способ обнаружения подводных объектов на морском рубеже в мелком море
Классы МПК: | G01S15/00 Системы с использованием отражения или вторичного излучения акустических волн, например системы гидроакустических станций |
Автор(ы): | Соловьев В.Г., Афруткин Г.И., Стрелков И.М., Бальян Р.Х., Саковский Б.А. |
Патентообладатель(и): | Центральный научно-исследовательский институт "Морфизприбор" |
Приоритеты: |
подача заявки:
1999-03-31 публикация патента:
27.12.2000 |
Способ обнаружения подводных объектов на морском рубеже в мелком море, в котором излучают направленные в верхнее полупространство гидроакустические импульсы из ряда точек с известными координатами, расположенных на дне на линии рубежа, принимают отраженные от объектов эхо-сигналы в этих же точках и о месте положения объекта судят по координатам приемника, обнаружившего эхо-сигнал, излучают импульсы в соседних точках на разных частотах и во всех точках одновременно, принимают в каждой точке эхо-сигналы собственной частоты и по меньшей мере двух других частот от соседних по линии излучателей с каждой стороны, расстояние между соседними точками приема-излучения выбирают равным двойной глубине моря по линии рубежа, время прихода эхо-сигналов ограничивают временем прихода отраженных от поверхности моря импульсов на каждой из принимаемых в данной точке частот, а местоположение обнаруженного объекта уточняют по координатам излучателей, работающих на частоте принятых эхо-сигналов. Следят за уровнем прямых гидроакустических импульсов, принятых от соседнего излучателя, и при изменении этого уровня судят о появлении объекта вблизи дна. Технический результат заключается в обеспечении достоверности и непрерывности контроля, исключении зон неуверенного приема. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.
Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3
Формула изобретения
1. Способ обнаружения подводных объектов на морском рубеже в мелком море, в котором излучают направленные в верхнее полупространство гидроакустические импульсы из ряда точек с известными координатами, расположенных на дне на линии рубежа, принимают отраженные от объектов эхо-сигналы в этих же точках и о месте положения объекта судят по координатам приемника, обнаружившего эхо-сигнал, отличающийся тем, что излучают импульсы в соседних точках на разных частотах и во всех точках одновременно, принимают в каждой точке эхо-сигналы собственной частоты и, по меньшей мере, двух других частот от соседних по линии излучателей с каждой стороны, расстояние между соседними точками приема-излучения выбирают равным двойной глубине моря по линии рубежа, время прихода эхо-сигналов ограничивают временем прихода отраженных от поверхности моря импульсов на каждой из принимаемых в данной точке частот, а местоположение обнаруженного объекта уточняют по координатам излучателей, работающий на частоте принятых эхо-сигналов. 2. Способ обнаружения подводных объектов на морском рубеже в мелком море по п.1, отличающийся тем, что следят за уровнем прямых гидроакустических импульсов, принятых от соседнего излучателя, и при изменении этого уровня судят о появлении объекта вблизи дна.Описание изобретения к патенту
Изобретение относится к гидроакустическим способам обнаружения малых подводных объектов в мелком море - подводных пловцов, малых подводных лодок, подводных скутеров и т.п. Для обнаружения подводных объектов на определенном морском рубеже используют набор активных гидроакустических станций, устанавливаемых, как правило, на дне, образующих барьерную линию рубежа. С целью уменьшения количества станций, образующих барьерную линию, стремятся увеличить дальность действия каждой станции за счет увеличения ее энергетического потенциала (излучаемой мощности, увеличения направленности излучающих и приемных антенн и т.п.). Для увеличения дальности действия станций используют также разнесение излучения и приема вдоль барьерной линии, т.е. бистатические системы обнаружения. Координаты обнаруженных целей относительно точек расположения станций определяются в таких системах по времени и направлению прихода эхо-сигнала от цели. Дальность действия этих систем, как правило, значительно превышает глубину моря в месте их установки, и надежность обнаружения существенно зависит от гидрологических характеристик моря на трассе распространения сигналов, которые подвержены изменчивости в течение года, времени суток и других факторов. При этом обнаружение эхо-сигналов ведется на фоне поверхностной и донной реверберации, которые существенно затрудняют обнаружение полезного сигнала. Для борьбы с реверберацией в этих системах применяют способы, основанные на уменьшении одновременно озвучиваемого объема, поверхности моря и дна. Это достигается за счет сокращения длительности импульсов, использования направленного, сканирующего в пространстве излучения и приема. Подобный способ применен в "Бистатической-моностатической гидроакустической заградительной системе" по пат. США N 5305286 с приоритетом 21.05.1992 г., а также в размещенном на платформе "Бистатическом гидролокаторе" по пат. США N 5237541 от 21.05.1992 г. В условиях мелкого моря влияние гидрологии на трассе распространения звука, поверхностной и донной реверберации особенно сильно. Для