Гідролокатор бокового огляду

Реферат: Винахід належить до галузі гідроакустики і може бути використаний при геологічних дослідженнях морського дна. Задачею винаходу є підвищення достовірності даних про глибини осторонь від судна. Бажаний ефект досягається за рахунок зменшення у відомому гідролокаторі бокового огляду залежності взаємної кореляції ревербераційних процесів для двох зондуючих імпульсів, що послідовно випромінюють, від неоднорідної щільності морського дна в смузі огляду досягається за рахунок введення пристрою порівняння амплітуд сигналів з виходів багатоканальних кореляторів і використання його вихідного сигналу для вирівнювання середнього рівня вхідних сигналів пристрою кореляційної обробки. UA 111541 C2 (12) UA 111541 C2 UA 111541 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Відомий гідролокатор бокового огляду (кн. Богородский А.В. «Гидроакустическая техника исследования и освоения океана» Л. Гидрометеоиздат, 1984 с. 136-137), який призначений для гідролокаційної зйомки донної поверхні, і містить у собі антену, комутатор прийому-передачі, передавальний тракт, формувач зондувального імпульсу, приймальний тракт і пристрій відображення інформації, причому вихід антени гідролокатора бокового огляду через комутатор прийому-передачі підключений до виходу передавального тракту та входу приймального тракту, вихід приймального тракту підключений до входу пристрою відображення інформації, вхід передавального тракту підключений до виходу формувача зондувального імпульсу. Недоліком даного гідролокатора бокового огляду є неможливість одержання даних про глибину осторонь від судна. Найбільш близьким до пропонованого пристрою є гідролокатор бокового огляду з використанням складних зондувальних сигналів, наприклад, сигналів з лінійною частотною модуляцією (ЛЧМ) (Патент України на винахід від 26.05.2014 № 105592): передавальний тракт, формувач ЛЧМ1 зондувального імпульсу, багатоканальний корелятор для прийому сигналів з ЛЧМ1, комутатор прийому-передачі, формувач ЛЧМ2 зондувального імпульсу, багатоканальний корелятор для прийому сигналів з ЛЧМ2, пристрій кореляційної обробки, пристрій визначення глибини осторонь від судна, антену, приймальний тракт і пристрій відображення інформації, причому антена через комутатор прийому-передачі з'єднана з виходом передавального тракту та входом приймального тракту, перший вхід передавального тракту з'єднаний з першим виходом формувача ЛЧМ1 зондувального імпульсу, другий вхід передавального тракту з'єднаний з першим виходом формувача ЛЧМ2 зондувального імпульсу, другий вихід формувача ЛЧМ1 зондувального імпульсу з'єднаний із другим входом багатоканального корелятора для прийому сигналів з ЛЧМ1, перший вхід багатоканального корелятора для прийому сигналів з ЛЧМ1 з'єднаний з виходом приймального тракту, вихід приймального тракту одночасно з'єднаний із другим входом багатоканального корелятора для прийому сигналів з ЛЧМ2, перший вхід багатоканального корелятора для прийому сигналів з ЛЧМ2 з'єднаний із другим виходом формувача ЛЧМ2 зондувального імпульсу, вихід багатоканального корелятора для приймання сигналів з ЛЧМ1 з'єднаний з першим входом пристрою кореляційної обробки і першим входом пристрою відображення інформації, вихід багатоканального корелятора для прийому сигналів з ЛЧМ2 з'єднаний із другим входом пристрою кореляційної обробки, вихід пристрою кореляційної обробки з'єднаний із входом пристрою визначення глибини осторонь від судна, вихід пристрою визначення глибини осторонь від судна з'єднаний із другим входом пристрою відображення інформації. Глибина осторонь від судна для заданого напрямку променя визначається відхиленням кута ковзання між гідроакустичним променем зондувального сигналу, що біжить уздовж дна, і елементом донної поверхні (обумовленим тривалістю імпульсу випромінювання, і шириною характеристики антени за напрямком руху) та кутом ковзання між променем, що біжить, і ділянкою гіпотетичного рівного дна H=f(ск.факт.-ск. рівного дна). У свою чергу, кут ковзання визначає часову довжину ехо-сигналів від донних об'єктів: у близькій зоні ГБО ковз.90° і ехо=випр..; у далекій зоні ГБО ковз.→0° і ехо→мах.