СИСТЕМА ОБЕСПЕЧЕНИЯ ГИДРОАКУСТИЧЕСКОЙ СОВМЕСТИМОСТИ КОРАБЕЛЬНЫХ ГИДРОАКУСТИЧЕСКИХ СРЕДСТВ Российский патент 2020 года по МПК H04B15/00 

Изобретение относится к области гидроакустики и может найти применение при обеспечении гидроакустической совместимости корабельных гидроакустических средств, в особенности полностью комплексированных гидроакустических систем (ГАС), а также ГАС, организованных по «федеративному» принципу.

Современный этап развития гидроакустической техники подводных лодок и надводных кораблей (далее - корабли) характеризуется созданием полностью комплексированных ГАС. Глубокое комплексирование ГАС позволяет скоординировать работу всех трактов и подсистем гидроакустических средств подводного наблюдения (Корякин Ю.А., Смирнов С.А., Яковлев Г.В. Корабельная гидроакустическая техника: состояние и актуальные проблемы. - Санкт-Петербург: Наука. 2004. С. 164-170). Одной из важнейших проблем комплексного использования гидроакустических средств является обеспечение гидроакустической совместимости - способности группы гидроакустических средств функционировать с заданной эффективностью в поле взаимных гидроакустических помех. На современном этапе обеспечение совместной работы решается в основном организационными мерами и включением соответствующих рекомендаций в руководящие документы, а также в системы интеллектуальной поддержки командира корабля и оператора ГАС. Примером технического способа борьбы с реверберационной помехой при бистатической схеме работы ГАС может служить использование схем автоматической регулировки усиления (АРУ) в приемной тракте. Для надводного корабля традиционным способом обеспечения совместной работы ГАС обнаружения сигналов гидролокаторов является автоматическое бланкирование сигнала гидролокатора в приемном тракте с учетом времени запаздывания прихода мешающего сигнала, которое обусловлено пространственным разнесением взаимодействующих антенн.

Насыщенность современных кораблей различными по назначению ГАС требует функционального расширения применявшихся ранее способов устранения или снижения взаимных помех. В современных условиях повышение эффективности обеспечения гидроакустической совместимости может быть достигнуто использованием средств автоматики и вычислительной техники в связи с необходимостью динамического управления в реальном масштабе времени параметрами гидроакустической совместимости ГАС.

Обзор литературы показал, что уровень техники, имеющий отношение к решению проблемы обеспечения гидроакустической совместимости гидроакустических средств (см., например, Курносов А.А. Гидроакустическая совместимость широкополосных систем и средств подводных лодок // Судостроение. 2009. №1. С. 41-45; Троскин А.Б. Технические пути обеспечения совместимости ГАС кораблей тактической группы // Труды XII Всероссийской конференции «Прикладные технологии гидроакустики и гидрофизики». Нестор-История. 2014. С. 160-162), в целом не многообразен и характеризуется разработкой расчетных методов оценки гидроакустической совместимости разнородных гидроакустических средств и способов обеспечения совместной работы однотипных гидроакустических станций. Недостаточное освещение в литературе рассматриваемой проблемы обусловлено как по формальным причинам, из-за специфики и особого статуса корабельных ГАС, так и по причине мелкосерийного производства кораблей - носителей ГАС, не предназначенных для широкого рынка.

Известен способ обеспечения электромагнитной совместимости радиоэлектронных средств (РЭС) систем связи с другими РЭС (Патент РФ на изобретение №2345483, Н04В 7/00, 27.01.2009), работающими в совпадающем диапазоне рабочих частот на территории, обслуживаемой системы связи. Сущность способа заключается в разработке частотно-территориального плана, а именно в выборе таких частотных каналов для передатчиков системы связи, чтобы минимизировать суммарный уровень помех на входах приемников других РЭС и на входах приемников системы связи.

Несмотря на усматриваемую аналогию между гидроакустическими и радиолокационными средствами, применение в ГАС, размещаемых на одном объекте, частотно-территориального разноса в большинстве случаев является невозможным (см., например, Козловский С.В. Методы обеспечения гидроакустической совместимости при экологическом мониторинге морской среды // Известия ТРТУ. 2004. №5. С. 27-29). Недостатком известного способа является также отсутствие предложений по его технической реализации.

