Методы и системы повышения безопасности плавания на основе гидроакустических навигационных приборов с линейной базой направленных приемников

Методы и системы повышения безопасности плавания на основе гидроакустических навигационных приборов с линейной базой направленных приемников

Автор: Завьялов, Виктор Валентинович

Шифр специальности: 05.22.19

Научная степень: Докторская

Год защиты: 2006

Место защиты: Владивосток

Количество страниц: 344 с. ил.

Артикул: 3312778

Автор: Завьялов, Виктор Валентинович

Стоимость: 250 руб.

Методы и системы повышения безопасности плавания на основе гидроакустических навигационных приборов с линейной базой направленных приемников  Методы и системы повышения безопасности плавания на основе гидроакустических навигационных приборов с линейной базой направленных приемников 

Введение
1 Анализ современных проблем обеспечения безопасности плавания с использованием гидроакустических навигационных приборов.
1.1 Анализ проблем автономных навигационных систем . .
1.1.1 Сравнительный анализ основных техникоэксплуатационных характеристик доплеровских гидроакустических лагов и лагов с
1.1.2 Корреляционные системы измерения скорости.
1.1.2.1 Измерители скорости, работающие по прямым оценкам корреляционных функций
1.1.2.2 Анализ основных погрешностей корреляционных способов измерения скорости судна
1.1.2.3 Анализ возможности использования косвенных оценок корреляционных функций для измерения скорости
1.1.3 Интерполяционные системы измерения скорости.
1.2 Анализ моделей неровностей отражающих поверхностей. .
1.3 Обоснование необходимости формирования декоррелирован
ных случайных процессов.
1.4 Выводы по первой главе
2 Разработка моделей, классификация основных подсистем гидроакустической навигационной системы и их погрешностей
2.1 Разработка модели гидроакустической навигационной системы
с ЛБНП
2.1.1 Разработка информационнофизической модели системы. . .
2.1.2 Информационнофизическая модель лага с ЛБНП.
2.1.3 Уточнение математической модели эхосигналов лага с ЛБНП
2.2 Классификация гидроакустических навигационных систем с
2.3 Классификация погрешностей корреляционных гидроакустических лагов и методов их уменьшения.
2.3.1 Классификация погрешностей корреляционных гидроакустических лагов.
2.3.2 Классификация методов уменьшения погрешностей лагов . .
2.4 Выводы по второй главе.
3 Обоснование характеристик подсистемы приемоизлучающего тракта.
3.1 Виды эхосигналов и коэффициенты взаимной корреляции эхосигналов при различных режимах излучения.
3.1.1 Основные требования, предъявляемые к приемоизлучающему тракту.
3.1.2 Непрерывный режим излучения
3.1.3 Импульсный режим излучения с характером модуляции типа меандр
3.1.4 Режим излучения с импульсно фазокодовой модуляцией излучаемого сигнала.
3.2 Корреляционные и спектральные характеристики эхосигналов корреляционных лагов
3.2.1 Характеристики эхосигналов разработанных лагов.
3.2.2 Экспериментальные исследования статистических
характеристик эхосигналов лага 8АЬШ.
3.3 Обоснование режимов излучения и метода расчета антенной системы лагов с линейной базой направленных приемников
3.3.1 Виды излучения
3.3.2 Метод расчета антенной системы
3.3.3 Зона устойчивости работы корреляторов при импульсном и
квазинепрерывном режимах излучения
3.4 Выводы по третьей главе.
4 Разработка подсистемы вычислительных устройств корреляционных лагов
4.1 Варианты построения вычислительных устройств корреляционных лагов с использованием прямых методов оценок корреляционных функций.
4.2 Разработка методов измерения скорости, на основе использования функций средних модулей разностей.
4.2.1 Теоретическое обоснование методов.
4.2.2 Разработка структурных схем вычислительных устройств лагов.
4.3 Погрешности корреляционных измерителей скорости.
4.3.1 Флюктуационные погрешности
4.3.2 Оценка флюктуационных погрешностей лагов, построенных
на основе функций средних модулей разностей.
4.3.3 Влияние характеристик отражающей поверхности
на погрешности корреляционного лага.
