ГИДРОЛОКАТОР ОБНАРУЖЕНИЯ И КЛАССИФИКАЦИИ НАДВОДНЫХ И ПОДВОДНЫХ ЦЕЛЕЙ ДЛЯ НАДВОДНЫХ КОРАБЛЕЙ

ГИДРОЛОКАТОР ОБНАРУЖЕНИЯ И КЛАССИФИКАЦИИ НАДВОДНЫХ И НОДВОДНЫХ ЦЕЛЕЙ ДЛЯ НАДВОДНЫХ КОРАБЛЕЙ
Нредложенная полезная модель относится к области гидроакустической техники и предназначена для совершенствования гидроакустического вооружения надводных кораблей в части активных средств.
Известны гидролокаторы для надводных кораблей (НК) с приемно-излучающей антенной, предназначенные для поиска, обнаружения и классификации подводных и надводных объектов. Сведения о гидролокаторах в составе гидроакустических средств для НК различных стран приведены, например, в JANES WEAPON SYSTEMS, 198788, стр. 451, 597, 607 - 608, 610-611. Более современные сведения приведены в выпущенном на компакт-диске каталоге JANES 1999 в разделе Janes Underwater Warfare System.
В состав этих гидролокаторов входят:
-приемно-излучающая акустическая антенна, предназначенная для излучения зондирующих сигналов в режимах гидролокации и звукоподводной связи и приема сигналов во всех рабочих режимах;
-тракт излучения зондирующих сигналов, включающий задающий генератор, усилители мощности и устройства согласования с акустической антенной;
-тракт приема сигналов, включающий предварительные усилители, устройства пространственно-временной обработки информации;
-пульт управления и индикации принятых и обработанных сигналов.
К таким гидролокаторам относятся, в частности, гидролокаторы в составе комплексов AN/SQS-23 и AN/SQS-26 (США), которые осуществляет поиск подводных лодок и надводных кораблей (см. Простаков А.Л. Гидроакустические средства флота. М.: Воениздат. 1974г. Стр.8 - 13).
Гидролокатор в составе комплекса AN/SQS-53 (США), являющегося модернизацией комплекса AN/SQS-26, обладает режимом классификации целей.
МПК GOIS 15/02
56/DEl 160 (США). Его описание приведено, например, в JANES WEAPON SYSTEMS, 1999г, раздел Janes Underwater Warfare System.
Гидролокатор комплекса, предназначенный для поиска, обнаружения и классификации подводных лодок и надводных кораблей содержит подкильную акустическую цилиндрическую антенну, тракт излучения, включающий задающий генератор, усилители мощности и устройства согласования с антенной, тракт приема и цифровой вычислительный комплекс, включающий устройства оконечной обработки информации приемного тракта и пульт управления и индикации.
Акустическая антенна комплекса предназначена для преобразования электрических сигналов, поступающих на нее от тракта излучения в режиме гидролокации, в акустические сигналы, и для преобразования принимаемых акустических сигналов рабочих режимов в электрические сигналы, которые подаются на тракт приема.
Тракт излучения предназначен для формирования зондирующих сигналов гидролокатора необходимой мощности. Задающий генератор тракта излучения формирует тональные и сложные зондирующие сигналы. Необходимый для излучения уровень мощности зондирующих сигналов устанавливается с помощью усилителей мощности. Согласующие устройства тракта излучения осуществляют согласование выходного сопротивления усилителей мощности и сопротивления акустических преобразователей антенны.
Тракт приема предназначен для приема сигналов, поступающих от акустической антенны, и их пространственно-временной обработки. Предварительные усилители тракта приема осуществляют усиление, фильтрацию и аналого-цифровое преобразование сигналов, поступающих от акустической антенны. Цифровой вычислительный комплекс (ЦБК) тракта приема осуществляет оптимальную пространственновременную обработку принятых эхосигналов.
Пульт управления и индикации предпазначен для формирования сигналов управления, передачи этих сигналов в тракты излучения и приема и отображения на индикаторных устройствах гидроакустической информации, обработанной в приемном тракте.
