ФАЗОВЫЙ ГИДРОЛОКАТОР БОКОВОГО ОБЗОРА Российский патент 2014 года по МПК G01S15/00 

Изобретение относится к области гидрографии, в частности к техническим средствам определения глубин акватории фазовым гидролокатором бокового обзора, и может быть использовано для выполнения съемки рельефа дна акватории.

Известен способ определения глубин акватории фазовым гидролокатором бокового обзора (Судостроение за рубежом. Издание ЦНИИ Румб, 1987, с 76-80. [1]), включающий излучение гидроакустического сигнала в сторону дна и прием отраженных сигналов в двух точках, расположенных на расстоянии d по вертикали, измерение времени задержки t_з отраженны х сигналов и их фазового сдвига φ в этих точках, определение направления (α) приема отраженных сигналов по формуле

$$\alpha =\arcsin \frac{C}{fd}\cdot \frac{\varphi }{2\pi }\left(1\right)$$

где f - частота гидроакустического сигнала;

С - скорость распространения звука в воде.

Измерение прибором угла β бортовой качки носителя антенн и вычисление глубин (Z) акватории производится по формуле

$$Z=\frac{C{t}_{з}}{2}\cdot \sin \gamma \left(2\right)$$

где $$\gamma =\alpha +\beta$$ .

Однако данный способ имеет недостаточно высокую точность.

Это объясняется тем, что при его использовании имеет место существенная погрешность (m_γ) определения направления (γ) прихода отраженных сигналов по измеренным значениям их фазового сдвига φ в точках приема.

Значение m_γ, исходя из формулы (1), можно вычислить по формуле

$$m_{\gamma }=\left(1/{\left(1-\varphi /2\pi \right)}^2\right)\cdot m_{\varphi }\left(3\right)$$

где m_φ - погрешность измерения φ.

Так как достоверное определение направления γ (без разрешения неоднозначности) возможно только лишь в случае малого разноса d антенн, не превышающего двух длин (λ) волн, то возможный диапазон изменения фазового сдвига φ при d=λ составит 0-2π.

Погрешность m_γ, как видно из формулы (3), изменяется нелинейно и при φ=0 m_γ=-m_φ, а при φ=2π достигает максимума и может составить 2m_φ.

Данное обстоятельство обуславливает существенную погрешность (m_z) определения глубины акватории z при использовании известного способа.

Значение m_z, исходя из формулы (2), можно вычислить по формуле

$$m_z=\left(C{t}_{з}/2\right)\cdot \cos \phi \cdot m_{\phi },\left(4\right)$$

где $$\gamma =\alpha +\beta .$$

Например, когда С=1500 м/с t_з=0,7 с γ=30° cos φ=87 m_γ=2m_φ=2·0,0017(m_φ у современных фазовых гидролокаторов бокового обзора не превышает 1°). Тогда m_z составит 13 м или около 4% от величины.

Допустимая погрешность определения глубины акватории в соответствии с нормативными документами по съемке рельефа дна составляет 1% от глубины Z.

Известен также способ определения глубин акватории фазовым гидролокатором бокового обзора (Stubbs А.К: Telesounding a merhod of wide swathe a depth measurement International Hydrographic Review 1974, 51 Ns 1, p.p.23-59 [2]), включающий одновременное излучение в сторону дна основного и вспомогательного гидроакустических сигналов, отличающихся по частоте на малую величину, и прием отраженных основных и вспомогательных сигналов в двух точках, расположенных по вертикали на заданном расстоянии d, измерение времени t_c задержки прихода синфазных основных и вспомогательных сигналов с помощью двух многоканальных двухчастотных приемоизмерительных блоков, измерение прибором угла бортовой качки носителя антенн, определение по полученным данным направлений прихода синфазных основных сигналов и искомых глубин акватории расчетным путем.

Известен также фазовый гидролокатор бокового обзора, который содержит первую и вторую двухчастотные антенны, расположенные по вертикали на заданном расстоянии (d), передающий блок, первый и второй двухчастотные многоканальные приемоизмерительные блоки, блок управления, вычислитель и регистратор, при этом выходы первой и второй двухчастотных антенн подключены соответственно к входам первого и второго двухчастотных многоканальных приемоизмерительных блоков, выход передающего блока соединен с излучающей антенной, выходы первого и второго двухчастотных многоканальных приемоизмерительных блоков подключены к выходу вычислителя, выход последнего подключен к регистратору.

