×
06.02.2020
220.017.ff26

Способ контроля маршрута движения автономного необитаемого подводного аппарата с возможностью съёма технической информации и устройство для его реализации

Вид РИД

Изобретение

Юридическая информация Свернуть Развернуть
Краткое описание РИД Свернуть Развернуть
Аннотация: Изобретение относится к области управления и контроля автономного необитаемого подводного аппарата, а именно к контролю маршрута движения автономного необитаемого подводного аппарата с возможностью съема технической информации. Техническим результатом является обеспечение возможности контроля заданного алгоритма АНПА функционирования для проверки правильности следования внесенного в память маршрута движения, оперативного получения информации о состоянии работы его систем, а в случае сбоя или отказа аппаратуры - для его поиска. Для этого производится взаимное и одновременное, по пространству и времени, облучение участка морской поверхности, в месте нахождения автономного подводного необитаемого аппарата, акустическими и электромагнитными волнами, где за счет акустических волн в запрограммированные интервалы времени (T1+Δt, Т2+Δt и т.д.), относительно заданных контрольных точек маршрута движения, в заранее соответствующих им координатах места, автономный подводный необитаемый аппарат обозначает свое место на поверхности и, при их временном модулировании, в течение каждого периода акустического воздействия, передает техническую информацию, а за счет облучения, приема и декодирования электромагнитных волн, отраженных от морской поверхности в месте (контрольной точке маршрута) движения АНПА, в этом же интервале времени, определяется наличие автономного необитаемого аппарата в заданной точке маршрута в соответствии с установленной программой движения, а за счет модуляции принимаемого радиосигнала в течение каждого периода акустического воздействия реализуется также прием технической информации от АНПА в течение времени Ti+Δt. 2 н.п. ф-лы, 3 ил.
Реферат Свернуть Развернуть

Предлагаемое изобретение относится к области специальной радиотехники и может быть использовано в системе управления и контроля автономного необитаемого подводного аппарата.

К автономным необитаемым подводным аппаратам (АНПА) относятся самоходные НПА с автономной системой энергообеспечения и, как правило, беспроводным каналом телеуправления и связи [Необитаемые подводные аппараты: состояние и общие тенденции развития. Электроника: наука, технология, бизнес 7/2009, с. 62].

Известно [Е.С. Лазарев. Пути совершенствования океанографических необитаемых подводных аппаратов. // Журнал Известия Южного федерального университета. Технические науки. 2010. с. 179], что основными направлениями совершенствования и развития АНПА являются: повышение их автономности за счет новейших источников энергии; совершенствование систем автономной навигации и каналов связи с целью получения информации в реальном времени и повышения степени управляемости аппарата.

С возрастанием степени автономности НПА и продолжительности рабочего цикла возникает необходимость контроля заданного алгоритма его функционирования для проверки правильности следования внесенного в память маршрута движения, оперативного получения информации о состоянии работы его систем, а в случае сбоя или отказа аппаратуры - для его поиска.

В качестве прототипов АНПА для предлагаемого изобретения рассмотрены аппараты повышенной автономности существующих робототехнических средств ЗАО «НПППТ «Океанос» - глайдеры типа IVER2, ТПА типа Н300Мк2. Эти средства наиболее близко отвечают требованиям самостоятельного, долговременного и скрытого мониторинга [Б.А. Гайкович, В.Ю. Занин, И.В. Кожемякин. Вопросы разработки морских робототехнических платформ на примере создания подводного аппарата типа «Глайдер». Конференция «перспективные системы и задачи управления». Морская робототехника. С. 153]. На этих аппаратах уже имеются станции цифровой радиосвязи, узел WiFi ближнего радиуса действия, 3G станции связи (используемой в отладочном режиме), модули гидроакустической связи (гидроакустический модем, с возможностью подводной навигации) и спутниковой связи.

В качестве устройства контроля и определения местоположения объектов взят прототип, описанный в следующем патенте [Патент РФ на изобретение №2561012 от 23.04.2014], где система содержит группировку расположенных на водной поверхности радиогидроакустических буев, связанных радиоканалами со станцией контроля и гидроакустическими каналами - с подводным объектом.