=дна елемента. Для визначення зміни часової довжини ехо-сигналу уздовж дистанції гідролокатора бокового огляду пропонується використовувати значення відхилення взаємної кореляції ревербераційних процесів для двох послідовно випроменених зондувальних імпульсів від базової залежності ехо. елемента=f(Rдальності) від дистанції осторонь від судна для гіпотетично рівного дна. Для максимального розподілу сигналів донної реверберації від основного та від додаткового зондувальних імпульсів використовуються ЛЧМ сигнали зі зворотними законами модуляції. Для цього формувач зондувальних імпульсів ЛЧМ1 за виходами 1 і 2 видає гетеродинний ЛЧМ сигнал із законом зміни частоти коливань зворотним закону зміни частоти основного гетеродинного ЛЧМ2 сигналу. Недоліком даного пристрою є залежність взаємної кореляції ревербераційних процесів для двох зондуючих імпульсів, що послідовно випромінюються, від неоднорідної щільності ділянок морського дна в смузі огляду. Задачею винаходу є підвищення достовірності даних про глибину в стороні від судна. Поставлена задача вирішується за рахунок того, що у гідролокатор бокового огляду, що містить антену, передавальний тракт, формувач ЛЧМ1 зондувального імпульсу, багатоканальний корелятор для прийому сигналів з ЛЧМ1, комутатор прийому-передачі, формувач ЛЧМ2 зондувального імпульсу, багатоканальний корелятор для прийому сигналів з ЛЧМ2, пристрій кореляційної обробки, пристрій визначення глибини осторонь від судна, 1 UA 111541 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 приймальний тракт і пристрій відображення інформації, причому антена через комутатор прийому-передачі з'єднана з виходом передавального тракту та входом приймального тракту, перший вхід передавального тракту 1 з'єднаний з першим виходом формувача ЛЧМ1 зондувального імпульсу, другий вхід передавального тракту з'єднаний з першим виходом формувача ЛЧМ2 зондувального імпульсу, другий вихід формувача ЛЧМ1 зондувального імпульсу з'єднаний із другим входом багатоканального корелятора для прийому сигналів з ЛЧМ1, перший вхід багатоканального корелятора для прийому сигналів з ЛЧМ1 з'єднаний з виходом приймального тракту, вихід приймального тракту одночасно з'єднаний із другим входом багатоканального корелятора для прийому сигналів з ЛЧМ2, перший вхід багатоканального корелятора для прийому сигналів з ЛЧМ2 з'єднаний із другим виходом формувача ЛЧМ2 зондувального імпульсу, вихід багатоканального корелятора для приймання сигналів з ЛЧМ1 з'єднаний з першим входом пристрою кореляційної обробки і першим входом пристрою відображення інформації, вихід багатоканального корелятора для прийому сигналів з ЛЧМ2 з'єднаний із другим входом пристрою кореляційної обробки, вихід пристрою кореляційної обробки з'єднаний із входом пристрою визначення глибини осторонь від судна, вихід пристрою визначення глибини осторонь від судна з'єднаний із другим входом пристрою відображення інформації, який відрізняється тим, що з метою одержання даних про глибини осторонь від судна в нього введені: пристрій порівняння амплітуд, причому вихід багатоканального корелятора для прийому сигналів ЛЧМ1 з'єднаний з першим входом пристрою порівняння амплітуд, вихід багатоканального корелятора для прийому сигналів ЛЧМ2 з'єднаний з другим входом пристрою порівняння амплітуд, вихід пристрою порівняння амплітуд з'єднаний з третім входом пристрою кореляційної обробки, цей вхід є входом регульованого пристрою вирівнювання середнього рівня амплітуд вхідних сигналів. При цьому бажаний ефект у частині зменшення залежності взаємної кореляції ревербераційних процесів для двох зондуючих імпульсів, що послідовно випромінюються, від неоднорідної щільності ділянок морського дна в смузі огляду, досягається за рахунок введення пристрою порівняння амплітуд сигналів з виходів багатоканальних кореляторів і використання його вихідного сигналу для вирівнювання середнього рівня вхідних сигналів пристрою кореляційної обробки. Фіг. 1 - структурна схема гідролокатора бокового огляду, аналог; Фіг. 2 - структурна схема гідролокатора бокового огляду, прототип; Фіг. 3 - структурна схема пропонованого гідролокатора бокового огляду; Гідролокатор бокового огляду, що заявляється, містить: передавальний тракт 1, формувач ЛЧМ1 зондувального імпульсу 2, багатоканальний корелятор для прийому сигналів з ЛЧМ1 3, пристрій порівняння амплітуд 4, комутатор прийому-передачі 5, формувач ЛЧМ2 зондувального імпульсу 