Программно-управляемая гидроакустическая ЦАФАР на базе "стаи" морских микродронов
PROGRAM-CONTROLLED HYDROACOUSTIC DIGITAL ACTIVE PHASED ANTENNA ARRAY BASED ON "PACK" OF MARINE MICRO-DRONES

Изобретение относится к радиолокации.
Известна цифровая активная фазированная антенная решетка (ЦАФАР), у которой все приемопередающие модули расположены в одной плоскости [1]. Однако излучение от такой ЦАФАР не позволяет скрытно провести пеленгацию объектов без обнаружения собственных координат.
Цель изобретения — повышение эффективности ЦАФАР за счет применения магнитогидродинамического излучателя гидроакустических колебаний размещенных на морских микродронах в составе «стаи».
Техническим результатом является скрытная пеленгация надводных и подводных объектов по результатам обработки информации от ЦАФАР «стаи» морских микродронов.
Указанный технический результат достигается тем, что программно-управляемая гидроакустическая ЦАФАР на базе "стаи" морских микродронов реализована в форме распределенных компонентов единой системы и каждый микродрон управляемый бортовым микроконтроллером в строго определенные моменты времени выдает или принимает импульсные сигналы при помощи магнитогидродинамического излучателя гидроакустических колебаний, причем моменты передачи или приема для каждого микродрона в зависимости от его подводных координат индивидуально подбираются управляющим командным микродроном таким образом, что только в определенной точке сканируемого пространства сигналы будут синхронизированы для пеленгации объекта, причем уровень облучающих сигналов будет меньше уровня природных акустических помех и не позволит провести обнаружение как самого факта пеленгации, так и обнаружить местоположение микродронов.
На фиг. 1 изображена схема функционирования магнитогидродинамического излучателя гидроакустических колебаний. Магнит 1 направлен северным полюсом в сторону южного полюса магнита 2. На электрод 3 подается нулевой потенциал, а на электрод 4, относительно электрода 3, подается либо отрицательный, либо положительный потенциалы. Если на электрод 4 подан отрицательный потенциал, то анионы будут двигаться в сторону отрицательного потенциала, а катионы им навстречу в сторону нулевого потенциала на электроде 3. Под действием силы Лоренца они будут смещаться ортогонально в одну сторону поперек магнитных и электрических силовых линий. Если же на электрод 4 будет подан положительный потенциал, то анионы и катионы будут двигаться в противоположном направлении. Таким образом, можно формировать акустические колебания в жидкой электролитической среде без промежуточных устройств в виде пьезоэлектрических излучателей и т.д. Причем, диапазон колебаний у такого излучателя может быть любым от 0 и до 10 МГц, т.к. отсутствуют механические структуры с собственными резонансными частотами с нелинейными погрешностями.
На фиг. 2 приведена примерная схема магнитогидродинамической гидроакустической ЦАФАР для морских микродронов в виде шестнадцати излучателей. Магниты 1 и 2 являются общими для всех излучателей гидроакустических колебаний также, как и нейтральный электрод 3 с нулевым потенциалом. Электроды 4-19 в индивидуальном порядке получают сигналы с различными задержками от бортового микроконтроллера морского микродрона. Программным способом можно формировать различные задержки, позволяющие осуществить прием и передачу гидроакустических сигналов в выбранном направлении.
На фиг. 3 приведена схема пеленгации надводного судна 3 или подводной лодки 4 при помощи «стаи» морских микродронов. Управляющий командный микродрон 1 имеет информацию о координатах всех микродронов 2 «стаи». Для обнаружения пеленгуемого объекта 3 каждый микродрон 2 получает необходимую информацию о том, в каком направлении, с какой частотой, с какой фазой, и с какой амплитудой послать гидроакустический сигнал. Уровень сигнала ЦАФАР каждого микродрона задается меньше уровня гидроакустических природных помех. Таким образом, пеленгуемый объект 3 не способен обнаружить момент его сканирования для принятия мер противодействия.  В то же время управляющий командный микродрон 1 просуммирует все сигналы от микродронов 2 «стаи» и полезный сигнал от пеленгуемого объекта 3 окажется больше по уровню, чем гидроакустические природные помехи. Возможен режим, при котором суммарный гидроакустический сигнал всех микродронов 2 «стаи» будет нулевым за счет заданной интерференции, а это позволит также надежно провести пеленгацию объекта 3, причем сам объект в этом случае, практически не сможет обнаружить сам факт, что его запеленговали.
Программно-управляемая гидроакустическая ЦАФАР на базе «стаи» морских микродронов позволяет с высокой достоверностью и надежностью осуществить скрытную пеленгацию подводных и надводных объектов.
Литература
1. Цифровая активная фазированная антенная решетка: патент №2617457.