ГИДРОЛОКАЦИОННАЯ СТАНЦИЯ С ЗОНДИРУЮЩИМИ ИМПУЛЬСАМИ СЛОЖНОЙ ФОРМЫ
ECHO-RANGING SONAR WITH COMPLEX-SHAPED SOUND IMPULSES

Изобретение относится к гидроакустической технике и может быть использовано при разработке гидроакустического вооружения объектов ВМФ.
В настоящее время для обнаружения целей, имеющих малую скорость движения относительно наблюдателя, когда основным мешающим фактором является реверберационная помеха (неэффективность "допплеровских" фильтров для малых относительных скоростей цели), разрабатываются гидролокаторы с зондирующими сигналами сложной формы. Применение таких зондирующих сигналов, как известно, существенно повышает помехоустойчивость гидролокатора по отношению к реверберационной помехе, благодаря значительному сужению автокорреляционной функции сигнала и, соответственно, уменьшению выходных флуктуаций, обусловленных неоднородностью рассеивателей. Гидролокатор со сложными псевдошумовыми сигналами описан в статьях Уэстерфильда, Прагера, Стюарта "Выигрыш в отношении сигнал/реверберация при использовании согласованных фильтров" и Аллена, Уэстерфильда "Цифровые корреляторы со сжатием во времени и согласованные фильтры для активной гидролокации" (Зарубежная радиоэлектроника №1, 1961 и №12, 1964 соответственно).
Однако, устройства формирования и оптимальной обработки сложных сигналов являются весьма сложными и обладают большими габаритами. Это не позволяет, в частности, ввести режим излучения сложных сигналов в ранее разработанные гидролокаторы с тонально-импульсными зондирующими сигналами, с целью повышения их эффективности при обнаружении целей с малыми радиальными составляющими относительной скорости. Желательность усовершенствования этих гидролокаторов тем не менее очевидна, так как они получили широкое распространение и устанавливаются в составе гидроакустических комплексов на подводные лодки и надводные корабли ВМФ.
Целью настоящего изобретения является введение в гидролокатор режима излучения сложных сигналов без использования сложных и громоздких устройств формирования и обработки этих сигналов.
Суть предложения состоит в применении в качестве зондирующих импульсов коротких речевых сигналов (слов, цифр или коротких фраз) или других специфических сигналов (иностранные слова, звуки биологического происхождения и др.), а в качестве приемного анализирующего устройства, хорошо согласованного с такими сигналами, - слухового аппарата человека-оператора. При этом имеется большая свобода в выборе вида сложного сигнала, что является определенным тактическим преимуществом, так как позволяет осуществить маскировку собственного излучения.
Повышение эффективности гидролокатора при малом Допплере цели в случае слуховой обработки используемых в качестве зондирующих импульсов речевых сигналов основано на следующих предпосылках и соображениях:
1. Сказанное выше о сглаживании реверберации сложных сигналов относится к речевому сигналу, являющемуся их частным случаем.
2. Слух является весьма совершенным инструментом опознания звуковых образов, что объясняется взаимно-корреляционным характером механизма отождествления в мозгу человека данного звукового образца с одним из образов, хранящихся в его памяти (Ф.Ланге "Корреляционная электроника", Судпромгиз, Л., 1965 г.).
Так, например, по литературным данным (Дж.Фланаган "Анализ и восприятие речи", изд-во "Связь", М., 1968) 90% разборчивость цифрового материала обеспечивается при отношении сигнал/помеха - 9 дБ. Очевидно, что помехоустойчивость обнаружения единственного речевого сигнала, при использовании его в качестве зондирующего импульса, должна быть не хуже указанной величины. Естественно, что для указанной цели следует выбирать такие сигналы, которые хорошо распознаются слуховым аппаратом человека.
Описание гидролокационной станции.
На чертеже представлена блок-схема гидролокационнной станции с сигналами сложной формой типа речевых.
1 - акустическая антенна;
2 - антенный коммутатор;
3 - усилительное устройство;
4 - генераторное устройство;
5 - устройство формирования сигнала при излучении - однополосный телефонный модулятор,
6 - гетеродинный усилитель;
7 - задающий генератор - гетеродин;
8 - устройство звукозаписи.
При излучении зондирующего импульса на однополосный телефонный модулятор (5) подается импульс напряжения сложной формы, соответствующий произносимому оператором в микрофон речевому сообщению, или воспроизводимому устройством звукозаписи (8) специальному сигналу. С помощью модулятора спектр исходного сигнала переносится в рабочую полосу частот гидролокатора. Сигнал на выходе модулятора служит напряжением возбуждения мощного генераторного устройства (4), выход которого подводится к акустической антенне (1) через антенный коммутатор (2). В режиме приема эхо-сигналов возникающее на выходе акустической антенны напряжение через антенный коммутатор подается на усилительное устройство (3) и далее на гетеродинный усилитель (6), предназначенный для обратного преобразования эхо-сигналов в речевой диапазон частот перед подачей его на громкоговоритель, или головные телефоны. Анализ принимаемых сигналов осуществляется на слух оператором, обслуживающим станцию. При обнаружении эхо-сигнала оператор останавливает счетчик дистанции, запущенный им в момент излучения зондирующего импульса.
Необходимо отметить, что в условиях допплеровских искажений спектр эхо-сигнала отличается от исходного, тем не менее высокая эффективность слухового метода приема сохраняется при достаточно больших допплеровских сдвигах. (По литературным данным при приеме однополосных сигналов коммерческой телефонии допускаются неточности восстановления частоты несущей до 50 Гц. При этом изменяются, в основном, лишь тембральные характеристики сигнала, а не его разборчивость).
Суммарные габариты формирующего и приемного устройств речевого сигнала не превышают одного блока, что позволяет реализовать режим излучения сложных сигналов в существующих гидролокаторах путем использования специальных приставок.
В частности, режимы телефонной связи гидроакустических комплексов могут быть непосредственно использованы, в соответствии с данным предложением, для локации близко расположенных объектов. Это было проверено в ноябре 1967 г. в процессе государственных испытаний гидроакустического комплекса. С помощью тракта ближней телефонной связи этого комплекса многократно безошибочно лоцировалась подводная лодка 675 проекта, идущая параллельным курсом на дистанции 4 мили.