Каждый из буев группировки содержит приемник сигналов внешней навигационной системы, гидроакустическую аппаратуру, обеспечивающую возможность приема информационных гидроакустических сигналов, поступающих с подводного объекта, а также средства, обеспечивающие возможность определения задержек распространения принимаемых информационных гидроакустических сигналов, и средства радиосвязи со станцией контроля, обеспечивающие возможность передачи на нее данных об указанных задержках и данных о текущем местоположении буя.

Анализ использования двух прототипов [Б.А. Гайкович, В.Ю. Занин, И.В. Кожемякин. Вопросы разработки морских робототехнических платформ на примере создания подводного аппарата типа «Глайдер». Конференция «перспективные системы и задачи управления». Морская робототехника, с. 153; Патент РФ на изобретение №2561012 от 23.04.2014] в совокупности показал следующие недостатки:

1) построение такой системы для обеспечения контроля автономных аппаратов требует существенных материальных затрат и значительных временных ресурсов на оборудование района действия АНПА;

2) оборудование района такими средствами, как буи, снижает надежность и безопасность использования системы в целом, делая ее уязвимой перед внешними факторами;

3) значительное количество элементов системы увеличивает время, затраты и ресурсы на поддержание ее работоспособности или восстановление в случае повреждения;

4) использование различного излучающего радиопередающего оборудования вынуждает АНПА всплывать или держаться вблизи поверхности моря, увеличивая риск его повреждения проходящим надводным средством;

5) в случае выхода из строя балластного устройства, АНПА не сможет всплыть на поверхность или требуемую глубину, для вызова аварийной службы при использовании радиопередающего оборудование.

Указанные недостатки устраняются при построении такого устройства на основе известного [Ю.П. Дьяков, К.К. Ляпин, Н.И. Поздняков и др. Радиофизический метод зондирования гидроакустических полей. / Тезисы четырнадцатой Всесоюзной школы-семинара по статистической гидроакустике. - М: Акустический институт им. акад. Н.Н. Андреева АН СССР, 1986, с. 94-97; Патент РФ на изобретение №2257692 от 28.06.2005] способа радиолокационного считывания акустических вибраций водной поверхности, облучаемой гидроакустическими волнами. В этом способе (Фиг. 1) используется акустический излучатель, помещенный в точке А на подводном объекте, и облучаемый поверхность моря на частоте акустических волн Ωa. Приемоизлучатель электромагнитных волн (ЭМВ) на частоте ω, находится на мобильной или стационарной платформе (точка В). В общем виде, отраженный от поверхности моря, в области акустической вибрации, сигнал определяется в точке С, где он состоит из трех компонент: средней (СК) с частотой ω и двух комбинационных - верхней (ВКК) и нижней (НКК) с частотами соответственно ω+Ωa и ω-Ωa.

Полезная часть отраженного сигнала является ВКК, которая может быть записана в виде [Ю.П. Дьяков, К.К. Ляпин, Н.И. Поздняков и др. Радиофизический метод зондирования гидроакустических полей. / Тезисы четырнадцатой Всесоюзной школы-семинара по статистической гидроакустике. - М: Акустический институт им. акад. Н.Н. Андреева АН СССР, 1986]:

где:

К - волновое число ЭМВ;

Ка - волновое число акустических волн;

- напряженность поля, излучаемого с ЛА;

ω - круговая частота ЭМВ;

R0 - расстояние от ЛА до центра облучаемого участка;

Ra0 - расстояние от ПО до центра облучаемого участка;

r0 - расстояние от точки наблюдения до центра облучаемого участка;

М, N - коэффициенты, учитывающие векторные соотношения падающей и отраженной волн;

- орт направления падения акустической волны в текущую точку поверхности ξ(x,y,t),

q0 - орт направления падения ЭМВ;

х, z - орты координат;

ν - орт нормали к поверхности ξ(x,y,t),

- амплитуда вибрации поверхности воды,

ρca - акустический импеданс воды,

- амплитуда акустического давления,

Ωa - круговая частота акустических колебаний,

- единичный вектор поляризации падающей и рассеянной волны соответственно;

и - орты волновых векторов падающего и рассеянного электромагнитного поля;

- приращение расстояния до текущей точки на поверхности моря по сравнению с расстоянием до начала координат, которое помещено в середину освещаемой площадки;

- орт нормали к поверхности крупных волн;

, где - орт нормали к поверхности Σ (х, y, t)

Максимум отраженного электромагнитного поля ВКК наблюдается в направлении, определяемом условием (точка С совмещается с точкой В, Фиг. 1).

