УСТРОЙСТВО ОБНАРУЖЕНИЯ ДВИЖУЩЕГОСЯ МОРСКОГО ОБЪЕКТА

Полезная модель относиться к гидроакустическим сигнальным устройствам, а именно к устройствам для обнаружения движущихся морских объектов и может быть использовано для определения волнения морской поверхности и предотвращения столкновения биологических и техногенных морских и пресноводных объектов.
Известно устройство для тревожной сигнализации, содержащие последовательно соединенные генератор сверхвысоких частот с передающей антенной, приемную антенну, амплитудный детектор принимаемого сигнала. (Патент 2124232 Российской Федерации, МПК 6 G08B 13/24. Устройство для тревожной сигнализации / Трефилов Н.А.; Николаенко В.А.; Шеремето Ю.Ю.; Елягин С.В.; Маргелов А.А.; патентообладатель Ульяновский государственный технический университет Российской Федерации. - №96102923; заявл. 15.02.1996; опубл. 27.12.1998. - 1 С.: ил.)
Известное устройство вырабатывает сигнал тревоги при появлении дополнительного предмета в охраняемом объекте и в отраженном сигнале появляется составляющая с новыми амплитудой и фазой в сравнении с первоначальной вырабатывает сигнал "тревога" в соответствии с заданным критерием.
Недостатком описанного аналога является то, что работа устройства предполагает его работу в пространстве ограниченном статически неподвижными границами.
На устранение этих недостатков направлена заявленная полезная модель, технической задачей которой является: создание нового акустического сигнального устройства для обнаружения движущихся морских и пресноводных биологических и техногенных объектов.
Реализация поставленной технической задачи позволяет добиться следующего технического результата:
- создано новое гидроакустическое устройство обнаружения в ближней охраняемой зоне объекта и предотвращения столкновения морских объектов.
Для достижения заданного технического результата предложено "Устройство обнаружения движущегося морского объекта" содержащее блок излучения, в котором соединены выход высокочастотного генератора с входом излучающего антенного устройства, с возможностью передачи излученного сигнала на вход блока обработки сигналов в котором расположены вычитающее устройство и адаптивный фильтр.
Отличием заявленного "Устройство обнаружения движущегося морского объекта" от аналога является то, что в качестве передающей среды использована водная среда а в качестве антенных устройств использованы излучающий и два приемных электроакустических преобразователей для приема и излучения акустических сигналов. Для этого в блоке обработки сигналов выход каждого приемного электроакустических преобразователей параллельно соединены с входом соответствующего согласующего устройства, для формирования двух приемных каналов. При этом с выхода первого согласующего устройства полезный сигнал параллельно поступает на первый вход вычитающего устройства и первый вход адаптивного фильтра. С выхода второго согласующего устройства сигнал помехи поступает на второй вход адаптивного фильтра с целью адаптации от нестационарных процессов происходящих в морской среде (к примеру волнение поверхности моря) и нестационарности движения носителя предлагаемого устройства. С выхода адаптивного фильтра нормированный сигнал поступает на второй вход вычитающего устройства, с выхода которого обработанный в нем сигнал поступает через амплитудный детектор на вход регистрирующего устройства.
Дополнительным отличием является то, что регистрирующее устройство использовано с возможностью визуального отображения обработанного сигнала
Кроме того, выход регистрирующего устройства соединен с входом блока отображения информации с возможностью документирования данных.
Такое взаимное расположение конструктивных элементов, таких как двух идентичных приемных каналов необходимо для осуществления приема сигнала помехи (нормированного сигнала) первым приемным каналом, а вторым приемным каналом - для приема излученного и принятого через водную среду сигнала. Адаптивного фильтра и их взаимосвязь необходимы, для того чтобы обеспечивалась возможность обнаружения объектов, как на поверхности, так и под водой при неустойчивой интерференционной картине и выработки сигнала рассогласования для последующего выделения сигнала тревоги о наличии движущегося объекта в охраняемой зоне. Именно взаимосвязь адаптивного фильтра с двумя приемными каналами и вычитающим устройством обеспечивает выдачу сигнал тревоги при работе в водной среде с нестационарными границами (взволнованная поверхность и статистическая неоднородность дна) и при нестационарности движения носителя предлагаемого устройства, что обуславливает неустойчивость интерференционной зоны.
Кроме того, наличие регистрирующего устройства позволяет визуально на мониторе наблюдать обработанный и выделенный сигнал от объекта, что дает возможность для принятия решения о опасности. Для документирования, хранения принятого решения и последующего его анализа дополнительно производится запись в блок отображения информации.
Сущность полезной модели поясняется чертежом: Устройство обнаружения движущегося морского объекта. Функциональная схема.
