриимпульсной модуляцией, или сложные сигналы, т.е. сигналы с высокой разрешающей способностью по времени, что дает возможность выделить эхосигналы по отдельным лучам. Устройство 4 выдает также опорный сигнал в устройство 7 согласованной фильтрации. Гидролокатор производит излучение зондирующего сигнала с помощью генераторного устройства 3 и излучающей акустической антенны 1. Отраженный от цели эхосигнал с выхода приемной акустической антенны 2 поступает на устройство 6 формирования характеристик направленности в горизонтальной и вертикальной плоскостях. С выхода устройства 6 принятый сигнал поступает на устройство 7, обеспечивающее сжатие отраженных эхосигналов во времени, т.е. реализацию высокой разрешающей способности гидролокатора по времени, и устройство 8 обнаружения эхосигналов от цели. При обнаружении эхосигналов от цели в устройстве 9 производится выделение из многолучевого отраженного эхосигнала отдельных, к-х эхосигналов пришедших по различным траекториям распространения сигнала в морской среде. Далее в блоках 10, 10 … 10 производится измерение соответствующих τ (, где N - количество обнаруженных к-х эхосигналов по лучам) времен задержки к-х эхосигналов от цели относительно момента излучения зондирующего сигнала и в блоках 11, 11 … 11 производится измерение соответствующих γ углов прихода к-х эхосигналов в вертикальной плоскости. Устройство синхронизации 5 управляет во времени работой генераторного устройства 3, излучением зондирующего сигнала и блоками 10, 10 … 10, что позволяет измерять времена задержки к-ых эхосигналов от цели относительно момента излучения зондирующего сигнала. В блоке 12 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 блоках 13, 13 … 13 производится измерение глубины цели Hц для каждого из обнаруженных эхосигналов по лучам с учетом рефракции, по соответствующим измеренным временам задержки, углам прихода эхосигналов в вертикальной плоскости и вертикальному разрезу скорости звука на основе уравнения
где C(H) - вертикальный разрез скорости звука;
ант
C(H) - скорость звука на глубине излучающей и приемной акустической антенны;
к
γ - угол прихода к-го эхосигнала в вертикальной плоскости;
к
τ - время задержки к-го эхосигнала от цели относительно момента излучения зондирующего сигнала.
1
2
N
к
к
Далее в блоках 14, 14 … 14 производится измерение дистанции Дц для каждого из обнаруженных эхосигналов по лучам с учетом измеренной глубины Hц по выражению
к
к
В блоке 15 производится определение дистанции до цели из набора дистанций Дц, например, как среднее арифметическое величин дистанций Дц.
Таким образом, повышение точности определения дистанции до цели при многолучевом распространении сигнала достигается путем обеспечения возможности разделения эхосигналов по отдельным лучам за счет реализации высокой разрешающей способности по времени, повышения в этом случае точности измерения времени задержки эхосигналов от цели относительно момента излучения зондирующего сигнала и точности измерения углов прихода эхосигналов в вертикальной плоскости по различным лучам, а также обеспечения возможности измерения глубины цели и дистанции по отдельным лучам с учетом вертикальной рефракции звука и осреднения результатов измерения дистанции до цели по этим лучам.
к
к
к
к
Практическое исполнение блоков, входящих в изобретение, известно из практики гидроакустики. Устройство 9 выделения эхосигналов по лучам может быть реализовано с применением обнаружителей импульсов с неизвестным временным положением, см. например, книгу 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.136-142. Блок 15 выполняется с использованием сумматора, см. например, книгу 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, 19. Блоки 10 и 11 аналогичны соответствующим блокам аналогов, а именно, блоку измерения τ времени задержки эхосигнала от цели относительно момента излучения зондирующего сигнала и блоку измерения γ угла прихода эхосигнала в вертикальной плоскости. Блоки 13 и 14 могут быть реализованы с применением микропрограммных дискретных устройств, см. например, книгу 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.164-177
к,
к
к
к
к
к
к
Использование устройства выделения эхосигналов по лучам, N блоков измерения τ N блоков измерения γ, N блоков измерения глубины Hц и N блоков измерения дистанции Дц по отдельным лучам, блока определения дистанции до цели, взаимосвязи N блоков измерения дистанции Дц с N блоками измерения γ и N блоками измерения глубины Hц, а также с блоком вертикального разреза скорости звука обеспечивает повышение точности измерения дистанции до цели.
Таким образом, поставленная задача успешно решается.