Недостаток способа и устройства (фазового гидролокатора бокового обзора) заключается в том, что они сложны в использовании.

Это объясняется тем, что для повышения точности определения глубин акватории в данных технических решениях осуществляют прием отраженных гидроакустических сигналов в двух точках, расположенных по вертикали на большом по сравнению с аналогом расстоянии (d=n λ) в несколько длин волн, и измеряют время задержки сигналов, то есть сигналов, в которых фазовый сдвиг отсутствует или кратен целому числу 2π.

Выполнение данного действия обеспечивает высокую точность определения глубин акватории, так как при фазовом сдвиге φ=0, как видно из формулы (3), погрешность m_γ будет минимальной и равной m_φ.

Однако в этом случае возникает необходимость в решении сложной задачи - исключении многозначности в определении направлений прихода синфазных сигналов. Для решения этой задачи при использовании первого рассматриваемого известного способа необходимо, кроме основных, выполнить дополнительно следующие сложные действия:

принимать в третьей точке, расположенной по вертикали на вспомогательной базе на заданном расстоянии от общей точки, отраженные гидроакустические сигналы;

измерять в третьей и основных точках время задержки прихода синфазных сигналов.

Для осуществления данных действий необходимо фазовый гидролокатор бокового обзора снабдить приемной антенной и приемоизмерительным блоком, то есть существенно усложнить структурную схему и повысить массогабаритные характеристики фазового гидролокатора бокового обзора.

При использовании известного способа для решения этой же задачи необходимо выполнять, кроме основных, следующие дополнительные действия:

- излучать вспомогательный гидроакустический сигнал на заданной частоте, отличающейся от основной частоты;

- принимать отраженные вспомогательные сигналы (синфазные) в тех же случаях, где принимается основной синфазный сигнал;

- измерять время задержки прихода вспомогательных синфазных сигналов.

Для осуществления данных действий необходимо использовать вспомогательный фазовый гидролокатор бокового обзора. То есть для осуществления данного способа необходимо использовать практически два фазовых гидролокатора бокового обзора, работающих на разных частотах, что и обуславливает значительную сложность в использовании известных способов и устройств.

Известен также способ определения глубин акватории фазовым гидролокатором бокового обзора и фазовый гидролокатор бокового обзора для его осуществления (патент RU №1829019А1, 23.07.1993 [3]), в котором технический результат заключается в упрощении процесса определения глубины акватории фазовым гидролокатором бокового обзора.

При этом технический результат достигается тем, что в способе определения глубин акватории фазовым гидролокатором бокового обзора, включающем излучение гидроакустического сигнала в сторону дна и прием отраженных сигналов в двух точках, расположенных по вертикали на заданном расстоянии, измерение времени задержки прихода синфазных сигналов, угла бортовой качки носителя антенн и определение по полученным данным направлений θ_n прихода синфазных сигналов и искомых глубин акватории расчетным путем, измерение времени t_з задержки прихода отраженного гидроакустического сигнала по вертикали, отделяют временные задержки (t_p) прихода синфазных сигналов в случае их отражения от ровной поверхности дна по каждому расчетному (θ_р) направлению по формуле

$$t_{p_n}=\frac{t_p}{\sin \left({\theta }_{p_n}+\beta \right)}+\frac{t_p\cdot \cos \left({\theta }_{p_n}+\beta \right)\cdot \sin \xi }{\sin \left({\theta }_{p_n}+\beta \right)\sin \left({\theta }_{p_n}+\beta +\xi \right)}\left(5\right)$$

где n=1,2, 3…N;

N=d/λ - количество расчетных направлений θ_р;

ξ - генеральный угол наклона дна в полосе зондирования.

Затем определяют сходимость вычисленных t_n и измеренных t_p значений по критерию (δ²), вычисленному по формуле

$${\delta }^2={\displaystyle \sum _{m=1}^{M-1}{\left[\left(t_{p_n+1}-t_{p_n}\right)-\left(t_{c_m+1}-t_{c_m}\right)\right]}^2}\left(6\right)$$

где М - количество измеренных значений t_с для каждого количества М расчетных направлений θ_р.