6, багатоканальний корелятор для прийому сигналів з ЛЧМ2 7, пристрій кореляційної обробки 8, пристрій визначення глибини осторонь від судна 9, антену 10, приймальний тракт 11 і пристрій відображення інформації 12, причому антена 10 через комутатор прийому-передачі 5 з'єднана з виходом передавального тракту 1 і входом приймального тракту 11, перший вхід передавального тракту 1 з'єднаний з першим виходом формувача ЛЧМ1 зондувального імпульсу 2, другий вхід передавального тракту 1 з'єднаний з першим виходом формувача ЛЧМ2 зондувального імпульсу 6, другий вихід формувача ЛЧМ1 зондувального імпульсу 2 з'єднаний із другим входом багатоканального корелятора для прийому сигналів з ЛЧМ1 3, перший вхід багатоканального корелятора для прийому сигналів з ЛЧМ1 3 з'єднаний з виходом приймального тракту 11, вихід приймального тракту 11 одночасно з'єднаний із другим входом багатоканального корелятора для прийому сигналів з ЛЧМ2 7, перший вхід багатоканального корелятора для прийому сигналів з ЛЧМ2 7 з'єднаний із другим виходом формувача ЛЧМ2 зондувального імпульсу 6, вихід багатоканального корелятора для приймання сигналів з ЛЧМ1 3 з'єднаний з першим входом пристрою порівняння амплітуд 4, з першим входом пристрою кореляційної обробки 8 і першим входом пристрою відображення інформації 12, вихід багатоканального корелятора для прийому сигналів з ЛЧМ2 7 з'єднаний з другим входом пристрою порівняння амплітуд 4, із другим входом пристрою кореляційної обробки 8, третій вхід пристрою кореляційної обробки з'єднаний з виходом пристрою порівняння амплітуд 4, вихід пристрою кореляційної обробки 8 з'єднаний із входом пристрою глибини осторонь від судна 9, вихід пристрою визначення глибини осторонь від судна 9 з'єднаний із другим входом пристрою відображення інформації 12. Передавальний тракт 1 - містить передкінцеві і кінцеві каскади посилення зондувальних імпульсів. 2 UA 111541 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Формувач ЛЧМ1 зондувального імпульсу 2 і формувач ЛЧМ2 зондувального імпульсу 5 формують зондувальні імпульси у вигляді імпульсів з лінійною частотною модуляцією несучої частоти. Багатоканальний корелятор для прийому сигналів з ЛЧМ1 3 і багатоканальний корелятор для прийому сигналів з ЛЧМ2 7 - виконують завдання багатоканального корелятора (Тихонов В.И. «Статистическая радиотехника» изд. Советское радио, М 1966 с. 564...568, Колчеданцев А.С. «Гидроакустические станции» Судостроение, Л. 1982, с. 115...117). Пристрій кореляційної обробки 8 - визначає кореляційну залежність між вхідними огинаючими багатоканального корелятора для прийому сигналів з ЛЧМ1 3 і багатоканального корелятора для прийому сигналів з ЛЧМ2 7. Пристрій визначення глибини 9 - визначає глибину осторонь від судна, як функцію різниці між фактичним рівнем і базовим рівнем. Комутатор прийому-передачі 5 - електронний пристрій, який забезпечує передачу з виходу передавального тракту в акустичну антену 10 потужного зондувального сигналу в режимі випромінювання та ехо-сигналу донної реверберації з виходу антени 10 на вхід приймального тракту 11 в режимі прийому. Як правило, комутатор прийому-передачі реалізується з використанням пари інверсно включених силових діодів. Антена 10 - гідроакустична передавальна антена з широкою (до 60°) характеристикою направленості в одній площині й вузькою (1-2)° характеристикою направленості в іншій площині, орієнтованими вниз, у напрямку дна. Пристрій порівняння амплітуд 4 - здійснює вирівнювання середнього рівня вхідних сигналів пристрою кореляційної обробки. Пристрій відображення інформації 12 являє собою кольоровий відеотермінал (дисплей). Гідролокатор бокового огляду, що заявляється, працює в такий спосіб: з першого виходу формувача ЛЧМ1 зондувального імпульсу 2 і з першого виходу формувача ЛЧМ2 зондувального імпульсу 6 радіоімпульси з різними законами зміни ЛЧМ надходять на перший і другий входи передавального тракту 1 відповідно, посилені за напругою і потужністю радіоімпульси через комутатор прийому-передачі 5 надходять на вхід антени 10 і випромінюються у водний простір. Відбиті від морського дна ехосигнали приходять на вхід антени 10 і через комутатор прийому-передачі 5 надходять на вхід приймального тракту 11. З виходу приймального тракту 11 сигнали, посилені приймальним трактом 11, надходять