Гидроакустический комплекс навигации подводного робота

• Автор: Матвиенко, Юрий Викторович
• Шифр специальности: 01.04.06
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2004
• Место защиты: Владивосток
• Количество страниц: 271 с. : ил.

ГЛАВА 1. АНАЛИЗ ОСНОВНЫХ МЕТОДОВ ОПРЕДЕЛЕНИЯ МЕСТОПОЛОЖЕНИЯ ИСТОЧНИКА НАВИГАЦИОННЫХ СИГНАЛОВ УЛЬТРАКОРОТКОБАЗИСНЫМИ СИСТЕМАМИ

1.1. Постановка задачи разработки гидроакустического навигационного комплекса

1.1.1. Опыт ИПМТ в разработке дальномерных навигационных систем

1.1.2. Задачи разработки ГАНС-УКБ

1.2. Амплитудные методы определения угломерной информации малогабаритными (ультракороткобазисными) антеннами

1.2.1. Линейная эквидистантная антенна

1.2.2. Круговая эквидистантная антенна

1.2.3. Потенциальная точность амплитудных пеленгаторов

1.3. Об измерении сдвига фаз между двумя тональными сигналами, искаженными шумом

1.4. Расчетные формулы фазового пеленгования в системах с антеннами простой конфигурации

1.4.1. Двухэлементный приемник

1.4.2. Четырехэлементный приемник
1.4.3. Шестиканальный фазовый пеленгатор
1.5. Способ пеленгования источника навигационных сигналов с использованием круговых дискретных антенн с большим числом элементов
1.5.1. Вывод расчетных формул и оценка погрешности УКБ-пеленгатора с круговой базой
1.5.2. Алгоритмы пеленгования для пеленгатора с круговой базой с учетом изменения угловой ориентации антенны
1.6. Выводы

ГЛАВА 2. СТАТИСТИЧЕСКАЯ ОБРАБОТКА ИНФОРМАЦИИ ГИДРОАКУСТИЧЕСКОЙ НАВИГАЦИОННОЙ СИСТЕМЫ С УЛЬТРАКОРОТКОЙ БАЗОЙ
2.1. Решение задачи пеленгования на основе статистических методов обработки
2.2. Уравнения пеленгования для многоэлементных антенн различной конфигурации
2.2.1. Линейная многоэлементная антенна
2.2.2. Антенна с произвольным числом элементов на круговой базе
2.2.3. Четырехэлементная антенна
2.2.4. Круговая антенна с дополнительным элементом в центре
2.2.5. Двухшкальная антенна
2.2.6. Выводы
2.3. Особенности обработки многочастотного навигационного сигнала
2.4. Конфигурация антенны и оценка потенциальной точности
2.4.1. Антенны с полуволновым расстоянием между элементами
2.4.2. Разреженные антенны
2.4.3. Выбор сектора обзора на основе фазирования антенны
2.5. Выводы
ГЛАВА 3. МЕТОДОЛОГИЯ ОЦЕНКИ ТОЧНОСТИ НАВИГАЦИОННЫХ СИСТЕМ С УЛЬТРАКОРОТКОЙ БАЗОЙ
3.1. Оценка систематической составляющей погрешности определения пеленга
3.1.1. Фазовая функция несовершенной многоэлементной приемной антенны
3.1.2. Разработка оборудования для метрологической аттестации приемных многоэлементных антенн
3.1.3. Экспериментальные исследования точности антенн в лабораторных условиях
3.2. Оценки точности широкополосного пеленгатора (исследование характеристик антенны для обработки многочастотного навигационного сигнала)

3.3. Экспериментальные исследования основных характеристик ультракороткобазисной навигационной системы в условиях мелкого моря
3.3.1. Методика аттестации системы методом сравнения с данными аттестованной навигационной системы (на примере ГАНС-ДБ)
3.3.2. Методика оценки точности угловых измерений по дальномерным данным
3.3.3. Метод градуировки ультракороткобазисной навигационной системы в натурных условиях с использованием опорного маяка-ответчика
3.3.4. Метрологическое обоснование градуировки ультракороткобазисной навигационной системы по данным ГАНС ДБ и GPS
3.4. Оценка метрологических характеристик ГАНС-УКБ в условиях глубокого моря
3.5. Выводы
ГЛАВА 4. МЕТОДЫ ПОСТРОЕНИЯ И РАЗРАБОТКА ОСНОВНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ ГИДРОАКУСТИЧЕСКОЙ СИСТЕМЫ СВЯЗИ ПОДВОДНОГО АППАРАТА
4.1. Общий подход к оценке основных параметров ГАСС для АНПА
4.1.1. Общие сведения
4.1.2. О структуре информационного символа
4.1.3. О синхронизации
4.1.4. О выборе импульса для оценки характеристик канала связи
4.1.5. Обработка блока данных
4.1.6. Численное моделир ование канала связи
4.2.0 разработке широкополосных пьезопреобразователей и антенн для ГАСС
4.2.1. Широкополосные цилиндрические пьезопреобразователи
4.2.2. Цилиндрические пьезопреобразователи с управляемыми характеристиками
4.2.3. Широкополосные пьезопреобразователи поршневого типа
4.2.4. Об электрическом согласовании пьезопреобразователей в широкой полосе частот

среднеквадратичная оценка измерений ßj,ß2, минимизирующая погрешность, имеет вид:
ß - (ßiD, cos2 ßj + ß2D2 sin2 ß2 ) / (D! sin2 ßI + D2 cos2 ß2 (1.23)
ö; = <+cr2-C2;
D2 +°1[(-(рх sin^ + C- COS0X)2 + B2 sin2 6X
где dg- погрешность измерения углов крена-дифферента. Погрешность определения пеленга erß определяется выражением:
Аналогичным образом можно записать оценки угла скольжения
yl = arcsinGj ;G, = {-<рх sinвх+Сcosвх)/k2b, у 2 = arccos G2;G2 = (А2 + В2) I klb.
Средневзвешенная оценка измерений УХ,У2, минимизирующая погрешность, записьшается в виде:
у = {ухСх cos2 ух +y2C2 sin2 Г2)/(С, sin2 ух +С2 cos2 У2). (1.25)
Cj = О-2 + сг2(Л2 + £2 cos2 (9Д
С, = {ст2 [A2 cos2 6^ + (.-Л sin ву sin вх + В cosву)2 +
-(-(^COS^ sinöj + ^sin^)2] + sin#* + С cos в x) +
+(A-Bsin6x + B-C)2]}/(A2 + B2).
Погрешность определения угла скольжения определяется выражением
<т2 = С] • С2 /(С, sin2 у + С2 cos2 у) ■ {klb)2. (1.26)
Поскольку подобная измерительная система является минимально избыточной, то оценки (1.16) являются предельно достижимыми и никакими резервами