При этом последовательно изменяют начальное значение n от 1 до К=N-М, а за искомые направления прихода синфазных сигналов принимают М расчетных направлений θ_р, характеризующихся минимальным значением δ.

Фазовый гидролокатор бокового обзора для реализации известного способа содержит первую и вторую антенны, расположенные по вертикали на заданном расстоянии, передающий блок, первый и второй приемоизмерительные блоки, блок управления, вычислитель и регистратор, при этом выходы первой и второй антенн подключены соответственно к входам первого и второго приемоизмерительных приборов, выход передающего блока соединен с приемоизлучающей антенной, выход первого и второго приемоизмерительных блоков подключены к входу вычислителя, выход последнего подключен к регистратору, а блок управления соединен с первым и вторым приемоизмерительными блоками, передающим блоком, вычислителем и регистратором, и снабжен блоком определения временных задержек прихода отраженных от ровной поверхности дна синфазных сигналов по каждому расчетному направлению, вход которого соединен с блоком управления, а выход подключен к входу вычислителя.

Однако, несмотря на достижение по упрощению известного способа, он отягощен существенными расчетами и трудоемкими вычислительными операции.

Кроме того, выделение отраженных сигналов от ровной поверхности дна и их математическая обработка связаны с рядом допущений, что существенно снижает достоверность получения конечных результатов измерений.

Так, например, проведенные исследования искажения спектров линейных частотно модулированных (ЛЧМ) сигналов в морском грунте в зависимости от глубины проникновения в морской грунт показали, что первое отражение регистрируется в придонном слое на верхних частотах спектра. По мере увеличения глубины (ниже поверхности дна) спектр расширяется в сторону низких частот, низкочастотная часть спектра увеличивается и начинает превалировать, а при дальнейшем увеличении глубины и оставшаяся низкочастотная часть плавно уменьшается. Максимальное значение интенсивности достигается в низкочастотной части спектра. Для мощных придонных отложений иногда наблюдаются особенности в характере изменения. Эти особенности заключаются в относительном возрастании в некотором диапазоне глубин высокочастотной части спектра и проявляются в появлении низкочастотного спектра между высокочастотными спектрами. При этом преобладание низкочастотной части в этом диапазоне для этого типа грунтов менее значительно. Происходит выравнивание формы спектра и только потом уменьшение высокочастотной части, и затухание низкочастотной части. Эта особенность связана со слоистой структурой осадков и слабым поглощением в отдельных слоях. Данное обстоятельство ограничивает применение известного способа [3], так как при его реализации необходимо наличие ровной поверхности дна, свободной от придонных отложений.

К существенному недостатку устройства для реализации известного способа следует отнести то обстоятельство, что при расчетах временных задержек прихода отраженных волн учитывается только изменение углов бортовой качки, в то время как результаты измерений также будут отягощены влиянием килевой качки.

Задачей предлагаемого технического решения является расширение функциональных возможностей фазового гидролокатора бокового обзора для определения глубин акватории, с одновременным повышением достоверности съемки дна акватории.

Поставленная задача решается за счет того, что в фазовый гидролокатор бокового обзора, который содержит излучатель, приемник, датчик измерения углов бортовой качки, блок управления и регистратор, соединенные с вычислителем, в отличии от прототипа дополнительно введены датчик измерения углов килевой качки, программный блок, анализатор спектра отраженного сигнала, монитор, вычислитель дополнительно соединен с выходами судового эхолота, судового приемоиндикатора спутниковых навигационных систем, датчика измерения углов килевой качки, программного блока и анализатором спектра отраженного сигнала и монитором, при этом монитор выполнен в виде многофункционального дисплея с возможностью формирования 3D-изображения с постоянным трехмерным представлением данных, программный блок содержит устройство нормировки, устройство определения гистограммы, блок расчета коэффициентов полинома, устройство оценки точности аппроксимации, устройство задания степени аппроксимирующего полинома, устройство принятия решения, блок деления, интегрирующее устройство, блок выделения коэффициентов при первых двух членах разложения, блок вычисления частного.

Сущность предлагаемого технического решения поясняется чертежами (фиг.1, 2).