Известен способ синхронизации однотипных гидроакустических станций в корабельной группе (Патент РФ на изобретение №2225677, Н04В 15/00, 10.03.2001), заключающийся в том, что по известным дистанциям между носителями гидролокаторов на флагманском корабле группы вычисляют время прохождения зондирующего сигнала до ведомых гидролокаторов, которое используют при формировании расписания излучения гидролокаторов всех кораблей группы. Передачу синхронизирующих сигналов осуществляют по радиолинии в виде цифрового кода момента излучения гидроакустической станции.

Недостатком известного способа является невозможность его применения для устранения взаимных помех разнотипных корабельных ГАС.

Наиболее близким техническим решением по отношению к заявляемому, принятым за прототип, является известная система интеллектуальной поддержки оператора интегрированной системы подводного наблюдения надводного корабля (Патент РФ на полезную модель №114384, G06F 15/16, G01S 15/88, 20.03.2012), предназначенная для обеспечения оператора дополнительной информацией, предоставляющей возможность оперативно выработать рекомендации на принятие следующих решений:

- выбор оптимальной конфигурации средств подводного наблюдения;

- выдачу рекомендаций по маневрированию надводного корабля в зависимости от условий наблюдения при реальной помехосигнальной обстановке и маневрировании объекта поиска;

- выбор оптимальных режимов работы средств, входящих в интегрированную систему подводного наблюдения.

Известная система содержит магистраль обмена, устройства памяти, вход-выход которых соединен с магистралью обмена, модуль связи, вход-выход которого соединен с магистралью обмена, первичные датчики информации, выходы которых соединены соответствующими входами модуля связи, шину управления, соединенную с модулем связи, блок управления доступом, соединенный с шиной управления, процессоры, входы-выходы которых соединены с магистралью обмена и шиной управления, взаимосвязанные между собой и с модулем связи блок знаний, блок анализа обстановки, блок программных событий, блок отображения, первый вход модуля связи соединен с выходом блока анализа обстановки, а второй - с выходом блока программных событий. Кроме того, система содержит блок баз первичных данных, вход которого соединен со вторым выходом блока знаний, а выход - с входом блока анализа обстановки, а также блок типовых сценариев, вход которого соединен с выходом блока анализа обстановки, а выход - с входом блока отображения.

Недостатком известной системы является то, что расширение ее функциональных возможностей для учета гидроакустической совместимости средств подводного наблюдения обеспечивается лишь за счет дополнения блока знаний соответствующими рекомендациями, а блока типовых сценариев - необходимыми сценариями выбора средств наблюдения. Однако при этом выработка рекомендаций по изменению режимов работы средств подводного наблюдения характеризуется недостаточно высокой эффективностью использования средств автоматизации, отсутствием в системе исходных данных по оптимальным режимам функционирования ГАС, а также устройств по формированию информационных диаграмм работы и сигналов управления для этих систем. Эти недостатки прототипа становятся особо значимыми в условиях быстротечности тактических ситуаций в связи с тем, что устранение взаимных помех требует от оператора дополнительной трудоемкой и сложной обработки информации, что в свою очередь приводит к уменьшению оперативности в принятии им решений.

Задачей изобретения является обеспечение возможности совместной и одновременной работы корабельных ГАС в сложной помехосигнальной обстановке.

Техническим результатом предлагаемой изобретения является устранение взаимных помех при одновременной и совместной работе корабельных ГАС или снижение интенсивности этих помех до уровня помехоустойчивости гидроакустических средств.

Поставленная задача и указанный технический результат достигаются за счет того, что в известную систему, содержащую первичные датчики информации, магистраль обмена, блок отображения, соединенные обратной связью блок баз первичных данных и блок анализа обстановки, выход которого соединен с входом блока отображения, а вход -с выходом магистрали обмена, введены следующие новые признаки: дополнительно включены пульт системы, соединенный обратной связью с первичными датчиками информации блок управления параметрами гидроакустических средств, выход которого соединен со входом блока анализа обстановки, соединенные обратной связью с блоком баз первичных данных блок синтеза тактического решения, выходы которого соединены с соответствующими входами блока управления параметрами гидроакустических средств и блока отображения, объединенный в пульт системы с блоком отображения блок корректуры, выходы которого соединены с соответствующими входами блока синтеза тактического решения, блока анализа обстановки, блока баз первичных данных и блока отображения.

