Гідроакустичний профілограф

Гідроакустичний профілограф, який включає в себе першу та другу антену, перший передавальний тракт, перший приймальний тракт, пристрій відображення інформації і пристрій керування, при цьому перший вихід пристрою керування підключений до входу пристрою відображення інформації, який відрізняється тим, що в нього введені перший та другий комутатори прийомупередачі, другий передавальний тракт, перший та другий формувачі складних сигналів, другий приймальний тракт, перший та другий корелятори, суматор, причому вхід першого комутатора прийомупередачі з'єднаний із виходом першого передавального тракту, вихід першого комутатора прийому-передачі з'єднаний із першим приймальним трактом, загальний контакт першого комутатора прийому-передачі з'єднаний із першою антеною, та загальний контакт другого комутатора прийомупередачі з'єднаний із другою антеною, вихід другого комутатора прийому-передачі з'єднаний із входом другого приймального тракту, при цьому вхід другого комутатора прийому-передачі з'єднаний із виходом другого передавального тракту, вихід другого приймального тракту з'єднаний із першим входом другого корелятора, вихід другого корелятора з'єднаний із другим входом суматора, вихід якого у свою чергу з'єднаний із інформаційним входом пристрою відображення інформації, керуючий вхід суматора з'єднаний з четвертим виходом пристрою керування, керуючий вхід другого формувача складних сигналів з'єднаний із другим виходом пристрою керування, вихід другого формувача складних сигналів з'єднаний із входом другого передавального тракту та другим входом першого корелятора , а вхід першого передавального тракту з'єднаний із першим формувачем складних сигналів, вхід якого з'єднаний з другим входом пристрою керування, третій вихід якого з'єднаний з синхронізуючими входами першого та другого кореляторів, при цьому перший вхід першого корелятора з'єднаний із виходом першого приймального тракту, другий вхід другого корелятора з'єднаний з виходом першого формувача складних сигналів, вихід першого корелятора з'єднаний із першим входом суматора Винахід відноситься до галузі гідроакустики і може бути використаний для досліджень морського дна, пошуку затонулих та замулених об'єктів і об'єктів у товщі води другу антену (приймальну), приймальний тракт, пристрій керування і відображення гідроакустичної інформації Оцінка глибини (дальності дії) заснована на вимірі інтервалу часу, протягом якого зондувальний ультразвуковий імпульс розповсюджується до елементу відбивання та повертається назад Істотною нестачею його є звуження якості прийому при наявності хитавиці носія Найбільш близьким до запропонованого винаходу є акустичний профілограф, описаний у А В Богородский «Гидроакустическая техника для исследования и освоения океана» - Л Гидрометеоиздат, 1984 р с 78 - 79, Роберт Дж Урик «Основы ВІДОМІ гідроакустичні профілографи [А В Бо городский «Гидроакустическая техника для исследования и освоения океана» - Л Гидрометеоиздат, 1984 р с 27, 28, 80 - 85] призначені для пошуку замулених об'єктів, досліджень і стратифікації властивостей грунту Структура такого гідроакустичного профілографа містить у собі першу антену (випромінювач), передавальний тракт (пристрій збудження), О 00 ю 52829 гидроакустики» Л - Судостроение, 1978 г С 8 0 81, який містить у собі першу (приймальну) антену, другу (передавальну) антену, передавальний тракт, приймальний тракт, пристрій відображення інформації і пристрій керування, при цьому перший вихід пристрою керування підключений до входу пристрою відображення інформації, другий вихід пристрою керування підключений до керуючого входу передавального тракту, вихід передавального тракту з'єднаний з входом передавальної антени, приймальна антена з'єднана з входом приймального тракту, вихід якого з'єднаний у свою чергу з входом пристрою відображення інформації Вузький промінь формується за рахунок перетинання витягнутих у взаємно-перпендикулярних напрямках пелюстків характеристики направленості антен, створюючи так званий хрест Мілса Застосування вузького стабілізованого променя дозволяє одержати високу здатність та зменшити вплив хитавиці корабля носія Недоліком даної системи є те, що використання тільки області збігу характеристик направленості приводить до зменшення енергетичних можливостей системи, тобто до зменшення посилення антени й ослабленню чутливості, що у свою чергу приводить до зменшення імовірності виявлення об'єктів пошуку Метою винаходу є збільшення імовірності виявлення об'єктів пошуку за допомогою підвищення енергетичних можливостей акустичного профілографу Поставлена мета досягається тим, що в гідроакустичний профілограф, який містить у собі першу та другу антену, перший