где λ и - длины волн ЭМ и акустической соответственно.

Целью предлагаемого изобретения, является реализация нового надежного и безопасного способа контроля маршрута движения АНПА с возможностью съема технической информации за счет взаимного и одновременного, по пространству и времени, облучения участка морской поверхности в месте нахождения АНПА, акустическими и электромагнитными волнами. За счет акустических волн в запрограммированные интервалы времени (T1+Δt, Т2+Δt и т.д.), относительно заданных контрольных точек маршрута движения, АНПА обозначает свое место на поверхности и, при их временном модулировании, в течение каждого периода акустического воздействия, передает техническую информацию через нее.

За счет облучения, приема и декодирования электромагнитных волн, отраженных от морской поверхности в месте (контрольной точке маршрута) движения АНПА, в этом же интервале времени (T1+Δt, Т2+Δt и т.д.), определяется наличие АНПА в соответствии с установленной программой движения, а за счет модуляции принимаемого радиосигнала в течение каждого периода акустического воздействия реализуется прием от него технической информации.

Для реализации предлагаемого способа контроля маршрута АНПА с возможностью съема технической информации предлагается устройство (Фиг. 2), состоящее из летательного или космического аппарата (1), оборудованного специальным радиолокационным устройством считывания акустических вибраций водной поверхности; АНПА (2), оборудованного акустической аппаратурой подсветки водной поверхности (Фиг. 3), в состав которой входит генераторный блок (2), блок управления (3) и акустический излучатель (1) с остронаправленной характеристикой излучения, ориентированной в направлении находящейся над ним поверхности воды.

Предложенный способ и устройство его реализующее, соответствует критерию существенные отличия, так как использование вышеописанного способа и технического решения в оборудовании АНПА вышеописанным комплектом аппаратуры, а также реализующего его устройства в известных существующих подводных аппаратах и устройствах их обеспечивающих или взаимодействующих с ними не обнаружено.


Способ контроля маршрута движения автономного необитаемого подводного аппарата с возможностью съёма технической информации и устройство для его реализации
Способ контроля маршрута движения автономного необитаемого подводного аппарата с возможностью съёма технической информации и устройство для его реализации
Способ контроля маршрута движения автономного необитаемого подводного аппарата с возможностью съёма технической информации и устройство для его реализации
Способ контроля маршрута движения автономного необитаемого подводного аппарата с возможностью съёма технической информации и устройство для его реализации
Источник поступления информации: Роспатент

Показаны записи 1-10 из 139.
20.01.2018
№218.016.10f5

Цифровой комплекс спутниковой системы связи

Изобретение относится к радиоэлектронным системам связи с использованием радиоизлучения при размещении станции в морском мобильном объекте и может быть использовано в качестве бортовой станции системы спутниковой связи. Технический результат – расширение функциональных возможностей на основе...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002633911
Дата охранного документа: 19.10.2017
10.05.2018
№218.016.4b39

Способ сплайн-фильтрации сигналов

Изобретение относится к области радиоэлектроники и гидроакустики, а именно к способам обнаружения, обработки сигнала при наличии помех. Изобретение заключается в реализации разработки оптимального метода обнаружения гидроакустического сигнала в условиях помех, описываемых нелинейными...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002651640
Дата охранного документа: 23.04.2018
10.05.2018
№218.016.4edf

Способ дистанционного минирования

Изобретение относится к способам поражения морских целей в отдаленных районах, в частности к способам применения морских мин, доставляемых в район минной постановки носителями-транспортировщиками и являющихся средствами дистанционного минирования. Задачей изобретения является разработка способа...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002652610
Дата охранного документа: 27.04.2018
16.06.2018
№218.016.62ec

