СИСТЕМА ОХРАНЫ ОБЪЕКТОВ СО СТОРОНЫ ВОДНОЙ СРЕДЫ С ПРЯМОЙ ПЕРЕДАЧЕЙ ИНФОРМАЦИИ ЧЕРЕЗ ГРАНИЦУ ВОДА-ВОЗДУХ Российский патент 2015 года по МПК G01S15/00 

Изобретение относится к техническим средствам охраны объектов со стороны водной среды от пловцов-террористов с предусмотренной защитой от возможных внешних воздействий для применения в морских областях, озерах, в речных руслах и каналах.

Предложенная система охраны может быть использована для организации охраны береговых объектов со стороны водной среды или охраны подводных сооружений, таких как проложенные под водой кабели, коллекторы, трубопроводы, а также охраны судов на якорной стоянке, морских нефтяных платформ, входов в порты, опор мостов, каналов, акваторий гидро и атомных станций, пирсов, верфей, гаваней от возможных нарушителей или террористов.

Для решения задач охраны в таких условиях обычно организуют помещенные в водную среду средства обнаружения подводных целей, такие как гидролокаторы, приемники звука, магнитометры. Кроме того, обязательными элементами таких систем являются средства передачи информации об обнаруженных целях в пункт приема, требующие прокладывать по дну кабели или использовать радиобуи на водной поверхности. Так, в системе охраны, описанной в патенте RU 2161319 C1, для обнаружения подводных объектов используется набор гидроакустических станций, образующих барьерную линию рубежа, с передачей принятых эхо-сигналов по кабельной линии связи на береговой пост. В результате не удается быстро развернуть систему охраны в зоне наблюдений, обеспечить ее скрытность и невозможно исключить в отношении нее несанкционированные внешние воздействия.

Задача, на решение которой направлено предложенное изобретение, заключается в создании системы охраны с простой реализацией и расширенной областью применения, позволяющей быстро развернуть систему и скрытно передавать информацию об обнаруженных целях в пункт приема и тем самым повысить надежность и эффективность работы системы.

Для решения поставленной задачи предложено использовать в системе охраны прямую передачу информационных сигналов из водной среды через границу вода-воздух. Предпосылкой возможности осуществления такой передачи являются известные физические процессы, сопровождающие эффект параметрического взаимодействия электромагнитных и акустических колебаний на границе вода-воздух [1, 2]. В этом эффекте возбуждение водной поверхности со стороны водной среды звуковыми колебаниями частотой ƒ₃ и одновременное воздействие на водную поверхность со стороны воздушной среды электромагнитными колебаниями частотой ƒ_p приводит к появлению в отраженных от водной поверхности электромагнитных колебаниях составляющих разностной частоты ƒ_p-ƒ₃. Такой эффект может быть использован для передачи информации из водной среды через границу вода-воздух. Удобство такого метода состоит в том, что канал передачи информации может быть быстро развернут в зоне наблюдений и, что важно, не потребуется прокладка подводных кабелей или использование радиобуев на водной поверхности, что делает канал передачи скрытным и исключает в отношении него возможные несанкционированные внешние воздействия.

В соответствие с рассмотренными представлениями система для осуществления способа передачи информации содержит звуковой излучатель, создающий в водной среде направленное вверх в сторону водной поверхности в узком секторе излучение звуковых колебаний частотой ƒ₃, возбуждающее водную поверхность. При этом излучение звуковых колебаний управляется (моделируется) информационными сигналами, поступающими от внешних устройств охраны в виде помещенных в водную среду средств обнаружения подводных целей. Пятно, возбужденное акустическим полем на водной поверхности, отслеживается электромагнитным радиолучом, сформированным в воздушной среде.

Принимаемые из области пятна отраженные электромагнитные колебания настраиваются на прием частоты модуляции электромагнитных колебания в области ƒ₃, выделение которых осуществляется в электронном комплексе обработки данных как передаваемая информация, поступающая от внешних устройств. Такой информацией могут быть параметры обнаруженной цели: факт ее обнаружения, направление движения обнаруженной цели, ее скорость, место нахождения и количество обнаруженных целей. Электронный комплекс обработки данных может состоять из ряда соединенных между собой электронных блоков обработки данных.

Сущность заявленной системы передачи информации поясняется чертежами:

фиг. 1 - взаимное расположение электромагнитного приемоизлучателя и звукового излучателей при передаче информации;

фиг. 2 - общая структурная схема системы охраны.