передавальний тракт, перший приймальний тракт, пристрій відображення інформації і пристрій керування, при цьому перший вихід пристрою керування підключений до керуючего входу пристрою відображення інформації, введено перший та другий комутатор прийому-передачі, другий передавальний тракт, перший та другий формувач складних сигналів, другий приймальний тракт, перший та другий корелятори, суматор, причому вхід першого комутатора прийому-передачі з'єднаний із виходом першого передавального тракту, вихід першого комутатора прийому-передачі з'єднаний із першим приймальним трактом, загальний контакт першого комутатора прийому-передачі з'єднаний із першою антеною, та загальний контакт другого комутатора прийому-передачі з'єднаний із другою антеною, вихід другого комутатора прийому-передачі з'єднаний із входом другого приймального тракту, при цьому вхід другого комутатора прийому-передачі з'єднаний із виходом другого передавального тракту, вихід другого приймального тракту з'єднаний із першим входом другого корелятору, вихід другого корелятора з'єднаний із другим входом суматору, вихід якого у свою чергу з'єднаний із інформаційним входом пристрою відображення інформації, керуючий вхід суматора з'єднано з четвертим виходом пристрою керування, керуючий вхід другого формувача складних сигналів з'єднаний із другим виходом пристрою керування, вихід другого формувача складних сигналів з'єднаний із входом другого передавального тракту та другим входом першого корелятора, а вхід першого передавального тракту з'єднаний із першим формувачем складних сигналів, вхід якого з'єднаний з другим в/ходом пристрою керування, третій вихід якого з'єднаний з синхронізуючими входами першого та другого кореляторів, при цьому перший вхід першого корелятора з'єднаний із виходом першого приймального тракту, другий вхід другого корелятора з'єднаний з виходом першого формувача складних сигналів, вихід першого корелятора з'єднаний із першим входом суматору Згадані ознаки дають можливість при забезпеченні компенсації хитавиці підвищити співвідношення сигнал/перешкода Причому бажаний ефект досягається за рахунок використання двохканальноі приймально-випромінювальної системи типу хрест Мілса, в якої одночасно випромінюються 2ма антенами складні зондувальні сигнали, закон зміни несучої частоти яких взаємно інверсний При цьому прийом (згортка) здійснюється навпаки, тобто першим каналом приймається і, завдяки кореляційній обробці, виділяється сигнал випромінений другою антеною, а другим - приймається і, завдяки кореляційній обробці, виділяється сигнал випромшений першою антеною За рахунок перехресного прийому і підсумовуванню двох обвідних підвищується співвідношення сигнал/перешкода та водночас забезпечується компенсація хитавиці Гідроакустичний профілограф, що заявляється (див фіг1) містить антену 1, комутатор прийомупередачі 2, передавальний тракт 3, формувач складних сигналів 4, приймальний тракт 5, корелятор 6, антену 7, комутатор прийому-передачі 8, передавальний тракт 9, формувач складних сигналів 10, а також приймальний тракт 11, корелятор 12, суматор 13, пристрій керування 14 і пристрій відображення інформації 15 При цьому синхронізуючий вихід 2 пристрою керування 14 підключений до керуючого входу формувача складних сигналів 4 і до керуючого входу формувача складних сигналів 10, синхронізуючий вихід 3 пристрою керування 14 з'єднаний із управляючими входами кореляторів 6, 12, вихід 4 пристрою керування 14 з'єднаний з керуючим входом суматора 13, вихід 1 пристрою керування 14 з'єднаний з керуючим входом пристрою відображення інформації 15, вихід формувача складних сигналів 4 підключений до входу передавального тракту 3 та до входу 2 корелятору 12, вихід передавального тракту 3 з'єднаний через комутатор прийому-передачі 2 із входом антени 1, а антена 1 також через комутатор прийому-передачі 2 з'єднана з входом приймального тракту 5, вихід приймального тракту 5 з'єднаний із входом 1 корелятору 6, вихід корелятора 6 з'єднаний із входом 1 суматору 13, вихід якого у свою чергу з'єднаний із інформаційним входом пристрою відображення інформації 15, вихід формувача 10 з'єднаний із входом передавального тракту 9 та входом 2 корелятора 6, вихід передавального тракту 9 із входом комутатора прийомупередачі 8, вихід комутатора прийому-передачі 8 підключений до виходу антени 7, у свою чергу вихід антени 7 через комутатор прийому-передачі 8 підключений до входу приймального тракту 11, вихід якого з'єднаний з входом 1 корелятора 12, вихід корелятора 12 підключений до входу 2 сума 52829 тору 13 Антени 1 і 7 є гідроакустичними приймальнопередавальними антенами з широкою (40 - 60)° характеристикою спрямованості в одній площині та вузькою (1 - 2)° характеристикою