На схеме представлено:
1. Блок излучения
1.1. Генератор высоких частот
1.2. Излучающее антенное устройство
2. Блок обработки сигнала
2.1. Первый приемный канал
2.1.1. Приемное антенное устройство (первый приемный электроакустический элемент)
2.1.2. Согласующее устройство
2.2. Второй приемный канал
2.2.1. Приемное антенное устройство (второй электроакустический приемный элемент)
2.2.2. Согласующее устройство
2.3. Вычитающее устройство
2.4. Адаптивный фильтр
3. Амплитудный детектор
4. Регистрирующее устройство
5. Блок отображения информации
Все конструктивные элементы в блоке излучения 1, в блоке обработки сигналов 2, а так же амплитудный детектор 3, регистрирующее устройство 4 и блок отображения информации 5 соединены электрическими связями. Блок излучения 1 соединен с блоком обработки сигналов 2 посредством акустической связи через водную среду. В качестве устройства формирующего сигналы использован генератор высоких частот 1.1, который генерирует излучающие сигналы заданной частоты поступающие на антенное устройство 1.2. В качестве излучающего антенного устройства 1.2 использован излучающий электроакустический элемент с возможностью передачи акустических сигналов в водную среду. В блоке обработки сигналов 2 сформированы два идентичных приемных канала 2.1 и 2.2. В блоке обработки сигналов 2 выход каждого приемного электроакустического элемента 2.1.1 и 2.2.1 параллельно соединены с входами двух соответствующих согласующих устройств 2.1.2. и 2.2.2., для формирования двух идентичных приемных каналов 2.1 и 2.2. Первый приемный канал 2.1 параллельно соединен с входом вычитающего устройства 2.3 и первым входом адаптивного фильтра 2.4 для выработки нормированного сигнала, поступающего с выхода адаптивного фильтра 2.4 на второй вход вычитающего устройства 2.3. Выход вычитающего устройства
2.3 через амплитудный детектор 3 соединен с входом регистрирующего устройства 4. Регистрирующее устройство 4 использовано с возможностью визуального отображения обработанного сигнала. Кроме того выход регистрирующего устройства 4 соединен с входом блока отображения информации 5 для документирования данных.
Устройство работает следующим образом
Для функционирования устройство, снабженное общепринятым переносным или стационарным источником питания, расположено на плавучем морском носителе. При работе генератор ВЧ 1.1 с помощью излучающего антенного устройства 1.2 (электроакустического элемента) излучает в водную среду исследуемого района высокочастотный сигнал. В результате многократного взаимного отражения радиоволны облучают все пространство исследуемой зоны. Образцовая амплитудно частотная характеристика (АЧХ) охраняемого водного пространства принимается вторым приемным каналом 2.2 через приемное антенное устройство 2.2.1, которая будет необходима для выработки нормированного сигнала в адаптивном фильтре 2.4. При движение биологического, техногенного морского или пресноводного объекта в водной среде первым приемным каналом 2.1 через приемное антенное устройство 2.1.1 регистрируется рабочая АЧХ пространства, в котором может предположительно находиться обнаруживаемый объект. Отраженный от исследуемого объекта сигнал принимается вторым приемным каналом 2.2 в составе блока обработки сигналов 2. К второму приемному каналу подключен посредством электрической связи адаптивный фильтр 2.4, выполняющий функцию выработки нормированной АЧХ пространства. Полученная нормированная АЧХ представляет собой АЧХ пространства на момент начала обнаружения объекта. С выхода адаптивного фильтра 2.4 нормированный сигнал поступает на соответствующий вход вычитающего устройства 2.3. В случае превышения величины амплитуды образцового сигнала над выработанным порогом амплитуды нормированного сигнала на экране регистрирующего устройства 4 наблюдается АЧХ исследуемого биологического, техногенного
морского или пресноводного объекта. При движении объекта в воде будет соответственно меняться и величина порога срабатывания устройства. Таким образом, чувствительность устройства будет меняться при изменении величины принятой образцовой АЧХ. При появлении дополнительного предмета любого размера в охраняемой зоне, а также при смене обстановки (исчезновении или перемещении объектов с любой скоростью, изменении волнения) в отраженном сигнале появляются составляющие с новыми амплитудой. Новые амплитудные составляющие изменяют амплитудно-частотные характеристики области пространства исследуемого объекта. Полученный в вычитающем устройстве 2.3 разностный амплитудный сигнал поступает на вход амплитудного детектора 3 для выделения амплитудной огибающей. После этого продетектированный сигнал поступает на вход регистрирующего устройства 4 для визуального наблюдения, регистрации и документирования полученных в результате исследования данных в блоке отображения информации 5 для принятия решения о предотвращении столкновения, также для косвенного определения волнения морской поверхности.
Заявленная полезная модель представляет значительный интерес для народного хозяйства, так как обеспечивает охрану биологических и техногенных морских и пресноводных объектов. Заявленное решение не оказывает отрицательного воздействия на экологическое состояние окружающей среды.
Таким образом, заявленная полезная модель «Устройство обнаружения движущегося морского объекта» является новым гидроакустическим охранным устройством для обеспечения безопасности плавания. Заявленное устройство обладает следующими достоинствами:
- возможностью оценки частоты интерференционных колебаний принимаемого сигнала;
- достоверностью и точностью полученных данных, обеспечиваемой идентичностью исполнения приемных каналов, использованием адаптивного фильтра.
- улучшением чувствительности устройства за счет использования
метода адаптивной фильтрации;
- достаточно высокой скоростью обработки данных, которая обеспечивается использованием соответствующего ЭВМ с пакетом прикладных программ.
- возможностью эффективного использования интерференционной локации для решения технических задач по гидролокации при обнаружения морских объектов.
Заявленное устройство промышленно применимо, так как для его реализации используются широко распространенные компоненты и изделия радиотехнической промышленности и вычислительной технике.