Фиг.1. Структурная схема фазового гидролокатор бокового обзора включает вычислитель 1, буферное устройство 2, внешнюю память 3, устройство управления 4, регулируемый предварительный усилитель 5, усилитель мощности 6, излучатель 7, приемник 8, полосовой фильтр 9, предварительный усилитель 10, АЦП 11, регистратор 12, датчик 13 измерения углов бортовой качки, датчик 14 измерения углов килевой качки, программный блок 15, анализатор спектра 16 отраженного сигнала, монитор 17.

Вычислитель 1 через буферное устройство 2 также соединен с выходами судового эхолота 18, судового приемником 19 спутниковых навигационных систем, датчика 14 измерения углов килевой качки, программного блока 15 и анализатором спектра 16 отраженного сигнала.

Фиг.2. Блок-схема программного блока. Программный блок 15 содержит устройство нормировки 20, устройство определения гистограммы 21, блок 22 расчета коэффициентов полинома, устройство 23 оценки точности аппроксимации, устройство 24 задания степени аппроксимирующего полинома, устройство принятия решения 25, блок 26 деления, интегрирующее устройство 27, блок 28 выделения коэффициентов при первых двух членах разложения, блок 29 вычисления частного, микропроцессор 30.

Микропроцессор 30 разработан на основе DSP - процессора и включает блок памяти, таймер, контроллер прерываний, порты связи.

Вычислитель 1 выполнен на основе вычислительной платформы в виде системы на кристалле типа System on Chip (SoC) и состоит из процессора общего назначения, функции которого заключаются в решении навигационных уравнений и обслуживанием интерфейсов, и двух процессоров с векторно-матричными сопроцессорами, которые предназначены для полной программной обработки в реальном времени зарегистрированных сигналов.

Решение навигационных задач включает выработку поправок при анализе зарегистрированных сигналов в зависимости от скорости, курса, координат, углов бортовой и килевой качек, глубины под килем судна при выполнении батиметрической съемки.

Процессоры с векторно-матричным сопроцессором (например, типа NM6403, NM6404) отличаются от процессоров общего назначения тем, что имеют дополнительный векторно-матричный сопроцессор с размером матрицы не менее 64×64, где аппаратно реализованы операции умножения с накоплением. Эти процессоры с векторно-матричным сопроцессором идеально подходят для цифровой фильтрации сигналов - умножения их отсчетов на весовые коэффициенты и накопление результатов измерений, а также для решения задачи вычисления корреляции входных сигналов, взаимно корреляционной функции сигналов и их сопровождения по задержке.

Кроме того, на этом же кристалле (в составе вычислительной платформы) дополнительно реализуют блок предварительной обработки сигналов (БПОС), который выполняет функции аппаратной поддержки программной обработки сигналов. В БПОС реализованы цифровые режекторные фильтры узкополосных помех с конечной импульсной характеристикой (КИХ-фильтры). Здесь же реализованы буферизация и когерентное накопление оцифрованных выборок сигналов на интервалах времени, задаваемых программно, схемы предварительной сортировки цифровых отсчетов сигнала и квадратор для построения частотной панорамы с использованием спектральных методов на основе алгоритма быстрого преобразования Фурье. Кроме того, в вычислительной платформе, выполненной в виде SoC, размещают также аналого-цифровые преобразователи АЦП входных сигналов, необходимые для работы блоки памяти оперативной и программ, интерфейсный блок, шины внутрисистемного обмена информацией. Приемник 19 спутниковых сигналов может использовать сигналы навигационных систем и систем их поддержек GPS, ГЛОНАСС, GALILEO, SBAS и GBAS. Приемник 19 спутниковых сигналов функционально связан с датчиками 13 и 14 измерения углов бортовой и килевой качки, что позволяет реализовать инерциальную измерительную систему, позволяющую определять угловые и линейные скорости и ускорения в месте установки излучателя 7 и приемника 8, а также курс судна и необходимые поправки.

Излучатель 7 излучает волну накачки с частотой f_н. Поскольку частота накачки довольно высока, то волна накачки отражается от границы раздела вода - грунт и распространяется в сторону приемника 8. Волна накачки будет взаимодействовать вследствие нелинейности среды распространения с низкочастотными сигналами с частотой F, отраженными от аномальных участков, включая подводные объекты. Результатом взаимодействия будут волны с комбинационными частотами f_н±F, либо изменения фазы волны накачки.