обеспечения осмотра всего контролируемого водного объема приходится сканировать узкий луч в вертикальной плоскости и по азимуту, что требует сложного устройства сканирования и не обеспечивает постоянное наблюдение всего поля вдоль рубежа. Известен способ обнаружения малых объектов в мелком море, примененный в "Системе обнаружения пловцов" (справочник Yanes 1995-96 гг., с.105). В этой системе осуществляют ненаправленное или малонаправленное излучение из ряда точек, расположенных на дне на линии охраняемого барьера, принимают эхо-сигналы, отраженные от объектов в этих же точках, и о местоположении объекта судят по координатам приемника, обнаружившего эхо-сигнал. Способ может быть применен на мелководье при довольно частом расположении точек приема-излучения с расстоянием между ними, сравнимым с глубиной (cм. фиг.1.) Способ позволяет исключить влияние изменений гидрологии на распространение звука в зоне обнаружения за счет малой рефракции звука при вертикальном распространении от дна к поверхности. К недостаткам способа можно отнести образование зон неуверенного обнаружения, в случаях, когда дальность до объекта превышает глубину места установки и обнаружение ведется на фоне поверхностной реверберации, особенно при больших углах падения звука на поверхность, характерных для освещения снизу (cм.фиг.1.) При одновременном излучении из всех активных точек барьерной линии образуются перекрестные помехи, в связи с чем требуется последовательная работа подводных акустических модулей в точках барьерной линии, что также исключает непрерывный контроль пространства. Таким образом, желательно получить такой способ обнаружения подводных объектов на морском рубеже в мелком море, который обеспечил бы достоверный и непрерывный контроль пространства и исключил бы наличие зон неуверенного приема. В предлагаемом способе обнаружения подводных объектов на морском рубеже в мелком море так же, как и в известном, излучают направленные в верхнее полупространство гидроакустические импульсы из ряда точек с известными координатами, расположенных на дне на линии рубежа, принимают отраженные от объектов эхо-сигналы в этих же точках и о месте положения объекта судят по координатам приемника, обнаружившего эхо-сигнал. В обеспечение достоверного и непрерывного контроля пространства без зон неуверенного приема в предлагаемом способе излучение в соседних точках производят на разных частотах и во всех точках одновременно принимают в каждой точке сигнал собственной частоты и по меньшей мере двух других частот от соседних по линии излучателей с каждой стороны, время приема эхо-сигналов ограничивают временем прихода отраженных от поверхности моря импульсов на каждой из принимаемых в данной точке частот, расстояние между соседними точками излучения выбирают равным двойной глубине моря по линии рубежа, а местоположение объекта уточняют по координатам излучателя, работающего на частоте принятых эхо-сигналов. Повышение достоверности обнаружения достигается за счет того, что прием эхо-сигналов производится только до возникновения мешающего влияния поверхностной реверберации и за счет одновременного излучения в соседних точках зондирующих сигналов разных частот, отличающихся на величину, обеспечивающую возможность фильтрации по частоте принятых эхо-сигналов. Прием эхо-сигналов в каждой точке осуществляется одновременно как минимум на трех частотах: "собственной", частоте соседнего излучателя слева и частоте соседнего излучателя справа по линии барьера. Таким образом, вдоль барьера осуществляется набор чередующихся моностатических и бистатических систем. На фиг.2 показаны условия работы фрагмента барьерной линии с несколькими точками приема-излучения. Зоны уверенного (до поверхностной реверберации) приема для моностатических систем являются сферами радиусов, равных глубине моря. Зоны уверенного приема для бистатических систем являются эллипсоидами с фокусами в точках излучения и приема на одной частоте. Из фиг.2 видно, что зоны неуверенного (на фоне поверхностной реверберации) приема между сферами моностатических систем перекрываются эллипсоидами зон уверенного приема бистатических пар излучатель-приемник, и, таким образом, одновременно контролируется весь водный объем вдоль барьерной линии. Время, в течение которого принимаются эхо-сигналы без поверхностной реверберации, в моностатической системе Tм определяется глубиной моря в месте установки - H и может изменяться от 0 до![способ обнаружения подводных объектов на морском рубеже в мелком море, патент № 2161319](/images/patents/310/2161319/2161319-2t.gif)
![способ обнаружения подводных объектов на морском рубеже в мелком море, патент № 2161319](/images/patents/310/2161319/2161319-3t.gif)
![способ обнаружения подводных объектов на морском рубеже в мелком море, патент № 2161319](/images/patents/310/2161319/2161319-4t.gif)
![способ обнаружения подводных объектов на морском рубеже в мелком море, патент № 2161319](/images/patents/310/2161319/2161319-5t.gif)
![способ обнаружения подводных объектов на морском рубеже в мелком море, патент № 2161319](/images/patents/310/2161319/2161319-6t.gif)
Класс G01S15/00 Системы с использованием отражения или вторичного излучения акустических волн, например системы гидроакустических станций