Российский фонд
фундаментальных
исследований

Физический факультет
МГУ им. М.В.Ломоносова
 

07.18 Активные и пассивные сонарные системы, алгоритмы обработки сигналов

 

Казначеев И.В., Кузнецов Г.Н., Кузькин В.М., Пересёлков С.А. «Интерферометрический метод обнаружения движущегося источника звука векторно-скалярным приемником» Акустический журнал, 64, № 1, с. 33-45 (2018)

Обсуждены условия, накладываемые на спектр излучаемого сигнала, при которых интерферометрический метод локализации движущегося источника звука в мелком море применим для векторно-скалярных приемников. Показано, что нормированная спектрограмма, представляющая собой двукратное преобразование Фурье интерференционной картины, идентична по всем четырем компонентам акустического поля и их комбинациям. Приведены результаты натурного эксперимента с применением векторно-скалярного приемника. Рассмотрена помехоустойчивость метода для различных компонент поля в случае изотропной помехи. DOI: 10.7868/S0320791918010100

Акустический журнал, 64, № 1, с. 33-45 (2018) | Рубрики: 07.02 07.18

 

Каевицер В.И., Кривцов А.П., Смольянинов И.В., Элбакидзе А.В. «Опыт проведения исследований дна и донных отложений арктических морей гидролокационными комплексами с ЛЧМ зондирующими сигналами» Известия Южного федерального университета. Технические науки, № 8, с. 6-16 (2017)

Для решения задач информатизации арктических районов, освоения месторождений углеводородов, обеспечения судоходства по Северному морскому пути, охраны государственных границ одним из важных направлений является создание отечественных средств освещения подводной обстановки, картографирования дна и донных отложений. Проявления глобального потепления в Арктике, в последние годы, привело к существенному улучшению ледовой обстановки и возможности проведения гидрографических работ с существенно меньшими затратами. Потребовалось создание отечественных гидролокационных систем для оборудования исследовательских судов. В статье рассмотрен опыт разработок в ФИРЭ им. В.А. Котельникова РАН гидролокационных комплексов, обладающих высокой энергетикой и помехозащищенностью при использовании сложных зондирующих сигналов (линейная частотная модуляция) и оптимальных методов обработки эхосигналов. Разработанный гидролокационный комплекс АГПС-200 был успешно применён для изучения и мониторинга морского дна при выполнении проекта “Поларнет” в сложных ледовых условиях Арктики. На основе полученного опыта для решения поставленной задачи разработан и создан экспериментальный образец малогабаритного гидролокационного комплекса АГПС-300 ”Кедр”. Комплекс совмещает в себе интерферометрический и амплитудный гидролокатор бокового обзора, высокочастотный промерный эхолот и низкочастотный профилограф с единым управляющим контроллером, одной регистрирующей вычислительной машиной. При этом зондирующие импульсы всех систем излучаются одновременно, что снижает влияние приборов друг на друга, обеспечивая электрическую и акустическую совместимость. Приведены примеры практического применения малогабаритного многофункционального гидролокационного комплекса нового поколения АГКПС 300 «Кедр» по трехмерному акустическому картированию морского дна в Баренцевом море при глубинах 200–300 метров. Обнаружен район с большим количеством выходов газа, маркируемых покмарками. Проведена научная интерпретация данных проявлений с точки зрения геологического и тектонического строения дна данного района. Подтверждена перспективность применения разработанного гидролокационного комплекса и программно-технических средств для обеспечения научных и инженерных исследований дна на шельфе, в том числе и арктических морей.

Известия Южного федерального университета. Технические науки, № 8, с. 6-16 (2017) | Рубрики: 07.14 07.18

 

Ширкаев А.В., Шкелев Е.И., Кочергин В.С. «Реализация на ПЛИС акустического измерителя временной задержки» Труды XXI научной конференции по радиофизике. Нижний Новгород, 15–22 мая 2017 г., с. 254-257 (2017)

Одной из важнейших задач в радио-, акусто- и гидроакустических локационных системах является повышение эффективности обработки сигналов, принимаемых в условиях непрерывно изменяющейся помеховой обстановке. В связи с этим приходится решать задачу выбора формы сигналов и, как следствие, подбирать соответствующие алгоритмы и способы их обработки. Как известно, более высокие характеристики таких систем позволяет получить применение сложных сигналов. Что касается алгоритмов и способов обработки, то предпочтение следует отдать цифровой обработке, обладающей более широкими функциональными возможностями. Но при этом возникает проблема реального времени, которую можно разрешить, если цифровую обработку выполнять аппаратными средствами. Сегодня к таким средствам относятся программируемые логические интегральные схемы (ПЛИС). Однако работу с программируемой логикой осложняет ограниченность доступных ресурсов ПЛИС и необходимость в рациональных способах представления данных с ориентацией на простые операции над ними. В локационных системах широко применяется когерентная и когерентно-импульсная обработка с применением фазоманипулированных по псевдослучайному закону сигналов. Альтернативой являются амплитудно-фазоманипулированные сигналы с псевдослучайной амплитудной манипуляцией

Труды XXI научной конференции по радиофизике. Нижний Новгород, 15–22 мая 2017 г., с. 254-257 (2017) | Рубрики: 07.18 07.20

 

Попов В.А., Селезнев И.А., Беркутов Р.Н. «Создание первых отечественных гидроакустических комплексов для атомных подводных лодок (1957–1967 гг.)» Морская радиоэлектроника, № 4, с. 58-63 (2017)

Рассматривается создание первых отечественных гидроакустических комплексов для новых проектов подводных лодок с ядерными энергетическими установками и вооруженных баллистическими и крылатыми ракетами. Такие ПЛ были спроектированы и построены в период второй послевоенной кораблестроительной программы (1956–1960 гг.). Требования по обеспечению новых проектов ПЛ гидроакустическими средствами подводного наблюдения и звукоподводной связи, эффективно работающими в океанских и дальних морских районах, обусловили открытие на предприятиях гидроакустической отрасли ряда НИОКР, в ходе которых были созданы опытные образцы гидроакустических комплексов «Рубин» и «Керчь». Вводятся в научный оборот новые исторические данные об инженерах и ученых, спроектировавших гидроакустическое вооружение ПЛ с существенно улучшенными ТТХ, обеспечившими стратегический паритет и оборону страны от морских носителей ядерного оружия потенциального противника.