В соответствии с изобретением, наилучший результат обеспечивается, если магистраль обмена подключена шиной информационного обмена к общекорабельной системе обмена данных, а пульт системы выполнен в виде стандартного стационарного пульта оператора-гидроакустика, размещаемого в гидроакустическом посту корабля.

Введение в систему блока синтеза тактического решения, блока управления параметрами гидроакустических средств и блока корректуры позволяет осуществлять автоматическое или автоматизированное (с участием оператора) управление режимами и параметрами технических характеристик ГАС, влияющих на их гидроакустическую совместимость. Унификация пульта системы с системами отображения информации ГАС исключает необходимость применения отдельного пульта или специальной дисплейной консоли в его составе, что позволит экономить место в гидроакустической рубке, а также повысить надежность и удобство эксплуатации системы в целом.

Сущность предлагаемого изобретения поясняется фиг. 1 и фиг. 2, где на фиг. 1 приведена структурная схема системы обеспечения гидроакустической совместимости корабельных гидроакустических средств, а на фиг. 2 представлен пример структуры базы данных блока 6 баз первичных данных.

Заявленная система (фиг. 1) содержит магистраль 1 обмена, предназначенная для аппаратно-программного сопряжения системы с общекорабельной системой обмена данными, первичные датчики 2 информации, представляющие собой типовые устройства и приборы ГАС, блок 3 управления параметрами гидроакустических средств, осуществляющий прием данных от первичных датчиков 2, а также ввод данных в приборы и устройства ГАС и управление их работой, блок 4 анализа обстановки, обеспечивающий анализ и классификацию тактической ситуации на основании данных, поступивших от первичных датчиков 2, а также от общекорабельных комплексов и систем, блок 5 синтеза тактического решения, формирующий информационные и логико-временные диаграммы работы подключенного к нему блока 3, блок 6 баз первичных данных, содержащий электронные базы данных моделей тактических ситуаций и соответствующие им тактические решения, пульт 7 системы включает блок 8 отображения и блок 9 корректуры и служит для управления и контроля работой системы, блок 8, обеспечивающий прием и отображение на типовом дисплее данных от первичных датчиков 2, блока 4, блока 5, блока 6, общекорабельных комплексов и систем, а также данных, вводимых оператором системы, блок 9, предназначенный для оперативного вмешательства (утверждение, отмена или корректировка) оператором в подготовленное системой решение в блоках 4 и 5, а также для внесения изменения в электронные базы данных в блоке 6.

Информация между элементами системы передается посредством программно-технических средств локальной вычислительной сети (ЛВС). Конструктивно и схемотехнически блоки 1, 4, 6, 8 предлагаемой системы могут быть построены так же, как в устройстве прототипе (Патент РФ на полезную модель №114384, G06F 15/16, G01S 15/88, 20.03.2012). Остальные блоки известны из практики создания корабельной гидроакустической техники.

Предлагаемая система работает следующим образом. При подготовке к выходу в море в блок 6 заносятся библиотеки типовых тактических ситуаций (гидролого-акустические и океанографические характеристики среды в районе поиска, помеховая обстановка в районе поиска, цели и их классификационные признаки) и оптимальных тактических решений (оптимальные конфигурации, режимы работы и технические характеристики ГАС). Разработка библиотек проводится «на берегу» методами имитационного моделирования с использованием персональных электронно-вычислительных машин (ПЭВМ), объединенных в ЛВС (см., например, Байтуганов М.В., Курносов А.А., Рудко А.А. Формирование тактических решений по комплексному применению разнородных средств с учетом гидроакустической совместимости // Сборник научных трудов «Фундаментальная и прикладная гидрофизика». СПб.: Наука. 2010. №2. С. 85-91). Уточнения и дополнения базы данных проводятся на этапах натурных испытаний корабля и в период эксплуатации, а также по результатам моделирования.

В процессе боевой службы в первичных датчиках 2, включающих буксируемые и устанавливаемые на корпусе корабля гидроакустические антенны и аппаратуру обработки гидроакустической информации, выполняется прием и обработка гидроакустических сигналов, вторичная обработка информации и передача данных о помехосигнальной -* обстановке в районе поиска через блок 3 в блок 4. Одновременно в блок 4 через подключенную к общекорабельной системе обмена данными магистраль 1 поступают данные от других систем корабля (системы единого времени, навигационных комплексов, радиолокационных систем).