К недостаткам данного гидролокатора в составе комплекса можно отнести относительную продолжительность процедуры классификации целей. Эхосигнал от зондирующего сигнала, используемого для обзора пространства, как правило не имеет информации для непосредственной классификации обнаруженных объектов и решение о классе цели может быть принято по мере накопления информации в процессе ее сопровождения за достаточно большой период времени (несколько циклов излучениеприем).
Задачей предлагаемой полезной модели является сокращение времени и повышение эффективности классификации целей, обнаруженных гидролокатором.
Uo{/(i,C
акустической антенне, цифровой вычислительный комплекс, содержащий задающий генератор тракта излучения, устройство цифровой обработки информации, поступающей от приемного тракта и пульт управления и индикации, подключенный к трактам излучения и приема, введены новые признаки, а именно:
-устройство формирования классификационного зондирующего сигнала состоящее из задающего генератора, формирующего щирокополосный щумоподобный сигнал и многоканального устройства задержки сигналов, вход которого подключен к выходу задающего генератора.
-устройство цифровой обработки эхосигнала классификационного зондирующего сигнала, состоящее из блока фильтров и блока классификации, при этом блок фильтров, на вход которого подключены выход устройства пространственно временной обработки, обеспечивает согласованную фильтрацию и сжатие сигналов, каждый из фильтров выделяет эхосигналы с определенным доплеровским смещением частоты, а вся совокупность фильтров обеспечивает перекрытие всего диапазона доплеровских скоростей целей, блок классификации включает устройство определения доплеровской скорости цели и устройство распознавания, ко входам устройства определения доплеровской скорости цели подключены выходы блока фильтров, а его выход подключен к устройству распознавания.
В качестве классификационного зондирующего сигнала может быть использован, например, широкополосный шумоподобный сигнал, который описан, в частности, в книге Теоретические основы радиолокации под редакцией Я.Д. Ширмана, изд. Советское радио, М, 1970, стр. 378- 393.
Техническим результатом от использования предлагаемой полезной модели является рещение гидролокатором надводного корабля поставленной задачи без существенного увеличения аппаратной части и стоимости комплекса.
Перечень фигур и чертежей
Фиг. 1 - структурная схема предложенного гидролокатора;
Фиг.2- структурная схема задающего генератора и многоканального устройства формирования направленного излучения классификационного сигнала;
Фиг.З- структурная схема устройства цифровой обработки принятого классификационного сигнала.
Предлагаемый гидролокатор иллюстрируется структурными схемами, представленными на фиг. 1, 2 и 3.
Па фиг. 1 представлена структурная схема предложенного гидролокатора. Предлагаемая полезная модель содержит многоэлементную акустическую антенну 1, тракт излучения 2, включающий согласующие устройства 5 и усилители мощности 6, приемный тракт 3, включающий многоканальные устройство предварительной обработки (усиления и фильтрации) сигналов 7 и аналого-цифровой преобразователь 8, цифровой вычислительный комплекс 4, включающий задающий генератор 10, устройство формирования классификационного сигнала и многоканальное устройство заA of{m66
держки 11, цифро-аналоговый преобразователь 12, устройство цифровой обработки сигналов 13, состоящее из устройств пространственно- временной обработки 14 и оптимальной обработки зондирующего сигнала 15, устройство цифровой обработки классификационного сигнала 16 и нульт управления и индикации комплекса 9.
На фиг. 2 и 3 представлены соответственно структурные схемы возможных вариантов исполнения устройства формирования классификационного сигнала и многоканального устройства задержки (11 на фиг.1) и устройства цифровой обработки эхосигнала классификационного зондирующего сигнала (на фиг. 1, соответственно, устройства 11 и 16).
Устройство формирования классификационного сигнала и многоканальное устройство задержки (фиг. 2) состоит из задающего генератора 17 и подключенного к нему многоканального устройства задержки 18.
Устройство цифровой обработки эхосигнала классификационного зондирующего сигнала (фиг. 3) состоит из блока фильтров 19, включающего многоканальное устройство свертки 21 и блока классификации, включающего устройство определения доплеровской скорости цели 22 и устройство распознавания 23.
Таким образом, техническая реализация гидролокатора по предлагаемой полезной модели не встречает трудностей и легко осуществима.