Взаимное расположение электромагнитного приемоизлучателя и акустического излучателя показано на фиг. 1, вид сбоку, где 1 - акустический излучатель, управляемый информационными сигналами, поступающими от внешних устройств, создающий узкий сектор излучения в сторону водной поверхности, 2 - пятно на водной поверхности, возбужденное акустическим полем излучателя, 3 - сформированный в воздушной среде канал электромагнитного излучения и приема отраженных от водной поверхности электромагнитных колебаний, 4 - электромагнитный приемоизлучатель, осуществляющий излучение и прием отраженных от водной поверхности электромагнитных колебаний.

Предложенная система охраны осуществляется в соответствии со структурной схемой, показанной на фиг. 2, которая включает следующие элементы:

1 - внешние устройства, предназначенные для обнаружения подводных целей и получения информации об их параметрах;

2 - акустический излучатель, направленный в сторону водной поверхности, управляемый информационными сигналами, поступающими от внешних устройств;

3 - канал электромагнитного излучения и приема отраженных от водной поверхности электромагнитных колебаний;

4 - электронный комплекс приема, выделения и обработки информации, содержащейся в принимаемых отраженных от водной поверхности электромагнитных колебаниях, состоящий из соединенных между собой блоков приема радиосигналов и отображения на экране монитора принятой информации.

Каждый из признаков, включенных в формулу изобретения, необходим, а все вместе они достаточны для достижения поставленной цели, то есть в формулу изобретения включены существенные признаки.

Предлагаемое техническое средство, передающее информацию об обнаруженных целях из водной среды через границу вода-воздух, достаточно просто в изготовлении и мало по стоимости, поскольку ограничено функцией передачи исходной информации, поступающей от внешних устройств, и поэтому не требует в своем составе применения сложных и дорогостоящих каких-либо дополнительных устройств. Так, в случае встраивания предлагаемой системы передачи информации в систему обнаружения подводных целей такими внешними устройствами, служащими источниками исходной информации для дальнейшей ее передачи в пункт приема, могут быть гидролокаторы, звукоприемники, магнитометры или совокупность этих внешних устройств. В такой системе функция обнаружения цели и функция передачи информации в пункт приема об обнаруженной цели четко разделены, что позволяет оптимизировать параметры обеих частей системы, применяя, например, эффективные способы обнаружения подводных целей независимо от используемого радиогидроакустического канала передачи информации или оптимально решая канал передачи в пункт приема наиболее полной информации об обнаруживаемых целях.

Техническим результатом настоящего изобретения является увеличение надежности и эффективности системы охраны за счет возможности ее быстрого развертывания в зоне наблюдений и обеспечения ее скрытности в сложных условиях проведения подводных наблюдений и охранных мероприятий в реальных акваториях.

Источники информации

1. Г.Я. Шайдуров. Потенциальные возможности параметрического канала передачи информации через границу вода-воздух. // Успехи современной радиоэлектроники, №7, 2009, с. 41- 48.

2. И.Е. Ушаков, И.Ф. Шишкин. Радиолокационное зондирование гидроакустических возмущений морской поверхности

Изобретение относится к техническим средствам охраны объектов со стороны водной среды с прямой передачей информации в пункт приема об обнаруженных подводных целях через границу вода-воздух на основе эффекта параметрического взаимодействия электромагнитных и акустических колебаний, организованных на границе вода-воздух. Система охраны предназначена для использования в морских областях, озерах, в речных руслах и каналах. Использование в системе прямой передачи информации через границу вода-воздух позволяет оперативно развертывать систему охраны в зоне наблюдений, не прокладывать по дну кабели и не использовать радиобуи на водной поверхности, тем самым исключить возможность несанкционированных внешних воздействий на систему. Техническим результатом настоящего изобретения является увеличение надежности и эффективности системы охраны, упрощение и удешевление передачи в пункт приема информации о подводной обстановке в сложных условиях проведения подводных наблюдений и охранных мероприятий в реальных акваториях. 2 ил.

Система охраны объектов со стороны водной среды с прямой передачей через границу вода-воздух информации об обнаруженных подводных целях, содержащая технические средства обнаружения подводных целей и средства передачи информации об обнаруженных целях в пункт приема, отличающаяся тем, что прямая передача информации через границу вода-воздух осуществляется на основе эффекта параметрического взаимодействия электромагнитных и акустических колебаний на границе вода-воздух, организованных с использованием акустического излучателя на дне, направленного в сторону водной поверхности и управляемого информационными сигналами, поступающими от обнаружителя подводных целей, и электромагнитного приемоизлучателя в воздушной среде, при этом выделение информации об обнаруженных целях, содержащейся в принимаемых отраженных от водной поверхности электромагнитных колебаниях, проводится с помощью электронного комплекса обработки данных.