RU2154842C1 - Способ обнаружения и идентификации подводной цели - Google Patents
Способ обнаружения и идентификации подводной цели Download PDFInfo
- Publication number
- RU2154842C1 RU2154842C1 RU99121731/09A RU99121731A RU2154842C1 RU 2154842 C1 RU2154842 C1 RU 2154842C1 RU 99121731/09 A RU99121731/09 A RU 99121731/09A RU 99121731 A RU99121731 A RU 99121731A RU 2154842 C1 RU2154842 C1 RU 2154842C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- target
- laser beam
- underwater
- modulated
- water
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
- G06V—IMAGE OR VIDEO RECOGNITION OR UNDERSTANDING
- G06V10/00—Arrangements for image or video recognition or understanding
- G06V10/20—Image preprocessing
- G06V10/255—Detecting or recognising potential candidate objects based on visual cues, e.g. shapes
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Multimedia (AREA)
- Theoretical Computer Science (AREA)
- Measurement Of Velocity Or Position Using Acoustic Or Ultrasonic Waves (AREA)
Abstract
Изобретение относится к области гидроакустики и может быть использовано для обнаружения и идентификации слабошумящей подводной цели в охраняемой акватории. Существо способа заключается в том, что с летательного аппарата водную поверхность охраняемой акватории облучают модулированным лазерным лучом в диапазоне длин волн (9-11) мкм. Это излучение полностью поглощается поверхностными слоями воды. При этом место облучения становится источником модуляции акустических волн, детектируемых на надводном плавсредстве. При появлении цели в области распространения модулированных акустических волн, последние отражаются от нее. Это позволяет зафиксировать присутствие цели в охраняемой акватории. Для уточнения координат цели с летательного аппарата производят облучение места предполагаемого расположения цели с помощью модулированного лазерного луча в диапазоне длин волн (0,6-1,1) мкм. Излучение этих длин волн глубоко проникает в толщу воды. Затем производят перемещение (сканирование) этого лазерного луча до момента его попадания на поверхность цели. При этом происходит нагрев поверхности цели и место нагрева становится источником модулированных акустических волн, достигающих гидроакустического приемника плавсредства. Это позволяет точно определить пространственные координаты цели. Наконец, с надводного плавсредства на ходовую часть цели направляют лазерный луч с полой сердцевиной. При этом в воде формируется искусственный звукопроводный канал, по которому акустический сигнал с ходовой части цели достигает гидроакустического приемника, расположенного в сердцевине лазерного луча. По полученным сигналам бортовой компьютер надводного плавсредства определяет координаты и проводит идентификацию цели. Технический результат заключается в повышении точности определения пространственных координат цели и уменьшении вероятности ошибки при идентификации цели. 2 з.п.ф-лы, 3 ил.
Description
Изобретение относится к области гидроакустики и может быть использовано для обнаружения и идентификации слабошумящей подводной цели в охраняемой акватории.
Известен способ обнаружения подводной цели, заключающийся в сбрасывании специального взрывного заряда с летательного аппарата в охраняемую акваторию и прием эхо сигналов от цели с помощью гидроакустического приемника, расположенного на буе, и передачи их на летательный аппарат по радиоканалу [1].
Недостатком известного способа является невозможность с его помощью определить координаты цели и проводить ее идентификацию.
Известен способ обнаружения и идентификации подводной цели, заключающийся в облучении с летательного аппарата водной поверхности контролируемой акватории модулированным лазерным лучом в спектральном диапазоне длин волн (9-11) мкм и приеме модулированных акустических волн, отраженных от цели, гидроакустическим приемником, установленным на подводном плавсредстве, при последующей обработке информации с гидроакустического приемника бортовым компьютером, по результатам которой судят о пространственных координатах и технических характеристиках подводной цели [2].
Данный способ принят за прототип.
Недостатком прототипа являются большие погрешности в определении координат цели и вероятность ошибки при идентификации цели.
Техническим результатом, получаемым от внедрения изобретения, является повышение точности в определении пространственных координат цели и уменьшение вероятности ошибки при идентификации цели.
