АКТИВНЫЙ ГИДРОЛОКАТОР Российский патент 2009 года по МПК G01S15/06 

Изобретение относится к гидроакустической технике, конкретнее к области активной гидролокации, в том числе к активным гидролокаторам, предназначенным для обнаружения целей, измерения координат и параметров движения обнаруженных целей.

Известны активные гидролокаторы, содержащие акустические излучающую и приемную антенны, генераторное устройство, блок синхронизации, устройство формирования характеристик направленности, блок измерения времени задержки эхо-сигнала от цели относительно момента излучения зондирующего сигнала, блок измерения угла прихода эхо-сигнала в вертикальной плоскости, блок вертикального разреза скорости звука (Справочник по гидроакустике. А.П.Евтютов, А.Е.Колесников, Е.А.Корепин и др. 2-е изд. - Л.: Судостроение, 1988, с.24, 54-57; Митько В.Б., Евтютов А.П., Гущин С.Е. Гидроакустические средства связи и наблюдения. - Л.: Судостроение, 1982, с.26, 27). В этих активных гидролокаторах отсутствует блок измерения глубины цели, и, следовательно, не производится измерение координаты цели по глубине.

Известен активный гидролокатор, в котором используется блок измерения глубины обнаруженной цели (Antman H.S. Computer plotting of sound ray paths. - "Undersea Technology", 1971, vol.12, N 7, p.21-23). В рассматриваемом в этой статье активном гидролокаторе измерение глубины цели производится без учета рефракции акустических лучей. Это приводит к существенным ошибкам в измерении глубины цели (Сташкевич А.П. Акустика моря. - Л.: Судостроение, 1966, с.266).

Наиболее близким аналогом является активный гидролокатор (Физические основы подводной акустики./Под ред. В.И.Мясищева. - М.: Сов. радио, 1955, с.86; Сташкевич А.П. Акустика моря. - Л.: Судостроение, 1966, с.263-266), содержащий излучающую и приемную акустические антенны, генераторное устройство, устройство синхронизации, блок измерения времени задержки эхо-сигнала от цели относительно момента излучения зондирующего сигнала, блок измерения угла прихода эхо-сигнала в вертикальной плоскости, блок вертикального разреза скорости звука и блок измерения глубины цели. Блок измерения глубины цели выполнен в виде последовательно соединенных блока определения наклонной дальности до цели, блока определения кажущейся глубины цели и блока определения истинной глубины цели, при этом первый вход блока определения наклонной дальности до цели соединен с выходом блоком вертикального разреза скорости звука, второй его вход соединен с выходом блока измерения τ времени задержки эхо-сигнала от цели относительно момента излучения сигнала, второй вход блока определения кажущейся глубины соединен с выходом блока измерения угла прихода эхо-сигнала в вертикальной плоскости, блок определения истинной глубины цели соединен с выходом блока измерения угла прихода эхо-сигнала в вертикальной плоскости и с выходом блока вертикального разреза скорости звука.

Недостатком устройства-прототипа является возможность его использования только при малых дистанциях до обнаруженной цели - до дистанций в несколько сот метров, т.к. при больших дистанциях величина кажущейся глубины цели во много раз превышает истинную глубину цели (см. примеры расчетов в кн.: Сташкевич А.П. Акустика моря. - Л.: Судостроение, 1966, с.266), что приводит к недостаточной достоверности измерения глубины цели с помощью устройства-прототипа.

Техническим результатом изобретения является обеспечение возможности измерения глубины цели на больших дистанциях путем прямого определения глубины цели в условиях рефракции с непосредственным использованием в предлагаемом активном гидролокаторе измеренного времени задержки эхо-сигнала от цели относительно момента излучения зондирующего сигнала, измеренного угла прихода эхо-сигнала в вертикальной плоскости и вертикального разреза скорости звука.

