Гідролокатор бокового огляду

Гідролокатор бокового огляду, який містить приймально-передавальну акустичну антену, комутатор прийому-передачі, передавальний тракт, формувач ЛЧМ-сигналів, пристрій обробки інформації, пристрій відображення інформації, пристрій керування, приймальний тракт оптимального прийому, що містить підсилювач високої частоти, змішувач, імпульсний гетеродин, n фільтрів, n детекторів, n селекторів і блок пам'яті, при цьому вихід передавального тракту через комутатор прийомупередачі з'єднаний з виводом приймальнопередавальної антени, яка через комутатор прийому-передачі з'єднана з входом підсилювача високої частоти, вихід підсилювача високої частоти з'єднаний з першим входом змішувача, другий вхід змішувача з'єднаний з виходом імпульсного гетеродина, вихід змішувача з'єднаний з входами n фільтрів, виходи n фільтрів з'єднані з входами відповідних n детекторів, виходи яких з'єднані з першими входами відповідних n селекторів, другі C2 2 (19) 1 3 90238 4 формувача зондувальних імпульсів і пристрою Частота заповнення fпр.( ) імпульсів на виході відображення інформації, вихід приймальнозмішувача визначається за допомогою гребінки підсилювального тракту підключений до першого узгоджених з ними фільтрів, що налаштовані на входу пристрою відображення інформації. різні центральні частоти та перекривають увесь Характеристика направленості антени гідродіапазон ( -Τ)κ можливих змін fпр.( ). локатора бокового огляду [широка (40-60)° у верОскільки певна частота відповідає певній затикальній площині й вузька (1-2)° у горизонтальній тримці, продетектовані детекторами виходи фільплощині], спрямована під прямим кутом до напрятрів повинні стробуватися в селекторах у різні момку руху судна. При цьому огляд і реєстрація зоменти часу. Наприклад, фільтр, настроєний на браження елементів звукорозсіюючого середовичастоту f1=fпр.( 1), стробується в момент, ща в товщі води й донної поверхні здійснюється в T . t 1 2 прямокутній системі координат (похила дальність шляхова дальність). Таким чином, кожний вихід пристрою відповіНедоліком даного пристрою є низькі енергетидає певній дальності. У цьому змісті пристрій подічні характеристики й розрізнювальна здатність бний багатоканальному корелятору. Відмінність Найбільш близьким до пропонованого приполягає в тому, що різні опорні сигнали об'єднані строю є гідролокатор бокового огляду з використут в один сигнал імпульсного ЧМ-гетеродина, танням складних сигналів, наприклад, з лінійною внаслідок чого кожний канал через необхідність частотною модуляцією (ЛЧМ), [Справочник по гидналаштований на свою проміжну частоту. Так сароакустике под ред. А.Е. Колесникова, Л. Судостмо, як у багатоканальному кореляторі, відношення роение, 1982, с. 259-260, кн. В.И. Тихонов «Статисигнал/шум, яке дорівнює 2E , досягається тут N0 стическая радиотехника», Л. Советское радио, 1966 с. 563-565], що містить у собі приймальноза рахунок фільтрації шуму у фільтрі, узгодженому передавальну антену, комутатор прийомуз імпульсом на виході змішувача. Розглянута схепередачі, передавальний тракт, формувач ЛЧМма може бути отримана при радіотехнічних інтерсигналів, приймальний тракт оптимального прийопретаціях оптимальних операцій над вхідними му, пристрій обробки інформації, пристрій відоданими, які пропонуються виразом логарифма браження інформації та пристрій керування, прифункції правдоподібності затримки, вимірюваної в чому вихід передавального тракту через білому шумі за допомогою зондувального ЛЧМкомутатор прийому-передачі з'єднаний з виводом імпульсу [кн. В.