Данный технический результат достигают за счет того, что в известном способе обнаружения и идентификации подводной цели, заключающемся в облучении с летательного аппарата водной поверхности контролируемой акватории модулированным лазерным лучом в спектральном диапазоне длин волн (9-11) мкм и приеме модулированных акустических волн, отраженных от цели, гидроакустическим приемником, установленным на подводном плавсредстве, при последующей обработке информации с гидроакустического приемника бортовым компьютером, по результатам которой судят о пространственных координатах и технических характеристиках подводной цели, дополнительно с летательного аппарата облучают место предполагаемого расположения цели модулированным лазерным лучом в спектральном диапазоне длин волн (0,6-1,1) мкм, затем проводят угловые отклонения дополнительного лазерного луча до момента приема гидроакустическим приемником модулированных акустических волн, возбуждаемых поверхностью цели в месте ее облучения дополнительным лазерным лучом, после чего проводят обработку принятого сигнала бортовым компьютером и уточнение координат цели, затем с подводного плавсредства в уточненное место расположения цели направляют лазерный луч с полой сердцевиной от лазерной установки, работающей в импульсном режиме в спектральном диапазоне (0,6-1,1) мкм, затем проводят угловые отклонения дополнительного лазерного луча до момента приема гидроакустическим приемником модулированных акустических волн, возбуждаемых поверхностью цели в месте ее облучения дополнительным лазерным лучом, после чего проводят обработку принятого сигнала бортовым компьютером и уточнение координат цели, затем с надводного плавсредства в уточненное место расположения цели направляют лазерный луч с полой сердцевиной от лазерной установки, работающей в импульсном режиме в спектральном диапазоне (0,6-1,1) мкм, осуществляют перемещение этого лазерного луча по поверхности цели до момента появления на входе гидроакустического приемника, расположенного в полой сердцевине лазерного луча акустического сигнала, соответствующего работе ходовой части подводной цели и по данному сигналу после его обработки проводят идентификацию цели.
Кроме того, с летательного аппарата в место предполагаемого расположения подводной цели сбрасывают один или несколько радиофицированных буев положительной плавучести с гидроакустическими приемниками.
При этом частота повторения импульсов для лазерного луча с полой сердцевиной задается более 1 Гц.
Изобретение поясняется чертежом, на фиг. 1 которого представлена схема реализации способа, на фиг. 2,3 - диаграммы, показывающие формирование в воде звукопроводного канала для идентификации цели.
Для реализации способа имеется подводное плавсредство 1 с палубным летательным аппаратом, например, вертолетом 2 (фиг. 1). Вертолет 2 снабжен двумя лазерными установками, обозначенными на фиг.1 под позицией 3. Одна из лазерных установок включает в себя лазер на углекислом газе, работающий на длине волны 10,6 мкм, другие лазеры на неодиме и рубине, работающие в режиме свободной генерации импульсов, соответственно на длинах волн 1,06 мкм и 0,69 мкм. Лазерные установки также включают в себя модуляторы и средства пространственного перемещения лазерных лучей по водной поверхности 4.
Надводное плавсредство 1 также содержит лазерную установку 5 для формирования лазерного луча с полой сердцевиной. Такая установка может быть выполнена, например, на основе нескольких лазеров на неодиме или рубине, выходы активных элементов 6 у которых расположены по кругу, как показано на фиг. 2. При этом в середине круга устанавливают гидрофон 7.
Система обнаружения цели 8 может также включать в себя буй 9 положительной плавучести с гидроакустическим приемником 10 (гидрофоном), сбрасываемым, например, с вертолета 2 в заданную область контролируемой морской акватории 11.
Электронные блоки надводного плавсредства 1 вертолета 2 и буя 9 связаны между собой по радиоканалу с помощью радиоантенн 12, 13, 14.
Способ обнаружения и идентификации подводной цели реализуется следующим образом.
С надводного плавсредства 1 к месту предполагаемого нахождения подводной цели 8 взлетает вертолет 2. Достигнув заданного места акватории, на вертолете 2 включается лазерная установка на углекислом газе. При этом вся лазерная энергия луча 15 на длине волны 10,6 мкм поглощается поверхностными слоями воды толщиной несколько мкм [3]. Нагретое поверхностное пятно 16 становится источником акустических волн 17 (пунктирные линии), которые при наличии цели 8 отражаются от нее и принимаются гидроакустическими приемниками 7, 10.
Зная закон модуляции лазерного излучения, (а значит и акустических волн 17), полезный сигнал без труда выделяется на фоне морских шумов. А по временному признаку выделяется сигнал, отраженный от цели 8 от прямого акустического сигнала, распространяющегося от нагретого пятна 16.
Вся информация, поступающая по радиоканалу от гидрофона 10, с буя 9 и вертолета 2 на плавсредство 1, а также информация, принимаемая гидроакустическим приемником 7, обрабатывается на бортовом компьютере (на чертеже не показан), который выдает ориентировочные координаты цели 8.