В блоке 4 выполняется классификация тактической ситуации путем отождествления признаков текущей тактической ситуации с набором признаков типовых тактических ситуаций, записанных в блоке 6, и передача результатов классификации на вход блока 5, а также на вход блока 8. Программы в блоке 5 на основе поступающих из блока 6 конфигураций ГАС формируют исходные данные для блока 3 и представляют эти данные в блоке 8.

Отображение текущей тактической ситуации и результатов ее анализа, информации о тактических решениях формируется в блоке 8, представляющем собой графическую ЭВМ типа малогабаритной панельной станции. Ввод в систему исходных данных, управление системой в целом осуществляется с использованием блока 9, включающего клавиатуру и шаровой манипулятор. При этом блок 9 позволяет оператору выполнять следующие действия по управлению работой системы:

- утверждение или отмена классифицированных системой тактических ситуаций, взаимодействуя с блоком 4;

- корректировка выработанных системой управляющих сигналов и формализованных команд по управлению ГАС, взаимодействуя с блоком 5;

- по запросу оператора ГАС или командира корабля принудительное назначение тактической ситуации, взаимодействуя с блоком 4;

- сохранение в электронную базу данных тактических ситуаций и тактических решений, взаимодействуя с блоками 5 и 6.

Пульт 7, объединяющий в едином схемно-конструкторском решении блок 8 и блок 9, может быть выполнен в виде стандартного стационарного пульта оператора-гидроакустика, размещаемого в гидроакустическом посту корабля.

Блок 3 осуществляет обмен цифровыми и аналоговыми данными, вырабатывает сигналы управления и синхронизации для формирования в приборах ГАС импульсов запуска, импульсов управления коммутаторами приема-передачи, импульсов управления схем временной автоматической регулировки усиления. Структура блока 3 аналогична структуре системной ЭВМ.

Таким образом достигается заявленный технический результат.

Изобретение относится к области гидроакустики и может найти применение при обеспечении гидроакустической совместимости корабельных гидроакустических средств, в особенности полностью комплексированных гидроакустических систем (ГАС), а также ГАС, организованных по «федеративному» принципу. Техническим результатом изобретения является устранение взаимных помех при одновременной и совместной работе корабельных ГАС или снижение интенсивности этих помех до уровня помехоустойчивости гидроакустических средств. Для этого в систему, содержащую первичные датчики информации, магистраль обмена, блок отображения, блок баз первичных данных, блок анализа обстановки, введены пульт системы, блок управления параметрами гидроакустических средств, блок синтеза тактического решения и блок корректуры. Такое построение системы обеспечивает повышение эффективности комплексного применения разнотипных ГАС в поле взаимных гидроакустических помех путем использования средств автоматики и вычислительной техники для передачи потока оперативной управляющей информации на изменение режимов работы ГАС в реальном масштабе времени. 2 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Система обеспечения гидроакустической совместимости корабельных гидроакустических средств, содержащая первичные датчики информации, соединенные обратной связью блок баз первичных данных и блок анализа обстановки, выход которого соединен с входом блока отображения, а вход соединен с магистралью обмена, отличающаяся тем, что в нее дополнительно включены пульт системы, соединенный обратной связью с первичными датчиками информации, блок управления параметрами гидроакустических средств, выход которого соединен с блоком анализа обстановки, соединенный обратной связью с блоком баз первичных данных, блок синтеза тактического решения, выходы которого соединены с соответствующими входами блока управления параметрами гидроакустических средств и блока отображения, объединенного в пульт системы с блоком корректуры, выходы которого соединены с соответствующими входами блока синтеза тактического решения, блока анализа обстановки, блока баз первичных данных и блока отображения.

2. Система по п. 1, отличающаяся тем, что магистраль обмена подключена шиной информационного обмена к общекорабельной системе обмена данных.

3. Система по п. 1, отличающаяся тем, что пульт системы выполнен в виде стандартного стационарного пульта оператора-гидроакустика, размещаемого в гидроакустическом посту корабля.