В вычислителе 1 формируются команды для посылки излучающих сигналов и задаются параметры работы устройства в целом. Через буферное устройство 2 информация с вычислителя 1 поступает на внешнюю память 3 и устройство управления 4. Устройство управления 4 управляет работой внешней памяти и регулируемым предварительным усилителем 5. Усилитель мощности 6 усиливает сигнал и подает его на излучатель 7.

Расстояние между излучателем 7 и приемником 8 равно 1/1_σ=1. Сигналы с приемника 8 поступают на полосовой фильтр 9 и предварительный усилитель 10, которые образуют блок предварительной обработки. Сигналы оцифровываются посредством АЦП 11. Далее цифровой сигнал поступает на программный блок 15, а именно на устройство нормировки 20 и устройство определения гистограммы 21. Устройство 24 задает степень аппроксимирующего полинома и управляет работой блока 22 расчета коэффициентов полинома. Далее производится оценка точности аппроксимации на устройстве 23 оценки точности аппроксимации и данные передаются на устройство принятия решения 25, которое управляется блоком управления 4. При этом, если точность не удовлетворяет заданному порогу, то увеличивается степень полинома. Увеличение происходит до тех пор, пока точность аппроксимации не будет удовлетворительной. В блоке 26 производится деление выражения для плотности вероятности излучаемого сигнала, которая считывается из внешней памяти 3 и полученной плотности вероятности в блоке 22.

Интегрирующее устройство 27 представляет полученный результат на блок выделения коэффициентов при первых двух членах разложения 28 и в блоке 29 производится вычисление частного. Полученный результат через буферный элемент выводится на вычислитель 1.

Сигналы с АЦП 11 записываются на жесткий диск вычислителя 1. Каждый отчет кодируется в 14 разрядном формате. На вход алгоритма поступают данные, на основе которых производится определение нормированных гистограмм плотности вероятности для каждого сигнала. Затем, используя полиноминальное приближение, определяется аналитическое выражение плотности вероятности для каждой гистограммы. В зависимости исследования (обнаружение дефектов в трубопроводах или поиск мест утечек транспортируемого продукта) вычисляется либо функция нелинейности, либо значения моментных функций, которые характеризуют изменение формы закона распределения (в случае детектирования инородных включений в среде).

Предлагаемый способ основан на определении нелинейных свойств рабочей среды путем решения обратной задачи преобразования статистических характеристик нелинейных волн.

Как известно прямая задача преобразования закона распределения при прохождении через нелинейную систему имеет вид:

W(p₂; х, t)=W(p₁(p₂); x, t)/|Ψ(p₁(p₂))|, где p₂=Ψ(p₁) - нелинейное детерминированное без инерционное преобразование, заданное детерминированной функцией Ψ(p₁); p1=Ф(р2) - ветвь функции, обратной к р₂=Ψ(p₁).

Тогда решение для обратной задачи, которая заключается в отыскании выражения для функции Ψ(р₁), принимает вид интеграла Стильтьеса

$$\Psi \left(p_1;x,t\right)={\displaystyle \int W\left(p_1\left(t\right)\right)/W}\left(p_2\left(x,t\right)\right)*d\left(p_1\left(t\right)\right).$$

Данная формула описывает подход к определению функции, связывающей давление реакции среды р₂ с давлением возмущения р₁. Она лежит в основе метода определения нелинейных свойств среды, которые описываются нелинейной функцией Ψ(p₁).

Экспериментально полученные изменения плотности вероятности акустического давления в зависимости от интенсивности излучения показали, что изменения формы закона распределения проявляются в нарушении симметрии. Ввиду увеличения мощности излучения, абсолютное значение плотности вероятности уменьшается.

При этом закон распределения низкочастотных компонент на расстояниях между излучателем и приемником 1, 2 и 3 1/1_σ при частотах накачки 140 и 150 кГц практически не меняется и его изменение обусловлено только изменением структуры среды.

Экспериментально полученные осциллограммы сигналов и соответствующие гистограммы, полученные на различных расстояниях от излучателя показали, что основные изменения, связанные с нелинейными свойствами среды распространения, происходят в ближней зоне. Поэтому наиболее значительное изменение формы закона распределения происходит также в ближней зоне излучателя до расстояния 1/1_σ=1. Дальнейшее изменение формы закона распределения связано с перераспределением энергии в волне и генерацией более высокочастотных компонент. При увеличении расстояния от излучателя процесс нормализуется.