После получения по радиоканалу этих координат, вертолет 3 достигает заданной области акватории 11. Оператор на вертолете 3 включает лазерную установку на неодиме или рубине (в зависимости от глубины расположения цели 8).
Лазерный луч 18 на этих длинах волн способен проникать в воде на глубины сотни метров [4] . Если лазерный луч 18 встречает на своем пути цель 8, он нагревает ее поверхность и гидроакустические приемники 7,10 зафиксируют на входе появление модулированных акустических волн на частоте модуляции излучения дополнительного лазера на вертолете 2. Если цель не зафиксирована, то осуществляется пространственное перемещение луча 18 до момента нахождения цели 8.
Законы модуляции лазерного излучения на различных длинах волн могут быть как одинаковыми, так и различными. При различных законах модуляции удобно определять глубину цели 8, при одинаковых - ее скорость. Бортовой компьютер на надводном плавсредстве 1 выдает уточненное место расположения цели 8.
После чего в место расположения цели 8 направляется лазерный луч 19 с полой сердцевиной, сформированный несколькими лазерными активными элементами 6.
Распределение энергии по сечению такого луча 19 показано на фиг. 3, сверху. Там же под позицией 4 показано расположение водной поверхности относительно гидроакустического приемника 7. Таким образом, лазерный луч 19 с полой сердцевиной проходит гидроакустический приемник 7 не задевая его.
Такой лазерный луч позволяет сформировать в водной среде искусственный звукопроводный канал, однако лишь для относительно высоких частот звуковых колебаний (порядка кГц), длина волны которых сравнима с поперечными размерами звукопроводного канала (порядка 1 м).
"Время жизни" искусственного звукопроводного канала в воде несколько секунд [3,4], поэтому для его непрерывного возобновления частоту повторения лазерных импульсов от лазерной установки 5 целесообразно иметь более 1 Гц.
Под действием лазерного луча с полой сердцевиной поверхность цели 8 также будет нагреваться, что вызовет распространение акустических волн от места нагрева, в частности их высокочастотной составляющей, по звукопроводному каналу 19. При угловом перемещении (сканировании) лазерного луча с полой сердцевиной перемещается и положение звукопроводного канала 19. В момент облучения лазерным лучом с полой сердцевиной ходовой части 20 подводной цели 8 на гидроакустический приемник 7 надводного плавсредства 1 будут поступать характерные гидроакустические сигналы, по параметрам которых бортовой компьютер плавсредства произведет идентификацию подводной цели 8.
Таким образом, предложенным способом дважды происходит уточнение пространственных координат цели по сравнению с прототипом и ее надежная идентификация по техническим характеристикам ходовой части. Что позволяет достичь поставленный технический результат.
Источники информации
1. Урик Р. Дж. Основы гидроакустики. - Л.: Судостроение, 1978, с. 26, 27.
1. Урик Р. Дж. Основы гидроакустики. - Л.: Судостроение, 1978, с. 26, 27.
2. Патент США N 5646907, кл. 367-93 (G 01 S 15/00), 1997 - прототип.
3. А.М.Трохан, В.А.Белогольский Ю.Н.Власов. Доклады АН СССР, 1971, 196, N5, с. 1069-1071.
4. Ю. Н. Власов и др. Теплофизика высоких температур, 1972, 10, N 5, 1135-1137.
Claims (3)
1. Способ обнаружения и идентификации подводной цели, заключающийся в облучении с летательного аппарата водной поверхности контролируемой акватории модулированным лазерным лучом в спектральном диапазоне длин волн 9 - 11 мкм и приеме модулированных акустических волн, отраженных от цели, гидроакустическим приемником, установленном на надводном плавсредстве, при последующей обработке информации с гидроакустического приемника бортовым компьютером, по результатам которой судят о пространственных координатах и технических характеристиках подводной цели, отличающийся тем, что дополнительно с летательного аппарата облучают место предполагаемого расположения цели модулированным лазерным лучом в спектральном диапазоне длин волн 0,6 - 1,1 мкм, затем проводят угловые отклонения дополнительного лазерного луча до момента приема гидроакустическим приемником модулированных акустических волн, возбуждаемых поверхностью цели в месте ее облучения дополнительным лазерным лучом, после чего проводит обработку принятого сигнала бортовым компьютером и уточнения координат цели, затем с надводного плавсредства в уточненное место расположения цели направляют лазерный луч с полой сердцевиной от лазерной установки, работающей в режиме повторяющихся импульсов в спектральном диапазоне 0,6 - 1,1 мкм, осуществляют перемещение этого лазерного луча по поверхности цели до момента появления на входе гидроакустического приемника, расположенного в полой сердцевине лазерного луча, акустического сигнала, соответствующего работе ходовой части подводной цели, и по данному сигналу после его обработки проводят идентификацию цели.