Система для транспортировки объектов

Изобретение относится к водному транспорту и касается проводки объектов по внутренним водным путям. Предложена система для транспортировки объектов, содержащая транспортируемый объект, на корпусе которого смонтированы крепежные узлы, подъемные стропы, подъемно-транспортные понтоны, включающие...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002657618
Дата охранного документа: 14.06.2018
25.06.2018
№218.016.660b

Способ и устройство передачи дискретной информации для быстродвижущихся объектов

Изобретение относится к области специальной радиотехники и может быть использовано в цифровых системах связи для обмена информацией между быстродвижущимися объектами. Наличие доплеровского эффекта существенно снижает отношение сигнал/помеха на выходе системы, что особенно важно для...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002658649
Дата охранного документа: 22.06.2018
01.07.2018
№218.016.6932

Спасательное судно

Изобретение относится к области судостроения и касается вопросов создания судна, способного оказывать помощь личному составу аварийной подводной лодки (ПЛ), лежащей на грунте подо льдом. Спасательное судно с корпусом из материала ледового класса Arc9 включает в себя привязной спасательный...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002659317
Дата охранного документа: 29.06.2018
01.07.2018
№218.016.6967

Понтон для транспортировки объектов

Изобретение относится к понтонам, предназначенным для транспортировки объектов по внутренним водным путям, под мостами, эстакадами и мелководью. Понтон для транспортировки объектов содержит корпус, который разделен на балластные отсеки и воздушный ящик, системы затопления и осушения, кингстон с...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002659339
Дата охранного документа: 29.06.2018
01.07.2018
№218.016.69ae

Способ охраны подводного объекта

Способ охраны подводного объекта с применением подводного аппарата-охранителя (ПАО) заключается в подготовке ПАО к пуску путем проверки бортовой системы управления (БСУ), в которую вводят программу движения и задание. Осуществляют пуск ПАО с охраняемого объекта или носителя, включают БСУ в...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002659213
Дата охранного документа: 28.06.2018
08.07.2018
№218.016.6d56

Автокорреляционный демодулятор псевдослучайных сигналов с относительной фазовой модуляцией

Изобретение относится к технике телекоммуникаций и может быть применено для обработки дискретных сигналов с относительной фазовой модуляцией в системах с псевдослучайными сигналами в условиях организованных (преднамеренных) помех. Технический результат - повышение помехоустойчивости приема...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002660595
Дата охранного документа: 06.07.2018
08.07.2018
№218.016.6d63

Автокорреляционный демодулятор псевдослучайных сигналов с относительной фазовой модуляцией второго порядка

Изобретение относится к технике связи и может быть применено для обработки дискретных сигналов с относительной фазовой модуляцией второго порядка в системах с расширенным спектром (с псевдослучайными сигналами) при нестабильности несущей частоты и в условиях организованных (преднамеренных)...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002660594
Дата охранного документа: 06.07.2018
Показаны записи 1-3 из 3.
20.04.2016
№216.015.3415

Способ определения аномалий на морской поверхности неконтактным радиолокационным методом

Изобретение относится к области гидрофизики, в частности к дистанционному контролю гидрологических процессов взаимодействия ветрового волнения и внутренних волн. Достигаемый технический результат - преобразование текстурных признаков изображения в "шероховатость" пространственного волнения,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002582073
Дата охранного документа: 20.04.2016
20.05.2019
№219.017.5c48

Способ мониторинга электропроводимости морской среды в удаленном районе

Изобретение относится к области гидрофизики, в частности к постоянному дистанционному контролю гидрофизических параметров морской среды в районе работы удаленных от береговой черты нефтедобывающих платформ. Технический результат: возможность обнаружения утечки углеводородов в морскую среду при...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002687894
Дата охранного документа: 16.05.2019
25.12.2019
№219.017.f24a

Способ передачи информации от подводного объекта на летательный аппарат

Изобретение относится к области радиотехники и может быть использовано в радиолокационных и гидроакустических системах при организации комбинированных каналов связи в морских условиях. Достигаемый технический результат – увеличение времени сеанса связи между движущимся подводным объектом и...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002710026
Дата охранного документа: 24.12.2019
+ добавить свой РИД