При распространении волны разностной частоты закон распределения мгновенных значений акустического давления практически не изменяется, а его изменение обусловлено только изменением структуры среды. Техническая сущность данного метода рассмотрена в источнике: Куценко Н.Н. Автореферат диссертации на соискание ученой степени канд.тех.наук. «Исследование законов распределения акустического давления преобразователей накачки параметрических антенн в нелинейных средах» - «Южный федеральный университет» в г. Таганроге, 2009. (сайт: library sfedu. Ru/referat/D212-208-23/01-04-06/2009121_D212-208-01-04-06_KutsekoNN.pdf).

Конструктивное исполнение излучателя 7 обеспечивает дискретное сканирование внутреннего пространства, которое осуществляется путем шагового обзора за счет облучения узкой характеристикой направленности излучателя ограниченной зоны пространства и приема эхо-сигналов в пределах всего сектора, в котором осуществляется обзор. Цикл обзора равен промежутку времени между двумя последовательными излучениями: Т_обз=2х _max/с, где х_max - максимальная дальность излучения. Перед каждым излучением сигнала характеристика направленности излучателя 7 поворачивается на угол, равный ее ширине (шаг поиска). Полное время обзора заданного сектора определяется циклом обзора и отношением величины сектора к ширине характеристики направленности.

При обнаружении подводного объекта, находящегося на грунте, вычислителем 1 формируется команда на формирование высокой направленности, что обеспечивает более надежное определение местоположения выявленного подводного объекта.

Вычислитель 1 через буферное устройство 2 также соединен с выходами судового эхолота 18, судового приемника 19 спутниковых навигационных систем, датчика 14 измерения углов килевой качки, программного блока 15 и анализатором спектра 16 отраженного сигнала.

Определение временных задержек прихода отраженных от ровной поверхности дна синфазных сигналов осуществляется посредством судового эхолота 18, представляющего собой многолучевой эхолот. Многолучевые эхолоты обладают несравнимо более высокой производительностью и обеспечивают высокую подробность съемки в сравнении с однолучевыми системами. Судовой эхолот 18 представляет собой многолучевой эхолот со сложным линейно-частотным модулированным сигналом и предназначен для измерения глубин от 20 до 6000 м. Развертка мощности принятых сигналов осуществляется по дальности и углу. Характер изменения мощности в луче с дальностью зависит от формы рельефа дна. Из 32 приемных каналов формируют 256 лучей, что позволяет получить квазинепрерывный профиль рельефа. Приемная антенна многолучевого эхолота 3 диапазона частот 30 кГц состоит из 32 элементов.

Использование информации от многолучевого эхолота позволяет отказаться от блока определения временных задержек, поскольку такая задача решается судовым эхолотом 18.

Кроме того, современная тенденция, например, строительства подводных трубопроводов на больших глубинах вызывает необходимость использования высокочастотных многолучевых эхолотов для получения детальной картины рельефа дна. Для проектировщика трубопровода важно, чтобы все формы рельефа или искусственные объекты были идентифицированы в ходе батиметрической инструментальной съемки. При этом при использовании только одного судового эхолота для выполнения батиметрической съемки существует вероятность пропуска опасной формы дна (ложбины, выпуклости). В период батиметрической съемки на акватории морей Северного Ледовитого океана, при обработке результатов измерений были отмечены пропуски локальных опасных форм. Дальнейший анализ материалов батиметрической съемки показал, что вероятность пропуска локальной опасной формы дна, в зависимости от скорости судна и глубины акватории, может достигать 0,45.

На малых глубинах, соизмеримых с высотой буксировки, возможно, использовать псевдосонарные имиджи, во всех остальных случаях и, особенно на больших глубинах только гидролокационная съемка может обеспечить проектировщика подводных трубопроводов полезной информацией, которая включает в себя:

- идентификацию различных объектов на морском дне, которые могут существовать вдоль выбранной трассы трубопровода, включая прогибы морского дна, подводные препятствия, выходы коренных пород, песчаные волны, мутьевые потоки и оползневые структуры;

- подводные кабельные коммуникации вдоль выбранной трассы трубопровода.

