Методы обработки гидроакустических сигналов, принимаемых в зоне Френеля приемных и излучающих систем

• Автор: Колмогоров, Владимир Степанович
• Шифр специальности: 01.04.06
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2010
• Место защиты: Владивосток
• Количество страниц: 271 с. : ил.

Реферат
ЗОНА ФРЕНЕЛЯ, ИНТЕРФЕРЕНЦИЯ, КРИВИЗНА ФРОНТА ВОЛНЫ, ПОМЕХОУСТОЙЧИВОСТЬ, АНТЕННАЯ РЕШЕТКА, ФОРМИРОВАНИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ НАПРАВЛЕННОСТИ, ПАРАМЕТРИЧЕСКАЯ АНТЕННА, КОМПЕНСАЦИЯ ВИБРОАКУСТИЧЕСКОЙ ПОМЕХИ
Объект исследования: Методы обработки гидроакустических сигналов в зоне Френеля для гидроакустических средств подводных объектов.
Цель работы: Обосновать методы обработки гидроакустических сигналов, принимаемых в зоне Френеля приемных и излучающих систем в интересах повышения помехоустойчивости и пространственной разрешающей способности ГАС.
В диссертации рассмотрены методы обработки гидроакустических сигналов с целью освещения надводной и подводной обстановки, а также механизмы возникновения амплитудной модуляции сигнала повышенного уровня и эффекты, возникающие при гетеродинировании сигнала в высокочастотную область в многоэлементной цилиндрической антенне. Предложена модель возникновения амплитудной, модуляции при формировании реверберационной приемной параметрической антенны и рассмотрена возможность компенсации виброакустических помех в гидроакустических средствах кораблей на основе принципов адаптивной фильтрации; приведены результаты экспериментальной проверки разработанных методов и численного моделирования.

Содержание
Реферат

Обозначения и сокращения

Введение

Глава 1. Проблема обнаружения целей в зоне Френеля

1.1. Столкновения подводных лодок с морскими целями
1.2. Акустическое поле морского объекта в зоне Френеля
1.2.1. Модель шумоизлучения корабля
1.2.2. Акустическое поле излучателей простых форм
в зоне Френеля
1.2.3. Акустическое поле в морском волноводе
1.3. Отклик антенны на амплитудно-фазовое распределение акустического поля от морской цели
1.3.1. Расчет характеристик направленности антенны
при различном амплитудно-фазовом распределении по апертуре антенны
1.3.2. Отклик приемной антенны, расположенной в зоне Френеля цилиндрического излучателя
Выводы по 1 главе
Глава 2. Помехоустойчивость ГАС и пространственно-временное
гидроакустическое поле
2.1. Повышение помехоустойчивости ГАС за счет пространственной фильтрации сигнала
2.2. Помехоустойчивость ГАС, как представление пространственно-корреляционных связей сигнала и помехи
2.3. Спектральные представления пространственно-временного

2.4. Корреляционные свойства помех
2.5. Взаимные корреляционные свойства гидроакустических сигналов
2.6. Результаты экспериментальных исследований пространственных взаимных корреляционных свойств гидроакустических сигналов
2.7. Принцип оптимизации пространственного фильтра
Выводы по 2 главе
Глава 3. Анализ результатов экспериментальных исследований физических явлений, возникающих при излучении ВЧ сигнала в зоне Френеля пространственно развернутых антенных решеток
3.1. Принципы гетеродинной обработки сигнала при гетеро-динировании его в электронном тракте ГАС
3.2. Численное моделирование отклика многоэлементной цилиндрической антенны
3.3. Анализ результатов экспериментальных исследований в
морских условиях
3.3.1. Общая методика экспериментальных исследований
3.3.2. Возможность повышения индекса амплитудной модуляции при гетеродинировании сигнала
3.3.3. Проверка электронной аппаратуры макетов
3.3.4. Экспериментальные исследования отклика макета многоканальной цилиндрической антенны в натурных условиях
3.3.5. Экспериментальные исследования отклика многоэлементной цилиндрической антенны в морских условиях.
3.4. Компенсация электрических наводок при гетеродинной обработке сигнала
3.5. Формирование отклика линейной эквидистантной антенны..
3.6. Взаимодействие НЧ и ВЧ сигналов в одноканальной части ГАС

преобразования Фурье преобразуется в весовую функцию и выражениям (1.6)
- (1.8) будут соответствовать:
Мц(со) =
Ап ■ со Д

А, ь(а>) =
Ті ■ 2 к /=
А1Ь-а>м

' I Л

ґ 2пп ґ 2 7ГП / 2пп
■8 со -
1 Т1 ) 1 Т, ) Ті )
Г -2яг 6=

г 2 пп~ ■5 ^ 2 ппТ ( 2 ппЛ
■5 со
1 т ) 1 т J 1 т )
(1.6)
(1.7)
Л .тМ N . , . +а>
' 2пп' Г 2 лп 2лп'
'$1 ■8 со
1 Т1 ) 1 т, ) 1 Ті )
(1.8)
Ті'2л'ь I
Анализ выражений (1.6) - (1.8) показывает, что спектры сигналов, заданных различными источниками и контурами, будут сдвинуты по времени в зависимости от коэффициента е~‘оп, где т - сдвиг прихода сигналов.
То есть в точку наблюдения сигналы от различных участков корпуса корабля будут приходить с различной фазой. При этом, как показано в [14], с учетом свойства обратного преобразования Фурье после некоторых преобразований получим импульсную характеристику механической системы:
КГ)--

Ал-У .
■Є 2т • БШ
1 4т т
ыЬг -г+р
(1.9)

ср = - агсБіп
4т ? г
Как видно из выражения (1.9), импульсная характеристика механической системы зависит от массы т, механического сопротивления г и гибкости са системы. Экспоненциальный множитель в выражении (1.9) имеет смысл коэффициента затухания, который определяет её добротность.