×
27.07.2013
216.012.5ab8

СИСТЕМА ПАРАМЕТРИЧЕСКОЙ ГИДРОЛОКАЦИИ С ФУНКЦИЕЙ ПОЛУЧЕНИЯ АКУСТИЧЕСКОГО ИЗОБРАЖЕНИЯ ЦЕЛЕЙ

Вид РИД

Изобретение

Юридическая информация Свернуть Развернуть
Краткое описание РИД Свернуть Развернуть
Аннотация: Использование: изобретение относится к области гидролокации и предназначено для обнаружения подводных целей и получения их акустического изображения. Сущность: в предложенной системе параметрической гидролокации излучение низкочастотных зондирующих сигналов формируют путем нелинейного преобразования частот в воде от излучателя, создающего сектор облучения, а прием отраженных от подводных целей зондирующих сигналов ведут на приемник низкочастотных сигналов и на приемник исходных высокочастотных сигналов. Определение местоположения обнаруженной цели и параметров ее движения в пределах сектора облучения, а также формирование акустического изображения обнаруженного объекта осуществляется в электронном комплексе обработки данных (ЭК) по углам и временам прихода отраженных от цели зондирующих сигналов, соответственно на приемник низкочастотных сигналов и приемник исходных высокочастотных сигналов, относительно момента излучения зондирующего сигнала с учетом скорости звука в воде и известного положения излучателя и приемников. ЭК состоит из соединенных между собой блоков излучения, приема сигналов и представления на экране монитора параметров обнаруженных целей (местоположение, скорость движения), траекторий их движения в охраняемой зоне и акустического изображения обнаруженного объекта. Технический результат: увеличение дальности обнаружения подводных целей и получение акустического изображения обнаруженного объекта. 2 з.п. ф-лы, 2 ил.
Реферат Свернуть Развернуть

Изобретение относится к области гидролокации и предназначено для обнаружения подводных целей в водной среде и получения их акустического изображения.

Предложенная система гидролокации может быть использована при охране береговых объектов или судов на стоянке со стороны водной среды, контроле подводной обстановки и состояния подводных сооружений, входов в бухты и порты, мостов, каналов, акваторий гидро и атомных станций. Основное назначение системы - обнаружение, сопровождение обнаруженных объектов в водной среде и их идентификация за счет получения акустического изображения обнаруженных объектов в водной среде, где оптические методы не эффективны.

Известны технические решения предназначенных для этих целей гидролокаторов-звуковизоров [1], которые обнаруживают объекты в воде и получают их акустическое изображение. Недостатком известных гидролокаторов-звуковизоров являются ограничения по дальности обнаружения целей, обусловленные применением в этих приборах высокочастотного акустического излучения. Обычно это работа на частотах в сотни кГц. На столь высоких частотах зона действия прибора, особенно в мелководных прибрежных областях, ограничена расстояниями, не превышающими 20-40 м, что обусловлено значительным поглощением энергии звука в воде на высоких частотах. В результате использование таких устройств встречает затруднения, например в системах охраны, где требуется предварительное обнаружение нарушителя на дальних расстояниях, приемлемых для принятия необходимых мер противодействия.

Поскольку указанные потери энергии звука резко возрастают с частотой, одним из известных методов их уменьшения является снижение частоты зондирующего сигнала, однако при этом сложно обеспечить необходимую четкость акустического изображения.

Задача, на решение которой направлено предложенное изобретение, заключается в создании системы гидролокации с простой реализацией и расширенной зоной действия, в которой компенсируется этот недостаток гидролокатора-звуковизора, проявляющийся при необходимости предварительного дальнего обнаружения и сопровождения целей в воде, а затем получения на сравнительно близких расстояниях акустического изображения обнаруженного объекта.

Для решения поставленной задачи предложена система параметрической гидролокации, включающая продольное звуковое зондирование водной толщи и прием отраженных от цели зондирующих сигналов [2]. При этом для дальнего обнаружения целей в воде используют совместное излучение двух исходных высокочастотных сигналов с разными частотами, например 400 и 450 кГц, для получения за счет нелинейного преобразования частот в воде низкочастотного сигнала излучения разностной частоты, в нашем случае 50 кГц, а для получения акустического изображения обнаруженных в воде объектов на сравнительно близких расстояниях от излучателя используют исходные высокочастотные сигналы.

Предпосылкой возможности осуществления системы являются известные физические процессы, сопровождающие распространение в воде акустических колебаний, используемых в активной гидролокации, в частности их быстрое затухание с расстоянием. Поэтому использование низкочастотной составляющей зондирующих сигналов позволяет регистрировать более высокие уровни отраженных от цели сигналов или, что эквивалентно, обнаруживать цели на больших расстояниях от зоны наблюдения, а использование исходных высокочастотных составляющих зондирующих сигналов для получения акустического изображения обнаруженных объектов позволяет обеспечить необходимую четкость изображения.