И. Тихонов «Статистическая радиприймально-передавальної антени, вхід передаотехника», Л. Советское радио, 1966 с. 563-565]. вального тракту з'єднаний з першим виходом фоБлок пам'яті забезпечує запам'ятовування амрмувача ЛЧМ-сигналів, приймально-передавальна плітуд спектральних складових донної ревербераантена через комутатор прийому-передачі також ції від ділянок дна по похилій дальності, які викоз'єднана з першим входом приймального тракту ристовуються далі в пристрої обробки інформації оптимального прийому, другий вхід приймального для одержання за допомогою операції згортки огитракту оптимального режиму з'єднаний з виходом наючої сигналу донної реверберації. формувача ЛЧМ-сигналів, вихід приймального Недоліком описаного гідролокатора бокового тракту оптимального прийому з'єднаний через огляду є відсутність оцінки спектральних характепристрій обробки інформації з входом пристрою ристик донної поверхні й затонулих об'єктів. відображення інформації, керуючі входи передаМетою винаходу є забезпечення можливості вального тракту, приймального тракту оптимальоцінки спектральних характеристик донної поверхного прийому, формувача ЛЧМ-сигналів, пристрою ні й затонулих об'єктів. обробки інформації і пристрою відображення інПоставлена мета досягається за рахунок того, формації з'єднані з керуючими виходами пристрою що у гідролокатор бокового огляду, який містить керування. приймально-передавальну антену, комутатор приАмплітудно-фазовий спектр ЛЧМ зондуючого йому-передачі, передавальний тракт, формувач імпульсу за формою повторює залежність ампліЛЧМ-сигналів, пристрій обробки інформації, притуди й фази від часу, причому перехід від часових стрій відображення інформації, пристрій керуванспіввідношень до частотних відбувається множення, приймальний тракт оптимального прийому, ням часу на коефіцієнт нахилу «ЧМ пилки». Ця який, у свою чергу, містить підсилювач високої обставина використовується в схемах прийому частоти, змішувач, імпульсний гетеродин, n фільтЛЧМ-імпульсів приймальних трактів оптимального рів, n детекторів, n селекторів і блок пам'яті, при прийому (див. Фіг.2). Відбиті від цілей сигнали пісцьому вихід передавального тракту через комуталя підсилення широкосмуговим підсилювачем витор прийому передачі з'єднаний з виводом прийсокої частоти надходять до входу змішувача. Сигмально-передавальної антени, яка, в свою чергу, нал гетеродина є також ЛЧМ-імпульсом, причому через комутатор прийому-передачі з'єднана з вхокрутість зміни його частоти в часі збігається із крудом підсилювача високої частоти, вихід підсилютістю зміни частоти зондувального імпульсу, а вача високої частоти з'єднаний з першим входом тривалість перевищує тривалість зондувального змішувача, другий вхід змішувача з'єднаний з виімпульсу на величину інтервалу можливих затриходом імпульсного гетеродина, вихід змішувача мок відбитих імпульсів. з'єднаний з входами n фільтрів, виходи n фільтрів Таким чином, ЧМ гетеродин перетворює відз'єднані з входами відповідних n детекторів, вихомінності в затримках τ відбитих сигналів у відмінди яких з'єднані з першими входами відповідних n ності в проміжних частотах fпр.( ). селекторів, другі входи n селекторів з'єднані за допомогою n-канальної лінії з керуючим багатока 5 90238 6 нальним третім виходом пристрою керування, виФіг.7 - матрична структура додаткового блока ходи n селекторів з'єднані з відповідними n входапам'яті гідролокатора бокового огляду. ми блока пам'яті, перший вихід блока пам'яті з'єдГідролокатор бокового огляду (Фіг.6), що заявнаний з першим входом пристрою обробки ляється, містить: приймально-передавальну антеінформації, перший вхід передавального тракту та ну 1, комутатор прийому-передачі 2, передавальвхід імпульсного гетеродина приймального тракту ний тракт 3, формувач ЛЧМ-сигналу 4, пристрій оптимального режиму з'єднані з виходом формукерування 5, приймальний тракт оптимального вача ЛЧМ-сигналів, перший, другий, третій, четвеприйому 6, пристрій зчитування спектральних ртий та п'ятий керуючі виходи пристрою керування складових з максимальною амплітудою 7, додатз'єднані з керуючими входами формувача ЛЧМковий блок пам'яті 8, пристрій обробки інформації сигналів, передавального тракту, приймального 9, пристрій відображення інформації 10. При цьотракту оптимального прийому, другим входом приму перший вихід пристрою керування 5 з'єднаний строю відображення інформації та синхронізуючим із синхронізуючим входом формувача ЛЧМ сигнадругим входом пристрою обробки інформації відлів 4, другий керуючий вихід пристрою керування 5 повідно, який відрізняється тим, що з метою заз'єднаний із другим синхронізуючим входом перебезпечення можливості оцінки спектральних харадавального тракту 3, третій керуючий