4.3.4 Влияние килевой качки на погрешности корреляционного гидроакустического лага.
4.3.5 Влияние рыскания судна на показания корреляционного лага
4.3.6 Погрешности корреляционного лага вследствие неидентично
сти амплитудных характеристик приемных каналов
4.4 Разработка новых типов корреляционных лагов.
4.5 Оценка эффективности корреляционных гидроакустических лагов.
4.6 Разработка схемы стабилизации флюктуационных погрешностей при изменении характеристик отражающей поверхности. .
4.7 Выводы по второй главе
5 Разработка алгоритмов и структурных схем подсистемы вычислительных устройств интерполяционных лагов.
5.1 Обоснование использования метода квадратичного интерполирования Эйткена, Ньютона
5.1.1 Теоретическое обоснование.
5.1.2 Структурная схема интерполяционного измерителя скорости.
5.2 Обоснование методов повышения точности измерения скорости
5.2.1 Обоснование использования п1 датчиков
5.2.2 Обоснование использования переменного интервала сканирования.
5.2.3 Структурная схема интерполяционного лага с переменным интервалом сканирования.
5.3 Разработка способа измерения скорости с одним датчиком и устройства для его осуществления
5.4 Оценка точности измерения скорости интерполяционными способами
5.4.1 Оценка точности способа измерения скорости с двумя датчиками при линейной интерполяции
5.4.2 Оценка точности способа измерения скорости с двумя датчиками при интерполяции второго порядка.
5.4.3 Оценка точности измерения скорости системы с одним датчиком
5.5 Выводы по пятой главе.
6 Разработка метода повышения эффективности стендовых испытаний лагов с линейной базой направленных приемников
6.1 Решение задачи инвариантности применения различных выражений для корреляционных функций эхосигналов.
6.2 Разработка физической модели процесса декорреляции эхосигналов лага с линейной базой направленных приемников при
движении судна с углом сноса
6.3 Разработка метода моделирования декоррелированных случайных процессов.
6.4 Моделирование декоррелированых случайных процессов для повышения эффективности стендовых испытаний.
6.5 Выводы по шестой главе
7 Разработка методов повышения безопасности плавания с использованием измерителей скорости с линейной базой направленных приемников.
7.1 Методы повышения информационных возможностей
7.2 Методы определения параметров движения судна при движении по криволинейной траектории.
7.3 Оценка точности определения элементов скоростного треугольника .
7.4 Определение угла дрейфа на основе интерполяционных способов измерения скорости
7.5 Выводы по седьмой главе.
8 Экспериментальная проверка гидроакустической навигационной системы.
8.1 Результаты испытаний некоторых типов гидроакустических лагов с линейной базой направленных приемников
8.1.1 Цель стендовых и морских испытаний
8.1.2 Программы и методики стендовых испытаний
8.1.3 Программы и методики морских испытаний
8.1.4 Результаты испытаний корреляционных лагов.
8.1.5 Результаты испытаний лагов, построенных на основе использования функций средних модулей разностей амплитуд огибающих
эхосигналов
8.1.5.1 Функциональная схема вычислительного устройства лага
модель 1
8.1.5.2 Результаты стендовых испытаний
8.1.5.3 Функциональная схема вычислительного устройства лага модель 2
8.1.5.4 Результаты стендовых испытаний
8.1.6 Результаты испытаний интерполяционного лага и эхолота. . .
8.1.6.1 Результаты имитационного моделирования работы интерполяционного лага.
8.1.6.2 Результаты стендовых испытаний эхолота и интерполяционного лага.
8.2 Машинное моделирование амплитуд эхосигналов лага с ЛБНП
8.3 Имитационное моделирование измерителей скорости с линейной базой направленных приемников, построенных на основе использования функций средних модулей разностей.
8.4 Имитационное моделирование схемы стабилизации флюктуационных погрешностей корреляционного лага.
8.5 Имитационное моделирование вычислительных устройств лагов при неидентичности амплитудных характеристик приемных каналов.
8.6 Выводы по восьмой главе.
Заключение
Список использованных источников