Морская радиоэлектроника, № 4, с. 58-63 (2017) | Рубрика: 07.18

 

Пивнев П.П., Тарасов С.П., Воронин В.А. «К вопросу построения широкополосных гидроакустических антенн систем связи и наблюдения» Известия Южного федерального университета. Технические науки, № 8, с. 128-139 (2017)

Обсуждаются особенности построения широкополосных гидроакустических антенн средств подводного наблюдения и гидроакустической связи. Приведено несколько способов расширения полосы пропускания акустических преобразователей и антенн. Представлены результаты исследований, демонстрирующие возможность построения широкополосных антенных систем гидроакустических комплексов связи и наблюдения. Особое внимание уделено рассмотрению возможности построение широкополосных гидроакустических антенных систем, состоящих из разночастотных преобразователей, механически связанных по полю. Представлена 3D модель секторной гидроакустической антенны приема и передачи данных, состоящей из разночастотных преобразователей, механически связанных по полю. Для примера приведены расчеты импедансных характеристик таких антенн. Рассчитана частотная зависимость активной составляющей полного сопротивления антенны. Представлены рассчитанные частотные зависимости активной составляющей полного сопротивления антенны и каналов антенны при различных добротностях элементов антенны. Теоретические расчеты подтверждены экспериментально полученными частотными зависимостями активной составляющей полного сопротивления каналов макета и зависимостями активной составляющей полного сопротивления макета при параллельном соединении каналов. Представлены экспериментально измеренные чувствительности в режиме приема и в режиме излучения макета в диапазоне рабочих частот. Представлена геометрия задачи для расчета сектора антенны с расположенными по дуге элементами. Приведены результаты расчетов и экспериментальных исследований в гидроакустическом бассейне характеристики направленности дуговой антенной решетки. Сделан вывод, что, использование разночастотных преобразователей позволяет не только решить задачу построения широкополосных антенн систем передачи информации для подводного аппарата, но и обеспечить примерно одинаковую направленность антенны в широком диапазоне рабочих частот. В общем контексте рассмотрены характеристики широкополосных параметрических гидроакустических антенн, принцип действия которых основан на использовании эффекта нелинейного взаимодействия акустических волн. Приводятся результаты экспериментальных исследований амплитудно-частотных характеристик и характеристик направленности в диапазоне рабочих (разностных) частот широкополосных параметрических антенн. В качестве примера, предложено использование линейно-частотно-модулированных сигналов в широкополосных параметрических гидроакустических антеннах для создания сигнала с пространственно-частотной зависимостью.

Известия Южного федерального университета. Технические науки, № 8, с. 128-139 (2017) | Рубрики: 07.18 07.19

 

Маркович И.И., Завтур Е.Е. «Алгоритм определения координат целей разностно-дальномерным методом с учетом неточностей установки приемных гидроакустических антенн» Известия Южного федерального университета. Технические науки, № 8, с. 162-171 (2017)

На практике в пассивных гидроакустических системах для определения координат подводных и надводных объектов широкое распространение получил разностно-дальномерный метод (РДМ). Данный метод основан на использовании разностей расстояний от объекта до трех коллинеарных антенн с известными координатами. Для определения разности расстояний с помощью вычисления взаимно-корреляционных функций принятых шумоподобных сигналов измеряются временные задержки между поступлениями сигналов на каждую антенну. Существенным недостатком разностно-дальномерного метода является условие коллинеарного расположения трех приемных антенн с симметричной антенной базой, что представляет собой довольно трудную задачу при базах составляющих сотни метров. При несоблюдении этого требования погрешности определения координат цели значительно возрастают. В связи с этим практическую ценность для разработчиков гидроакустических систем представляет алгоритм, который позволяет рассчитать координаты цели для случая неколлинеарного расположения антенн с несимметричной антенной базой. В работе предложен алгоритм определения координат целей РДМ с учетом неточностей установки гидроакустических антенн и получены его аналитические соотношения. Подтверждена правильность приведенного алгоритма путем сведения произвольного расположения антенн к расположению на одной прямой, т.е. получение аналитическим способом из выведенных соотношений изложенного алгоритма известных выражений для классического РДМ определения координат целей. Использование предложенного алгоритма предполагает наличие априорных сведений о положении антенн, отсутствие взаимного перемещения антенной системы и цели, высокую точность измерения временных задержек, сигнал от цели и помеха являются некоррелированными стационарными случайными процессами. Однако при реализации рассматриваемого метода определения координат целей в пассивной гидролокации эти условия не всегда выполняются, и поэтому приходится учитывать факторы, связанные со средой распространения: профиль скорости звука, глубину и наклон дна, возможные многократные отражения сигналов от дна и поверхности мелкого моря, а также всегда существующую неопределенность точного положения антенн и некомпенсированный эффект Доплера, обусловленный движением цели.

Известия Южного федерального университета. Технические науки, № 8, с. 162-171 (2017) | Рубрики: 07.18 07.20