Для достижения указанного технического результата в активный гидролокатор, содержащий излучающую и приемную акустические антенны, генераторное устройство, устройство синхронизации, устройство формирования характеристик направленности, блок измерения τ времени задержки эхо-сигнала от цели относительно момента излучения зондирующего сигнала, блок измерения угла прихода эхо-сигнала в вертикальной плоскости, блок вертикального разреза скорости звука и блок измерения глубины цели, причем выход генераторного устройства соединен с излучающей акустической антенной, вход устройства формирования характеристики направленности соединен с приемной акустической антенной, входы блока измерения τ и блока измерения угла прихода эхо-сигнала в вертикальной плоскости соединены с выходом устройства формирования характеристик направленности, соответствующие выходы устройства синхронизации соединены со входом генераторного устройства и вторым входом блока измерения τ, введены новые признаки, а именно последовательно соединенные вычислитель, определяющий прогнозные времена задержки эхо-сигнала t_i относительно момента излучения зондирующего сигнала для набора возможных глубин цели H_i, и блок разности, определяющий Δτ_i=t_i-τ, при этом первый вход вычислителя соединен с выходом блока измерения угла прихода эхо-сигнала в вертикальной плоскости, второй его вход соединен с выходом блока вертикального разреза скорости звука, второй вход блока разности соединен с выходом блока измерения τ, а выход блока разности соединен с входом блока измерения глубины цели Нц, определяемой из набора возможных глубин H_i, при которой величина Δτ_i является наименьшей по модулю.

Сущность изобретения поясняется чертежом, где приведена блок-схема предложенного активного гидролокатора.

Активный гидролокатор содержит излучающую 1 и приемную 2 акустические антенны, генераторное устройство 3, устройство синхронизации 4, устройство 5 формирования характеристик направленности, блок 6 измерения τ времени задержки эхо-сигнала от цели относительно момента излучения зондирующего сигнала, блок 7 измерения угла прихода эхо-сигнала в вертикальной плоскости, блок 8 вертикального разреза скорости звука, причем выход генераторного устройства 3 соединен с излучающей антенной 1, вход устройства 5 соединен с приемной акустической антенной 2, входы блока 6 и блока 7 соединены с выходом устройства 5, соответствующие выходы устройства синхронизации 4 соединены с входом генераторного устройства 3 и вторым входом блока 6. Также гидролокатор содержит последовательно соединенные вычислитель 9, определяющий прогнозные времена задержки эхо-сигнала t_i относительно момента излучения зондирующего сигнала для набора возможных глубин цели H_i, блок разности 10, определяющий Δτ_i=t_i-τ, блок 11 измерения глубины цели, причем первый вход вычислителя 9 соединен с выходом блока 7, второй вход вычислителя 9 соединен с выходом блока 8, второй вход блока разности 10 соединен с выходом блока 6.

Работа устройства осуществляется следующим образом. Гидролокатор производит излучение зондирующего сигнала с помощью генераторного устройства 3 и излучающей акустической антенны 1. Отраженный от цели эхо-сигнал с выхода приемной акустической антенны 2 поступает на устройство 5 формирования характеристик направленности в горизонтальной и вертикальной плоскостях. С выхода устройства 5 формирования характеристик направленности принятый сигнал поступает на блок 6 измерения τ времени задержки эхо-сигнала от цели относительно момента излучения зондирующего сигнала и блока 7 измерения угла прихода сигнала в вертикальной плоскости. Устройство синхронизации управляет во времени работой генераторного устройства 3, излучением зондирующего сигнала и блоком 6, что позволяет измерить время задержки эхо-сигнала от цели относительно момента излучения зондирующего сигнала. В блоке 8 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 вычислителе 9 определяются прогнозные времена задержки эхо-сигнала t_i относительно момента излучения зондирующего сигнала для набора возможных глубин цели H_i. Прогнозные времена задержки определяются для указанных величин H_i: для измеренной величины угла прихода эхо-сигнала в вертикальной плоскости и вертикального разреза скорости звука по глубине. В блоке 10 определяется разность между величинами измеренного и прогнозных времен задержки эхо-сигнала относительно момента излучения зондирующего сигнала Δτ_i=t_i-τ. В блоке 11 производится определение глубины цели Нц из значений возможных глубин H_i, при которой величина разности Δτ_i является наименьшей по модулю.