Сущность заявленной системы гидролокации целей поясняется рисунками:

фиг.1 - взаимное расположение излучателя и низкочастотного и высокочастотного приемников гидролокатора;

фиг.2 - оценка эффективности высокочастотной и низкочастотной составляющих зондирующего сигнала параметрического гидролокатора при излучении.

Состав и взаимное расположение излучателя и приемников гидролокатора показано на фиг.1, вид сверху, где 1 - излучатель исходных высокочастотных зондирующих акустических сигналов и образованных из них за счет нелинейного преобразования частот в воде низкочастотных зондирующих сигналов, создающий сектор облучения, выделенный штриховыми линиями на рисунке, 2 - приемник отраженных от цели низкочастотных зондирующих сигналов, 3 - приемник отраженных от цели исходных высокочастотных зондирующих сигналов, 4 - электронный комплекс обработки данных (ЭК), 5 - удаленная цель, например пловец-нарушитель, находящаяся в охраняемой зоне. ЭК состоит из соединенных между собой блоков излучения, приема сигналов и представления на экране монитора параметров обнаруженных целей (местоположение, скорость движения), траекторий их движения в охраняемой зоне и акустическое изображения обнаруженного объекта.

Система контролирует две зоны в пространстве перед излучателем - дальнюю зону, облучаемую низкочастотной составляющей зондирующего сигнала, и сравнительно близкую к излучателю зону, облучаемую исходными высокочастотными составляющими зондирующего сигнала.

При этом определение местоположения объекта, обнаруженного в дальней области, определяется в ЭК по временам и направлениям прихода на низкочастотный приемник гидролокатора отраженных от объекта зондирующих сигналов относительно момента излучения зондирующего сигнала с учетом скорости звука в воде и известного положения излучателя и приемника на дне. В свою очередь указанная последовательная обработка сигналов в ЭК позволяет сопровождать обнаруженный объект в зоне облучения, определять и отображать на экране монитора его траекторию и скорость движения.

В свою очередь, по мере приближения обнаруженного объекта к месту излучения попадание его в зону облучения исходными высокочастотными составляющими зондирующего сигнала позволяет формировать в ЭК акустическое изображение объекта по углам и временам прихода на высокочастотный приемник гидролокатора отраженных от объекта зондирующих сигналов относительно момента излучения зондирующего сигнала с учетом скорости звука в воде.

Преимуществом предлагаемой системы по сравнению с обычными гидролокационными средствами является совмещение в одном приборе нескольких взаимно дополняющих функций, распределенных во времени и пространстве - дальнего обнаружения объектов, их непрерывного сопровождения вплоть до возможности их идентификации на сравнительно близких расстояниях и, в итоге, получения акустического изображения обнаруженного объекта на расстояниях приемлемых для принятия необходимых мер противодействия. Практическое же воплощения предложенной системы параметрической гидролокации достаточно просто в изготовлении и мало по стоимости, поскольку увеличение функций достигается введением в известный параметрический гидролокатор относительно простого по конструкции и изготовлению приемника высокочастотных сигналов, формирующего акустическое изображение обнаруженного объекта с использованием известных принципов [1].

Каждый из признаков, включенных в формулу изобретения, необходим, а все вместе они достаточны для достижения поставленной цели, то есть в формулу изобретения включены существенные признаки.

Предложенная система параметрической гидролокации теоретически и экспериментально обоснована.

Считаем, что при нелинейном преобразовании частот в воде интенсивность низкочастотного зондирующего сигнала I уменьшается по сравнению с интенсивностью исходных высокочастотных составляющих Io примерно в 4000 раз. Учтем также потери низкочастотного зондирующего сигнала и исходных высокочастотных составляющих, связанные с затуханием звука при распространении в воде, вызванные поглощением энергии звука в водной среде.

Сравним обе составляющие зондирующего сигнала параметрического гидролокатора, высокочастотную и низкочастотную, при их распространении на расстояние r от излучателя. Обозначая отношение Io к I через , с учетом потерь можно записать:

,

где βo и β - коэффициенты затухания звука в водном среде, соответственно для высоких и низких частот,

Результаты расчета в зависимости от r представлены на фиг.2. Здесь при расчетах использованы значения βo для частот 400-450 кГц и β для разностной частоты 50 кГц, соответственно 140 и 13 дБ/км. Видно, что на малых расстояниях, менее 140 м, энергия высокочастотной составляющей превосходит энергию низкочастотной составляющей, что позволяет ее использовать для получения акустического изображения при подходе объекта на близкое расстояние. На больших расстояниях энергия низкочастотной составляющей превосходит энергию высокочастотной составляющей, что позволяет ей преодолевать значительные расстояния в воде и обнаруживать объекты на дальних подступах.