Монитор 16 выполнен в виде многофункционального дисплея

с возможностью формирования 3D-изображения с постоянным трехмерным представлением данных и построен на основе процессора Intel Core2Duo с диапазонами входов RGB, цифровые видеоинтерфейсы DVI-D, 3NTSC/PAL и т.п.

Отраженные от объектов на морском дне акустические сигналы поступают на регистратор 12 и непрерывно записываются на ленту термопринтера или на магнитный носитель. Эти сигналы представляют собой отражения от различных объектов на морском дне, таких как гравий, выходы коренных пород, подводные препятствия. Интенсивность отраженного сигнала зависит от объекта, от которого этот сигнал отразился. Например, сигнал, представляющий отражение от скалы, будет представлен на записи темнее, чем отраженный сигнал от песка. Изучение интенсивности отраженных сигналов и имиджей на записях позволяет проводить геологическую и геофизическую интерпретацию и оценивать размеры различных объектов на дне.

Кроме того, по линейной зависимости затухания от частоты по степени асимметрии спектра отраженного сигнала можно определить коэффициент частотной зависимости затухания в пределах полосы сигнала.

Программное обеспечение, при необходимости, также позволяет выполнять измерение времени задержки прихода синфазных сигналов, и определение по полученным данным направлений θ_n прихода синфазных сигналов и искомых глубин акватории расчетным путем, измерение времени t_з задержки прихода отраженного гидроакустического сигнала по вертикали, как это осуществляется в прототипе, т.е. отделяют временные задержки (t_p) прихода синфазных сигналов в случае их отражения от ровной поверхности дна по каждому расчетному (θ_р) направлению по формуле (5) и затем определяют сходимость вычисленных t_n и измеренных t_p значений по критерию (δ), вычисленному по формуле (6).

Использование линейно-частотно-модулированных сигналов позволяет получить частотную зависимость коэффициента обратного объемного рассеяния за время одного импульса, т.е. произвести анализ многочастотного эхо-сигнала от одних и тех же рассеивателей одновременно при движении носителя.

Источники информации

1. Судостроение за рубежом. Издание ЦНИИ Румб, 1987, с.76-80.

2. Stubbs A.K: Telesounding a merhod of wide swathe a depth measurement International Hydrographic Review 1974, 51 Ns 1, p.p.23-59.

3. Патент RU №1829019 А1, 23.07.1993.

Изобретение относится к гидрографии, в частности к способам и техническим средствам определения глубин акватории фазовым гидролокатором бокового обзора, и может быть использовано для выполнения съемки рельефа дна акватории. Сущность: фазовый гидролокатор бокового обзора содержит излучатель, приемник, датчик измерения углов бортовой качки, блок управления и регистратор, соединенные с вычислителем, дополнительно содержит датчик измерения углов килевой качки, программный блок, анализатор спектра отраженного сигнала, монитор, вычислитель дополнительно соединен с выходами судового эхолота, судового приемника спутниковых навигационных систем, датчика измерения углов килевой качки, программного блока и анализатором спектра отраженного сигнала. Технический результат: повышение достоверности съемки. 2 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Фазовый гидролокатор бокового обзора, содержащий излучатель, приемник, датчик измерения углов бортовой качки, блок управления и регистратор, соединенные с вычислителем, отличающийся тем, что дополнительно введены датчик измерения углов килевой качки, программный блок, анализатор спектра отраженного сигнала, монитор, вычислитель дополнительно соединен с выходами судового эхолота, судового приемника спутниковых навигационных систем, датчика измерения углов килевой качки, программного блока и анализатором спектра отраженного сигнала.

2. Фазовый гидролокатор бокового обзора по п.1, содержащий монитор, отличающийся тем, что монитор выполнен в виде многофункционального дисплея с возможностью формирования 3D-изображения с постоянным трехмерным представлением данных.

3. Фазовый гидролокатор бокового обзора по п.2, содержащий программный блок, отличающийся тем, что программный блок содержит устройство нормировки, устройство определения гистограммы, блок расчета коэффициентов полинома, устройство оценки точности аппроксимации, устройство задания степени аппроксимирующего полинома, устройство принятия решения, блок деления, интегрирующее устройство, блок выделения коэффициентов при первых двух членах разложения, блок вычисления частного.