Основные теоретические положения подтверждены экспериментально при испытании макетных образцов ГАЛ с ЛБНП на стендах, в морских условиях на исследовательских судах и автономном необитаемом подводном аппарате, имитационном моделировании лагов. При разработке макетов и программ для ЭВМ использованы результаты теоретических исследований, изложенные в диссертационной работе. Материалы работы были доложены и одобрены на ежегодных научнотехнических конференциях НТК ДВВИМУ ДВГМА, МГУ им. Г. И. Невельского гг. НТК Наука и технический прогресс в рыбной промышленности в г. Владивостоке г. НТК Технические средства изучения и освоения океана в г. Севастополе г. Ленинграде г. НТК Проблемы научных исследований в области изучения и освоения океана в г. Владивостоке г. НТК в ТОВВМУ ТОВМИ им. С. О. Макарова, г. Владивосток гг. НТК Наука морскому образованию на рубеже веков г. Владивостоке, международной НТК Безопасность на море. Научнотехнические проблемы и человеческий фактор г. Проблемы транспорта Дальнего Востока г. Публикации. По результатам исследований опубликованы одна монография и работ, в том числе без соавторства, получено авторских свидетельств на изобретения в соавторстве общий объем опубликованных работ ,0 п. Структура и объем диссертации. Диссертация представлена на 4 листах машинописного текста и состоит из введения, восьми глав, заключения, списка использованных источников и трх приложений. Работа содержит 6 рисунков, таблиц и список использованных источников из 8 наименований. В настоящее время на судах устанавливается достаточно много типов и модификаций ДГАЛ. Их достоинства достаточно высокая точность измерения абсолютной скорости как на тихой воде, так и при качке судна, большой диапазон рабочих глубин, многочастотность излучения, что позволяет обеспечить адаптацию к изменяющимся условиям плавания изменения характера грунта, глубины под килем. Известны также корреляционные гидроакустические лаги, выпускаемые некоторыми зарубежными фирмами. Их достоинства аналогичны достоинствам ДГАЛ. Однако есть ряд ТЭХ по которым КГАЛ имеют существенные преимущества. Г Ях , 1. У , 1. КСИС. Анализ приведенных выражения 1. КГАЛ скорости не влияет изменение скорости распространения звука в воде, которое составляет 4 от средней величины скорости принятой мс 0, 0. Из приведенного выражения 1. В ДГАЛ с импульсным режимом излучения изменение скорости распространения звука определяется ее прямым измерением и коррекцией рабочей частоты излучения 0. В ДГАЛ , где излучающая антенна имеет вид фазированной решетки, изменение скорости распространения звука автоматически компенсируется изменением угла наклона характеристики направленности антенны 5. Это является значительным преимуществом данного ДГАЛ над лагами с отдельными гидроакустическими преобразователями. Таким образом, для исключения влияния изменения скорости распространения звука в воде применяется довольно сложная схема линии задержки гидроакустического сигнала, а также устройства измерения температуры и электронные устройства коррекции фазирования элементов гидроакустических преобразователей, что усложняет и повышает стоимость ДГАЛ в целом. При наличии углов наклона грунта уменьшается устойчивость работы ДГАЛ вследствие уменьшения коэффициента отражения звука от грунта по тому лучу, который направлен в сторону уклона. ХН и плоскостью поверхности грунта, который входит в выражение для флюктуационной погрешности доплеровского Г АЛ . Т время усреднения результатов измерений доплеровской частоты. Анализ выражений 1. КГАЛ отсутствует погрешность изза наклона грунта. Широкие ХН гидроакустических преобразователей и вертикальное излучение сигналов в КГАЛ позволяют уверенно поддерживать акустический контакт с отражающей поверхностью при значительных углах е наклона и при качке судна. Большая мощность излучаемых сигналов и узкие ХН гидроакустических преобразователей ДГАЛ требуют увеличения эффективной площади приемоизлучающих антенн и, как следствие, требуют установки антенных систем стационарно с прорезью в корпусе судна, что снижает показатель ремонтнопригодности.

Рекомендуемые диссертации данного раздела

28.06.2016

+ 100 бесплатных диссертаций

Дорогие друзья, в раздел "Бесплатные диссертации" добавлено 100 новых диссертаций. Желаем новых научных ...

15.02.2015

Добавлено 41611 диссертаций РГБ

В каталог сайта http://new-disser.ru добавлено новые диссертации РГБ 2013-2014 года. Желаем новых научных ...


Все новости

Время генерации: 0.257, запросов: 238