Техническим результатом настоящего изобретения является увеличение дальности обнаружения подводных целей с последующим получением акустического изображения обнаруженного объекта, достигаемое относительно простыми и недорогими средствами.

Литература

1. Грегуш П. Звуковидение. - М.: Мир, 1982.

2. Зарембо Л.К. Тимошенко В.И. Нелинейная акустика. М.: МГУ, 1984, 104 с.


СИСТЕМА ПАРАМЕТРИЧЕСКОЙ ГИДРОЛОКАЦИИ С ФУНКЦИЕЙ ПОЛУЧЕНИЯ АКУСТИЧЕСКОГО ИЗОБРАЖЕНИЯ ЦЕЛЕЙ
СИСТЕМА ПАРАМЕТРИЧЕСКОЙ ГИДРОЛОКАЦИИ С ФУНКЦИЕЙ ПОЛУЧЕНИЯ АКУСТИЧЕСКОГО ИЗОБРАЖЕНИЯ ЦЕЛЕЙ
Источник поступления информации: Роспатент

Показаны записи 71-80 из 692.
27.04.2016
№216.015.39c1

Бронезащита

Изобретение относится к области вооружений и военной техники, в частности к броневым конструкциям, которые могут быть применены в индивидуальных и транспортных средствах для защиты от воздействия пуль стрелкового оружия и высокоэнергетических осколков поля боя, а также в атомной и других...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002582463
Дата охранного документа: 27.04.2016
27.08.2016
№216.015.5129

Датчик углового положения

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и может быть использовано в системах контроля и управления подвижными объектами, а также в приборах охранной сигнализации. Датчик углового положения содержит полый сферический корпус, частично заполненный жидкостью, внутри которого...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002596034
Дата охранного документа: 27.08.2016
27.08.2016
№216.015.512d

Устройство охлаждения активного элемента твердотельного лазера

Устройство охлаждения активного элемента твердотельного лазера содержит активный элемент, расположенный в оболочке из оптически прозрачного теплопроводного материала, и металлические ламели, контактирующие с внешней стороной оболочки. Между активным элементом и оболочкой размещена оптически...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002596030
Дата охранного документа: 27.08.2016
27.08.2016
№216.015.513c

Лазерный детонатор

Изобретение относится к средствам взрывания, а именно к лазерным детонаторам. Содержит установленные в корпусе соосно источник излучения, оптический подпор и заряд ВВ. Последний выполнен в виде инициирующей и выходной навесок и снабжен градиентной оптической линзой, расположенной между...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002596171
Дата охранного документа: 27.08.2016
27.08.2016
№216.015.517d

Устройство для определения аэродинамических нагрузок, действующих на оперение модели

Изобретение относится к экспериментальной аэродинамике. Устройство содержит модель объекта, установленную на хвостовой державке, закрепленной в стойке аэродинамической трубы, и измерительное весовое устройство, соединяющее державку с испытываемой моделью. Измерительное весовое устройство...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002596038
Дата охранного документа: 27.08.2016
27.08.2016
№216.015.51ad

Несущая рама излучателя твердотельного лазера с диодной накачкой

Изобретение относится к механическим приспособлениям, используемым в квантовой электронике, а именно к несущим элементам конструкции твердотельных лазеров с диодной накачкой, и может быть использовано при создании лазерных и прочих оптических приборов и систем с большим числом оптических...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002596037
Дата охранного документа: 27.08.2016
10.08.2016
№216.015.537d

Способ лазерной сварки соединения труба - трубная доска

Изобретение относится к способу лазерной сварки соединений труба - трубная доска. Предварительно перед сваркой осуществляют сборку соединений труба - трубная доска с зазором меньше 0,2 мм. Предварительно устанавливают фокальную плоскость лазерного луча относительно свариваемой поверхности...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002593883
Дата охранного документа: 10.08.2016
10.08.2016
№216.015.5485

Кольцевая щелевая антенна

Изобретение относится к антенной технике. Кольцевая щелевая антенна содержит коаксиально расположенные полые металлические внешний и внутренний цилиндры, проводящее кольцо, первый и второй коаксиальные соединители, первую и вторую точки питания, первый и второй проводящие штыри. Проводящее...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002593422
Дата охранного документа: 10.08.2016
10.08.2016
№216.015.54c4

Способ получения информации о входном оптическом сигнале, основанный на преобразовании моделированных оптических сигналов с помощью гетеродинного фотоприемного устройства, и устройство для его реализации

