Многоцелевой эхолот-гидролокатор : решение задач съёмки рельефа, поиска и классификации в прибрежной зоне

• Автор: Колосов, Кирилл Владимирович
• Шифр специальности: 01.04.06
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2006
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 102 с. : ил.

Глава 1. Гидролокационные системы надводных кораблей

1Л Основные классы гидролокационных устройств

1.2 Базовые принципы обработки данных

1.3 Постановка задачи работы

Глава 2. Принципы проектирования многоцелевого эхолотагидролокатора. Особенности конструкции

2.1 Общие принципы проектирования изделия

2.2 Особенности конструкции антенного блока

2.3 Особенности конструкции электронного блока

Глава 3. Алгоритмы управления и обработки данных

3.1 Особенности алгоритма управления изделием

3.2 Алгоритмы обработки эхо-сигнала. Метод Прони

3.3 Алгоритмы постобработки
Глава 4. Технические характеристики многоцелевого эхолотагидролокатора
4.1 Исходные данные для расчётов и моделирования
4.2 Результаты моделирования
4.3 Режимы функционирования изделия
Глава 5. Результаты стендовых и натурных испытаний
5.1 Условия и методики проведения испытаний
5.2 Испытания изделия в гидробассейне
5.3 Натурные испытания. Съёмка рельефа
5.4 Натурные испытания. Поиск и классификация
5.5 Автокомпенсация систематических погрешностей
Заключение
Библиографический список

Бурное развитие электроники во второй половине XX века обусловило её определяющее влияние на все области науки и техники. В этом смысле, гидроакустика не является исключением. Если 30-50 лет назад функциональные возможности электрорадиоизделий (ЭРИ) во многом определяли облик гидроакустической аппаратуры в целом, то в настоящее время ситуация совершенно иная. На основе современных ЭРИ можно создавать компактные высоконадёжные многоканальные гидроакустические системы (ГАС) на основе фазированных антенных решёток, причём возможности ГАС лимитируются в основном конструктивными особенностями антенн, параметрами гидроакустических преобразователей, возможностями кабельной сети и другими факторами, не связанными с параметрами ЭРИ; могут быть реализованы практически любые алгоритмы управления и обработки данных, поскольку на несколько порядков выросли возможности вычислительных устройств [2, 3, 5,6].
На современном рынке гидролокационного оборудования надводных кораблей (НК) по-прежнему наиболее широко представлены традиционные устройства — однолучевые эхолоты различного назначения (ОЭ), многолучевые эхолоты (МЛЭ), гидролокаторы бокового обзора (ГБО). Такое разделение сложилось ещё в середине XX в., когда возможности электроники не позволяли создавать многофункциональные устройства с приемлемым соотношением цена/качество. Эта ситуация сохраняется и поныне, несмотря на то, что и ОЭ, и МЛЭ, и ГБО часто используются для решения одних и тех же задач (например, для съёмки рельефа морского дна) [8,27, 37].
ОЭ являются самыми недорогими из обозначенных типов устройств; поэтому они широко распространены и имеют высокий уровень продаж не только в России, но и за рубежом. Средняя цена импортного ОЭ в России составляет 300-400 тыс. руб. Цена МЛЭ и ГБО на порядок выше. По всей

видимости, этим и определяется их относительно слабое (по сравнению с ОЭ) распространение.
Основной круг задач, решаемых гидролокационным оборудованием НК, связан с прибрежной зоной (с глубинами до 500 м). Это поисковые, исследовательские, промерные, промысловые и другие задачи. Все перечисленные задачи сводятся к проблемам обнаружения, пеленгации и идентификации линии дна, а также различных объектов под водой [38, 43, 45]. Методы решения задач ОЭ, МЛЭ и ГБО различны. ОЭ определяет дистанцию до дна или подводного объекта вдоль одной оси (луча), как правило, ориентированной вертикально вниз. МЛЭ определяет дистанции вдоль множества лучей, расположенных равномерно в угловом секторе 90°-150°. Сектор ориентируют вниз и располагают в плоскости шпангоутов (поперёк направления движения НК). ГБО формирует светотеневую эхо-картину морского дна в секторе до 180°, за исключением подкилевой области [8].
В процессе своего развития в конце XX века возможности ОЭ, МЛЭ и ГБО значительно возросли и стали значительно пересекаться. Так, ОЭ объединяют в группы по 5-20 и более единиц и создают многоканальные эхолоты (МКЭ), МЛЭ оснащают функцией формирования светотеневой картины, современные ГБО обладают возможностью оценки направления на объект. Также нельзя не отметить стремление некоторых разработчиков к комплексированию, т.е. к совместному применению ОЭ, МЛЭ и ГБО в различных сочетаниях для решения определённых задач [40, 41, 42].
Анализируя функциональные возможности различных классов гидроакустических устройств, можно обнаружить значительный разрыв между сравнительно дешёвыми однолучевыми эхолотами и сложными системами на основе многолучевых эхолотов, т.е. в продукции ведущих производителей гидроакустического оборудования не представлен «средний класс» устройств, который в функциональном и ценовом плане занимал бы промежуточное положение между однолучевыми и многолучевыми эхолотами [36].

ГЛАВА 4. ТЕХНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ МНОГОЦЕЛЕВОГО ЭХОЛОТА-ГИДРОЛОКАТОРА
В настоящей главе изложены исходные данные для расчёта и прогнозирования основных технических характеристик изделия, методики расчёта и моделирования, а также результаты моделирования; приведено описание функционирования изделия в различных режимах.
4.1 Исходные данные для расчётов и моделирования
Технические характеристики МЭГ оценивались путём расчётов и моделирования на основе фактических значений параметров блоков изделия применительно к каждому режиму работы. Расчёты и моделирование проводились применительно к типовым (модельным) гидрологическим условиям: скорость звука 1500 м/с, солёность 35 промилле, донная поверхность — ровный илисто-песчаный грунт с коэффициентом обратного рассеяния минус 30 дБ, приведённая спектральная плотность внешних шумов в месте расположения антенны не превышает 0.02 Па/Гц|/2.
Такие условия являются типичными при моделировании работы гидроакустических комплексов надводных кораблей. Именно для таких условий рассчитываются паспортные характеристики устройств. Конечно, реальные условия могут быть и другими. Например, если судно при движении создаёт повышенные шумы, дальность действия изделия будет меньше; будут скорректированы и остальные параметры.