Практическое исполнение блоков, входящих в изобретение, известно из практики гидроакустики. Блок 9 - вычислитель, определяющий прогнозные времена задержки эхо-сигнала t_i от момента излучения зондирующего сигнала для набора возможных глубин цели Н_i, описан в кн.: Матвиенко В.Н., Тарасюк Ю.Ф. Дальность действия гидроакустических средств. - Л.: Судостроение, 1976, с.162-166. Вычислитель, как указано в данной книге, может выполнять расчет прогнозных времен задержки эхо-сигнала, для произвольных дистанций (например, на с.174 приводятся дистанции до 200 км, для которых выполняются расчеты). Блок разности 10 описан, например, в кн.: Цифровые радионавигационные устройства/В.В.Барашенков, А.Е.Лутченко, Е.М.Скороходов и др.; Под ред. В.Б.Смолова. - М.: Сов. радио, 1980, с.101. Блок 11 выполняется с использованием схемы сравнения, см., например, кн.: 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.

Использование блока измерения τ времени задержки эхо-сигнала от цели относительно момента излучения зондирующего сигнала, блока измерения угла прихода эхо-сигнала в вертикальной плоскости, блока вертикального разреза скорости звука, вычислителя, определяющих прогнозные времена задержки эхо-сигнала t_i относительно момента излучения зондирующего сигнала для набора возможных глубин цели и блока разности, обеспечивает измерение глубины цели на больших дистанциях путем прямого определения глубины цели в условиях рефракции.

Таким образом, поставленная задача успешно решается.

Изобретение относится к гидроакустической технике, в том числе к активным гидролокаторам, предназначенным для обнаружения целей, измерения координат и параметров движения обнаруженных целей. Активный гидролокатор содержит излучающую и приемную акустические антенны, генераторное устройство, устройство синхронизации, устройство формирования характеристик направленности, блок измерения τ времени задержки эхо-сигнала от цели относительно момента излучения зондирующего сигнала, блок измерения угла прихода эхо-сигнала в вертикальной плоскости, блок вертикального разреза скорости звука и блок измерения глубины цели, причем выход генераторного устройства соединен с излучающей акустической антенной, вход устройства формирования характеристики направленности соединен с приемной акустической антенной, входы блока измерения τ и блока измерения угла прихода эхо-сигнала в вертикальной плоскости соединены с выходом устройства формирования характеристик направленности, соответствующие выходы устройства синхронизации соединены со входом генераторного устройства и вторым входом блока измерения τ, введены последовательно соединенные вычислитель, определяющий прогнозные времена задержки эхо-сигнала t_i относительно момента излучения зондирующего сигнала для набора возможных глубин цели H_i, и блок разности, определяющий Δτ_i=t_i-τ, при этом первый вход вычислителя соединен с выходом блока измерения угла прихода эхо-сигнала в вертикальной плоскости, второй его вход соединен с выходом блока вертикального разреза скорости звука, второй вход блока разности соединен с выходом блока измерения τ, а выход блока разности соединен с входом блока измерения глубины цели Нц, определяемой из набора возможных глубин Н_i, при которой величина Δτ_i является наименьшей по модулю. Технический результат - обеспечение возможности измерения глубины цели на больших дистанциях путем прямого определения глубины цели. 1 ил.

Активный гидролокатор, содержащий излучающую и приемную акустические антенны, генераторное устройство, устройство синхронизации, устройство формирования характеристик направленности, блок измерения τ времени задержки эхо-сигнала от цели относительно момента излучения зондирующего сигнала, блок измерения угла прихода эхо-сигнала в вертикальной плоскости, блок вертикального разреза скорости звука и блок измерения глубины цели, причем выход генераторного устройства соединен с излучающей акустической антенной, вход устройства формирования характеристики направленности соединен с приемной акустической антенной, входы блока измерения τ и блока измерения угла прихода эхосигнала в вертикальной плоскости соединены с выходом устройства формирования характеристик направленности, соответствующие выходы устройства синхронизации соединены со входом генераторного устройства и вторым входом блока измерения τ, отличающийся тем, что в него введены последовательно соединенные вычислитель, определяющий прогнозные времена задержки эхо-сигнала t_i относительно момента излучения зондирующего сигнала для набора возможных глубин цели H_i, и блок разности, определяющий Δτ_i=t_i-τ, при этом первый вход вычислителя соединен с выходом блока измерения угла прихода эхо-сигнала в вертикальной плоскости, второй его вход соединен с выходом блока вертикального разреза скорости звука, второй вход блока разности соединен с выходом блока измерения τ, а выход блока разности соединен с входом блока измерения глубины цели Н_ц, определяемой из набора возможных глубин Н_i, при которой величина Δτ_i является наименьшей по модулю.