Изобретение относится к области оптических измерений и касается способа и устройства для получения информации о входном оптическом сигнале. Способ основан на преобразовании модулированных оптических сигналов с помощью гетеродинного фотоприемного устройства и заключается в том, что модулируют...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002593429
Дата охранного документа: 10.08.2016
12.01.2017
№217.015.5c94

Способ определения динамического коэффициента внешнего трения

Использование: механические испытания материалов, в частности определение динамического коэффициента внешнего трения. Для определения динамического коэффициента внешнего трения используются два образца, нижний из которых закрепляют на платформе, способной поворачиваться относительно...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002589955
Дата охранного документа: 10.07.2016
Показаны записи 71-80 из 252.
27.04.2016
№216.015.39c1

Бронезащита

Изобретение относится к области вооружений и военной техники, в частности к броневым конструкциям, которые могут быть применены в индивидуальных и транспортных средствах для защиты от воздействия пуль стрелкового оружия и высокоэнергетических осколков поля боя, а также в атомной и других...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002582463
Дата охранного документа: 27.04.2016
27.08.2016
№216.015.5129

Датчик углового положения

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и может быть использовано в системах контроля и управления подвижными объектами, а также в приборах охранной сигнализации. Датчик углового положения содержит полый сферический корпус, частично заполненный жидкостью, внутри которого...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002596034
Дата охранного документа: 27.08.2016
27.08.2016
№216.015.512d

Устройство охлаждения активного элемента твердотельного лазера

Устройство охлаждения активного элемента твердотельного лазера содержит активный элемент, расположенный в оболочке из оптически прозрачного теплопроводного материала, и металлические ламели, контактирующие с внешней стороной оболочки. Между активным элементом и оболочкой размещена оптически...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002596030
Дата охранного документа: 27.08.2016
27.08.2016
№216.015.513c

Лазерный детонатор

Изобретение относится к средствам взрывания, а именно к лазерным детонаторам. Содержит установленные в корпусе соосно источник излучения, оптический подпор и заряд ВВ. Последний выполнен в виде инициирующей и выходной навесок и снабжен градиентной оптической линзой, расположенной между...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002596171
Дата охранного документа: 27.08.2016
27.08.2016
№216.015.517d

Устройство для определения аэродинамических нагрузок, действующих на оперение модели

Изобретение относится к экспериментальной аэродинамике. Устройство содержит модель объекта, установленную на хвостовой державке, закрепленной в стойке аэродинамической трубы, и измерительное весовое устройство, соединяющее державку с испытываемой моделью. Измерительное весовое устройство...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002596038
Дата охранного документа: 27.08.2016
27.08.2016
№216.015.51ad

Несущая рама излучателя твердотельного лазера с диодной накачкой

Изобретение относится к механическим приспособлениям, используемым в квантовой электронике, а именно к несущим элементам конструкции твердотельных лазеров с диодной накачкой, и может быть использовано при создании лазерных и прочих оптических приборов и систем с большим числом оптических...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002596037
Дата охранного документа: 27.08.2016
10.08.2016
№216.015.537d

Способ лазерной сварки соединения труба - трубная доска

Изобретение относится к способу лазерной сварки соединений труба - трубная доска. Предварительно перед сваркой осуществляют сборку соединений труба - трубная доска с зазором меньше 0,2 мм. Предварительно устанавливают фокальную плоскость лазерного луча относительно свариваемой поверхности...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002593883
Дата охранного документа: 10.08.2016
10.08.2016
№216.015.5485

Кольцевая щелевая антенна

Изобретение относится к антенной технике. Кольцевая щелевая антенна содержит коаксиально расположенные полые металлические внешний и внутренний цилиндры, проводящее кольцо, первый и второй коаксиальные соединители, первую и вторую точки питания, первый и второй проводящие штыри. Проводящее...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002593422
Дата охранного документа: 10.08.2016
10.08.2016
№216.015.54c4

Способ получения информации о входном оптическом сигнале, основанный на преобразовании моделированных оптических сигналов с помощью гетеродинного фотоприемного устройства, и устройство для его реализации

Изобретение относится к области оптических измерений и касается способа и устройства для получения информации о входном оптическом сигнале. Способ основан на преобразовании модулированных оптических сигналов с помощью гетеродинного фотоприемного устройства и заключается в том, что модулируют...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002593429
Дата охранного документа: 10.08.2016
12.01.2017
№217.015.5c94

Способ определения динамического коэффициента внешнего трения

Использование: механические испытания материалов, в частности определение динамического коэффициента внешнего трения. Для определения динамического коэффициента внешнего трения используются два образца, нижний из которых закрепляют на платформе, способной поворачиваться относительно...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002589955
Дата охранного документа: 10.07.2016
+ добавить свой РИД