на перший вхід багатоканального корелятора для приймання сигналів з ЛЧМ1 3 і на другий вхід багатоканального корелятора для прийому сигналів з ЛЧМ2 7 відповідно. Багатоканальний корелятор для прийому сигналів з ЛЧМ1 3 і багатоканальний корелятор для приймання сигналів з ЛЧМ2 7 забезпечують оптимальну кореляційну обробку огинаючих донної реверберації за законом ЛЧМ1 і ЛЧМ2 відповідно. З виходу багатоканального корелятора для прийому сигналів з ЛЧМ1 3 і з виходу багатоканального корелятора для прийому сигналів з ЛЧМ2 7 сигнали надходять на перший і другий входи пристрою кореляційної обробки 8, відповідно, де здійснюється формування й оцінка взаємної кореляційної функції сигналів. Одночасно з виходу багатоканального корелятора для прийому сигналів з ЛЧМ1 3 і з виходу багатоканального корелятора для прийому сигналів з ЛЧМ2 7 сигнали надходять на перший і другий входи пристрою порівняння амплітуд 4, де формується сигнал, величина якого пропорційна різниці середніх рівнів амплітуд вхідних сигналів пристрою 4. З виходу пристрою порівняння амплітуд 4 сигнал надходить на третій вхід регульованого вирівнювання середнього рівня амплітуд вхідних сигналів пристрою кореляційної обробки 8. З пристрою кореляційної обробки 8 сигнал надходить через пристрій визначення глибини осторонь від судна 9 на другий вхід пристрою відображення інформації 12. На перший вхід пристрою відображення інформації 12 надходить сигнал з першого виходу багатоканального корелятора для приймання сигналів з ЛЧМ1 3. ФОРМУЛА ВИНАХОДУ Гідролокатор бокового огляду, що містить антену, передавальний тракт, перший формувач лінійно-частотної модуляції (ЛЧМ) зондувального імпульсу, багатоканальний корелятор для прийому сигналів з першого формувача ЛЧМ, комутатор прийому-передачі, другий формувач ЛЧМ зондувального імпульсу, багатоканальний корелятор для прийому сигналів з другого формувача ЛЧМ, пристрій кореляційної обробки, пристрій визначення глибини осторонь від судна, приймальний тракт і пристрій відображення інформації, причому антена через комутатор прийому-передачі з'єднана з виходом передавального тракту входом приймального тракту, перший вхід передавального тракту з'єднаний з першим виходом першого формувача ЛЧМ зондувального імпульсу, другий вхід передавального тракту з'єднаний з першим виходом 3 UA 111541 C2 5 10 15 20 другого формувача ЛЧМ зондувального імпульсу, другий вихід першого формувача ЛЧМ зондувального імпульсу з'єднаний з другим входом багатоканального корелятора для прийому сигналів з першого формувача ЛЧМ, перший вхід багатоканального корелятора для прийому сигналів з першого формувача ЛЧМ з'єднаний з виходом приймального тракту, вихід приймального тракту одночасно з'єднаний з другим входом багатоканального корелятора для прийому сигналів з другого формувача ЛЧМ, перший вхід багатоканального корелятора для прийому сигналів з другого формувача ЛЧМ з'єднаний з другим виходом другого формувача ЛЧМ зондувального імпульсу, вихід багатоканального корелятора для приймання сигналів з першого формувача ЛЧМ з'єднаний з першим входом пристрою кореляційної обробки і першим входом пристрою відображення інформації, вихід багатоканального корелятора для прийому сигналів з другого формувача ЛЧМ з'єднаний з другим входом пристрою кореляційної обробки, вихід пристрою кореляційної обробки з'єднаний з входом пристрою глибини осторонь від судна, вихід пристрою визначення глибини осторонь від судна з'єднаний з другим входом пристрою відображення інформації, який відрізняється тим, що в нього введені пристрій порівняння амплітуд, причому вихід багатоканального корелятора для прийому сигналів з першого формувача ЛЧМ з'єднаний з першим входом пристрою порівняння амплітуд, вихід багатоканального корелятора для прийому сигналів з другого формувача ЛЧМ з'єднаний з другим входом пристрою порівняння амплітуд, вихід пристрою порівняння амплітуд з'єднаний з третім входом пристрою кореляційної обробки, при цьому цей вхід є входом регульованого вирівнювання середнього рівня амплітуд вхідних сигналів. 4 UA 111541 C2 Комп’ютерна верстка А. Крулевський Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Василя Липківського, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут інтелектуальної власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 5