багатоканактеристик донної поверхні й затонулих об'єктів у льний вихід пристрою керування 5 з'єднаний nнього введені: пристрій зчитування спектральних канальною лінією із синхронізуючими входами складових із максимальною амплітудою й додатприймального тракту оптимального прийому 6, ковий блок пам'яті, причому другий вихід блока четвертий керуючий вихід пристрою керування пам'яті приймального тракту оптимального прийоз'єднаний із другим синхронізуючим входом приму з'єднаний з першим входом пристрою зчитустрою відображення інформації 10, п'ятий керуювання спектральних складових із максимальною чий вихід пристрою керування 5 з'єднаний із друамплітудою, вихід пристрою зчитування спектрагим синхронізуючим входом пристрою обробки льних складових із максимальною амплітудою інформації 9, шостий керуючий вихід пристрою з'єднаний із першим входом додаткового блока керування 5 з'єднаний із другим синхронізуючим пам'яті, вихід якого, у свою чергу, з'єднаний із тревходом додаткового блока пам'яті 8 і сьомий кетім входом пристрою обробки інформації, другий руючий вихід пристрою керування 5 з'єднаний із синхронізуючий вхід пристрою зчитування спектдругим синхронізуючим входом пристрою зчитуральних складових із максимальною амплітудою вання спектральних складових із максимальною та другий синхронізуючий вхід додаткового блока амплітудою 7. Вихід формувача ЛЧМ-сигналів 4 пам'яті з'єднані із сьомим і шостим виходами приз'єднаний із першим входом передавального тракстрою керування відповідно. ту 3 і другим входом (імпульсним гетеродином) При цьому бажаний ефект досягається за раприймального тракту оптимального режиму 6, вихунок використання ефекту резонансу при опроміхід передавального тракту 3 через комутатор приненні донних об'єктів (ділянок дна) широкосмугойому-передачі 2 з'єднаний із входом приймальновим сигналом. Окремі частоти падаючих хвиль передавальної антени 1, приймальнозбігаються з резонансними частотами підводної передавальна антена 1, у свою чергу, через комуцілі. Складові звукової хвилі з такими частотами татор прийому-передачі 2 з'єднана із першим вхобудуть збуджувати різні моди коливань цілі й придом (підсилювачем високої частоти) приймального водити до збільшення сили цілі [кн. Роберт. Дж. тракту оптимального прийому 6, перший вихід Урик «Основы гидроакустики» Л. Судостроение, приймального тракту оптимального прийому 6 1978 с. 334-335]. У такий спосіб опромінення дон(перший вихід блока пам'яті) з'єднаний із першим них об'єктів (ділянок дна) широкосмуговим сигнавходом пристрою обробки інформації 9, другий лом, у тому числі з частотою коливань (спектром), вихід (другий вихід блока пам'яті) приймального рівною частоті власного резонансу об'єкта та видітракту оптимального прийому з'єднаний із першим лення зі спектра ревербераційного сигналу спектвходом пристрою зчитування спектральних скларальних складових сигналу з максимальною ампдових із максимальною амплітудою 7, який, у свою літудою, що відповідає частоті власного резонансу чергу, виходом з'єднаний із першим входом додатданого об'єкта, дає можливість одержати акустичкового блока пам'яті 8, вихід додаткового блока ну ехограмму дна із інформацією, що містить спекпам'яті 8 з'єднаний із третім входом пристрою обтральні властивості ділянок донної поверхні. робки сигналів 9, вихід пристрою обробки сигналів Фіг.1 - структурна схема гідролокатора боково9 з'єднаний із першим входом пристрою відобраго огляду з тональним зондувальним сигналом; ження інформації 10. Фіг.2 - структурна схема приймального тракту Приймально-передавальна антена 1 - гідроаоптимального режиму; кустична передавальна антена із широкою (40-60)° Фіг.3 - структурна схема гідролокатора боковохарактеристикою направленості в одній площині го режиму із ЛЧМ-зондувальним імпульсом; та вузькою (1-2)° характеристикою направленості в Фіг.4 - принцип дії гідролокатора бокового іншій площині, орієнтованими униз, у напрямку огляду із ЛЧМ-зондувальним імпульсом; дна. Фіг.5 - матрична структура блока пам'яті при Комутатор прийому-передачі 2 - електронний оптимальному прийомі ЛЧМ-сигналу гідролокатопристрій, що забезпечує передачу з виходу