направленості в Іншій площині, орієнтованими вниз у напрямку дна Комутатори прийому-передачі 2 і 8 є автоматичні електронні пристрої, що забезпечують передачу з виходів передавальних трактів 3 і 9 інверсних зондувальних імпульсів складної форми у режимі випромінювання і передачу ехосигналів донної реверберації з виходів антен 1 і 7 на вхід прийомних трактів 5 111 ВІДПОВІДНО В режимі прийому Як правило, комутатор прийому-передачі реалізується з використанням 2-х пар інверсно включених силових ДІОДІВ Передавальні тракти 3, 9 підсилюють по напрузі і по потужності зондувальні сигнали, а також здійснюють узгодження вихідних ланцюгів передавального тракту із вхідними ланцюгами антен Формувачі складних сигналів 4, 10 формують складні сигнали з частотною модуляцією, причому формувач складних сигналів 10 формує сигнал з законом зміни частоти усередині імпульсу, інверсний закону зміни частоти сигналу формувача 4 Приклади інверсних законів зміни частоти зондувальних сигналів, що формуються формувачами складних сигналів 4 та 10, приведені на фіг З Прийомні-підсилювальні тракти 5 і 11 виконують типову задачу з частотної селекції і посиленню ревербераційних сигналів На виходах трактів формуються сигнали, обвідні яких несуть інформацію про інтенсивність донної реверберації Корелятори 6, 12, - прилади, які, призначені для формування та оцінки взаємної кореляційної функції Через відносно високі шерційності часових процесів в гідроакустиці і з огляду на досить велику швидкодію, забезпеченою сучасною елементною базою, корелятори в даному випадку можуть бути реалізовані по паралельнопослідовній або ПОСЛІДОВНІЙ схемі При цьому досягнення мікроелектроніки дають можливість реалізовувати корелятори в інтегральному виконанні з використанням типових мікропроцесорних пристроїв [Ширман Я Д, Манжос В И «Теория и техника обработки радиолокационной информации на фоне помех» - М Радио и связь, 1981, Мирский Г Я, «Характеристики стохастичной взаимосвязи и их измерения» - М Энергоиздат, 1982], або на програмному рівні з використанням ЕОМ) Суматор 13 - пристрій, що забезпечує підсу мовування обвідні сигналів із виходів кореляторів 6, 12 по команді з пристрою керування 14 Пристрій керування 14 по команді оператора формує сигнали синхронізації і керування формувачами складних сигналів 4, 10, кореляторами 6, 12, суматором 13 і пристроєм відображення інформації 15 Пристрій відображення інформації 15 являє собою кольоровий відеотермінал Запропонований акустичний профілограф працює таким чином пристрій керування 14 формує синхронізуючий імпульс і видає його у формувачі складних сигналів 4, 10, корелятори 6, 12, суматор 13, пристрій відображення інформації 15 Формувачі складних сигналів 4, 10 формують імпульсні сигнали, тривалість яких не перевищує часу проходження звука до донної поверхні У свою чергу формувач складних сигналів 10 формує зондувальний імпульс з внутрішньоімпульсної модуляцією по частоті, закон модуляції частоти якого інверсний закону модуляції, сформованому формувачем складних сигналів 4 Далі ці сигнали підсилюються по напрузі та потужності передавальними трактами 3, 9, ВІДПОВІДНО, І через антенні комутатори 2, 8 подаються на входи антен 1 7 ВІДПОВІДНО і випромінюються у воду Відбиті від донної поверхні сигнали повертаються на антени 1, 7 Сигнали в підсилювальних трактах 5, 11 підсилюються і селектуються по частоті Високочастотні сигнали реалізацій ревербераційного процесу з виходів приймальних трактів 5, 11 надходять на входи кореляторів 6, 12 ВІДПОВІДНО, ЯКІ визначають акустичні відношення, тобто відношення енергії суми відбитих сигналів до енергії прямих сигналів у точці прийому, причому зважаючи на інверсні закони зміни частоти внутрішньоімпульсної модуляції з виходів формувачів 4, 10 на виході корелятора 6 проходить ехосигнал тільки від зондувального імпульсу з антени 7, і навпаки - на виході коррелятора 12 - ехосигнал зондувального імпульсу з антени 1 Виявлені сигнали з виходів кореляторів 6, 12 надходять на суматор 13, де обвідні згортки підсумовуються за законом випадкових процесів, що підвищує співвідношення сигнал/перешкода Далі сигнали, які несуть інформацію про донні відкладення, з виходу суматора 13 надходять до пристрою відображення інформації 15 Запропонований акустичний профілограф вигідно відрізняється від прототипу, тому що дозволяє компенсувати хитавицю і підвищити енергетичні можливості акустичного профілографа 52829 Комутатор 2 прийомупередачі Формувач 4 складних сигнашв 14 Пристрій керування Пристрій 15 відображення інформації Комутатор 8 прийомупередачі Формувач 10 складних сигналів ФІГ. 1 Фіг. 2 t,, a) 6) t.c в) ФІГ. 3 TOB "Міжнародний науковий комітет" вул Артема, 77, м Київ, 04050, Україна (044)236-47-24