Работа нредложенного гидролокатора осуществляется следующим образом.
Перед включением излучения задаются его параметры, включающие тип и длительность зондирующего сигнала, мощность излучения и т.д., после чего запускается цикл излучение- прием. При этом задающий генератор 10 формирует сигнал, который через цифро-аналоговый преобразователь 12 поступает на усилители мощности 6, где усиливается и через согласующие устройства 5 подается на приемно-излучающую антенну 1. При наличии цели, отраженный от нее эхо-сигнал принимаются акустическими преобразователями антенны и преобразуется в электрические сигналы, поступающие на входы предварительных усилителей приемного тракта 7. Усиленные и отфильтрованные в предварительных усилителях сигналы через аналого-цифровой преобразователь 8 поступают на вход устройства цифровой обработки сигналов 12 цифрового вычислительного комплекса (ЦБК) 4, где реализуются алгоритмы пространственно-временной обработки: производится спектральный анализ входных массивов и формируется веер характеристик направленности в пределах сектора поиска (13), и в каждом пространственном канале осуществляется оптимальная обработка используемого зондирующего сигнала (14). Затем формируются массивы для отображения на экранах индикаторов пульта управления и индикации 9. Оператор, обнаружив отметку цели на экране индикатора, фиксирует отметку маркером и включает режим классификации. При этом, сразу вслед за излучением зондирующего сигнала режима обнаружения, формируемого задающим генератором 10, происходит излучение в направлении на обнаруженную цель классификационного сигнала, формируемого устройством 11, а в режиме приема подключается устройство 16, сигнал на вход которого поступает из устройства пространственно- временной обработки 13 с выхода пространственного канала, соответствующего направлению на классифицируемую цель.
Как видно из представленной на фиг. 2 структурной схемы, устройство 11 состоит из собственно задающего генератора, предназначенного для формирования классификационного зондирующего сигнала, и многоканального устройства задержки, служащего для разветвления сформированного сигнала на то количество каналов тракта излучения (на фиг. 2 число каналов- к), которое участвует в формировании характеристики направленности в требуемом направлении, при этом в каждом канале осуществляется задержка сигнала, соответствующая компенсации кривизны поверхности антенны для формирования характеристики направленности. Возможный вариант исполнения задающего генератора при использовании в качестве классификационного зондирующего сигнала щумоподобного фазоманипулированного сигнала приведен в книге Теоретические основы радиолокации под редакцией Я.Д. Ширмана, изд. Советское радио, М, 1970, стр. 378- 382.
На фиг. 3 представлен возможный вариант построения устройства 16. Предложенное устройство состоит из блока фильтров и блока классификации, при этом блок фильтров обеспечивает согласованную фильтрацию и сжатие сигналов, поступающих на его вход от устройства пространственно временной обработки, причем каждый из фильтров выделяет эхосигналы с определенным доплеровским смещением частоты, а вся совокупность фильтров (п) обеспечивает перекрытие всего диапазона доплеровских скоростей целей, а блок классификации, включающий устройство определения доплеровской скорости цели и автомат распознавания, выделяет необходимую информацию, принимает рещение о классе цели и выдает его оператору. Принцип работы и построении автомата распознавания приведены, например, в книге А.Н. Яковлева и Г.П. Каблова Гидролокаторы ближнего действия издательства Судостроение, Л, 1983, стр 115- 136.
В предложенном гидролокаторе процесс классификации существенно ускорен за счет облучения классифицируемой цели при сохранении режима обнаружения специальным зондирующим сигналом, обладающим высокой разрещающей способностью по частоте и времени, в связи с чем его эхосигнал обладает необходимой для классификации информацией (доплеровской скоростью, акустической протяженностью, амплитудной структурой). Классификационный сигнал формируется в конце излучения поискового зондирующего сигнала и излучается только в направлении на классифицируемую цель. В качестве классификационного зондирующего сигнала может быть использован, как отмечалось выще, щирокополосный щумоподобный сигнал, описанный, в частности, в книге Теоретические основы радиолокации под редакцией Я.Д. Ширмана, изд. Советское радио, М, 1970, стр. 378- 393.
Аггу/ж Г