перером бокового огляду; давального тракту в акустичну антену потужного Фіг.6 - структурна схема пропонованого гідрозондувального сигналу в режимі випромінювання локатора бокового огляду; та ехосигналу донної реверберації з виходу акустичної антени на вхід приймального тракту опти 7 90238 8 мального прийому в режимі прийому. Як правило, тимального прийому 6, формувача ЛЧМ-сигналу 4, комутатор прийому-передачі реалізується із викопристрою зчитування спектральних складових з ристанням пари інверсно включених силових діомаксимальною амплітудою 7, додаткового блока дів. пам'яті 8, пристрій обробки інформації 9 і пристрій Передавальний тракт 3 містить передкінцеві відображення інформації 10. З виходу формувача та кінцеві каскади підсилення зондувальних імпуЛЧМ-сигналу 4 зондувальний імпульс у вигляді льсів. імпульсів із частотною модуляцією несучої частоти Формувач ЛЧМ сигналу 4 формує зондувальнадходить на вхід передавального тракту 3 і друний імпульс у вигляді імпульсів із частотною модугий вхід приймального тракту оптимального приляцією несучої частоти. йому 6. Підсилений попотужності сигнал надхоПриймальний тракт оптимального прийому 6 дить через комутатор прийому-передачі 2 на вхід виконує завдання багатоканального корелятора. гідроакустичної приймально-передавальної антени Блок пам'яті приймального тракту оптимально1 і випромінюється у водне середовище. Відбитий го прийому 6 забезпечує запам'ятовування амплівід морського дна ехосигнал надходить на вхід туд спектральних складових донної реверберації приймально-передавальної антени 1 і через комувід ділянок дна по похилій дальності, які використатор прийому-передачі 2 подається на перший товуються далі в пристрої інформації для одервхід приймального тракту оптимального прийому жання за допомогою операції згортки огинаючої 6, що забезпечує оптимальну кореляційну обробку сигналу донної реверберації. огинаючої донної реверберації. Далі сигнал надПристрій зчитування спектральних складових ходить на вхід пристрою зчитування спектральних із максимальною амплітудою 7 - цифровий багатоскладових з максимальною амплітудою 7 і вхід канальний пристрій, що забезпечує зчитування пристрою обробки інформації 9, у пристрої зчитуспектральних складових із максимальною амплівання спектральних складових з максимальною тудою. амплітудою 7 відбувається виділення зі спектра Додатковий блок пам'яті 8 являє собою електревербераційного сигналу спектральних складоронно-цифровий пристрій, що забезпечує запам'явих сигналу з максимальною амплітудою, (відповітовування частот спектральних складових донної дних частоті власного резонансу донного об'єкта). реверберації з максимальною амплітудою. З виходу пристрою зчитування спектральних склаПристрій обробки інформації 9 виконує коредових з максимальною амплітудою 7 сигнал надляційну та статистичну обробку інформації прийнходить на додатковий блок пам'яті оперативної ятих сигналів. пам'яті 8, що забезпечує запам'ятовування частот Пристрій відображення інформації 10 являє спектральних складових із максимальною амплісобою кольоровий відеотермінал (дисплей). тудою. З виходу блока додаткової пам'яті 8 сигнал Пристрій керування 5 формує й видає синхронадходить на пристрій статистичної обробки інфонізуючі та керуючі команди в передавальний тракт, рмації 9. Далі сформований сигнал надходить на приймальний тракт оптимального прийому, форвхід пристрою відображення інформації 10, де мувач ЛЧМ-сигналу, блок додаткової пам'яті, привідбувається обробка й відображення гідроакустистрій обробки інформації та пристрій відображенчної інформації, у тому числі спектральної харакня інформації. теристики дна та донних об'єктів. Гідролокатор бокового огляду, що заявляєтьПропонований гідролокатор вигідно відрізняся, працює в такий спосіб: пристрій керування 5 ється від прототипу тим, що дозволяє оцінити й формує керуючі команди й подає їх на входи певідобразити спектральні властивості сигналів донредавального тракту 3, приймального тракту опної реверберації. 9 90238 10 11 90238 12 13 Комп’ютерна верстка О. Гапоненко 90238 Підписне 14 Тираж 26 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601