2. Способ по п.1, отличающийся тем, что с летательного аппарата в место предполагаемого расположения подводной цели сбрасывается один или несколько радиофицированных буев с положительной плавучестью с гидроакустическими приемниками.
3. Способ по п.1, отличающийся тем, что частота повторения импульсов для лазерного луча с полой сердцевиной задается более 1 Гц.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU99121731/09A RU2154842C1 (ru) | 1999-10-14 | 1999-10-14 | Способ обнаружения и идентификации подводной цели |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU99121731/09A RU2154842C1 (ru) | 1999-10-14 | 1999-10-14 | Способ обнаружения и идентификации подводной цели |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2154842C1 true RU2154842C1 (ru) | 2000-08-20 |
Family
ID=20225881
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU99121731/09A RU2154842C1 (ru) | 1999-10-14 | 1999-10-14 | Способ обнаружения и идентификации подводной цели |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2154842C1 (ru) |
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN100405391C (zh) * | 2005-10-14 | 2008-07-23 | 北京海鑫科金高科技股份有限公司 | 一种活体指掌纹采集方法 |
CN105204027A (zh) * | 2015-09-23 | 2015-12-30 | 中国长江三峡集团公司 | 一种坝区船闸船底安全检查*** |
CN109425862A (zh) * | 2017-08-25 | 2019-03-05 | 美钻能源科技(上海)有限公司 | 一种水面及水下活动目标监测装置 |
CN112926383A (zh) * | 2021-01-08 | 2021-06-08 | 浙江大学 | 一种基于水下激光图像的目标自动识别*** |
CN113420668A (zh) * | 2021-06-21 | 2021-09-21 | 西北工业大学 | 一种基于二维多尺度排列熵的水下目标识别方法 |
-
1999
- 1999-10-14 RU RU99121731/09A patent/RU2154842C1/ru not_active IP Right Cessation
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
Урик Р.ДЖ. Основы гидроакустики. - Л.: Судостроение, 1978, с. 26-27. * |
Cited By (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN100405391C (zh) * | 2005-10-14 | 2008-07-23 | 北京海鑫科金高科技股份有限公司 | 一种活体指掌纹采集方法 |
CN105204027A (zh) * | 2015-09-23 | 2015-12-30 | 中国长江三峡集团公司 | 一种坝区船闸船底安全检查*** |
CN109425862A (zh) * | 2017-08-25 | 2019-03-05 | 美钻能源科技(上海)有限公司 | 一种水面及水下活动目标监测装置 |
CN112926383A (zh) * | 2021-01-08 | 2021-06-08 | 浙江大学 | 一种基于水下激光图像的目标自动识别*** |
CN112926383B (zh) * | 2021-01-08 | 2023-03-03 | 浙江大学 | 一种基于水下激光图像的目标自动识别*** |
CN113420668A (zh) * | 2021-06-21 | 2021-09-21 | 西北工业大学 | 一种基于二维多尺度排列熵的水下目标识别方法 |
CN113420668B (zh) * | 2021-06-21 | 2024-01-12 | 西北工业大学 | 一种基于二维多尺度排列熵的水下目标识别方法 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US8228760B2 (en) | Airborne laser-acoustic mine detection system | |
US4991149A (en) | Underwater object detection system | |
US5646907A (en) | Method and system for detecting objects at or below the water's surface | |
JPH07229963A (ja) | 航跡の検出方法 | |
US10203403B2 (en) | Low-cost underwater acoustic system for real-time three-dimensional imaging | |
CN109861762B (zh) | 一种基于声-光的跨介质隐蔽通信***和方法 | |
CN112684482B (zh) | 一种基于海洋无人平台的水下目标探测***及方法 | |
JP6883700B2 (ja) | 水中音響欺瞞システムおよび水中音響欺瞞方法 | |
CN109507683A (zh) | 机载浅水水深的激光探测方法及装置 | |
CN113466869A (zh) | 一种基于激光致声的水下目标探测方法 | |
RU2154842C1 (ru) | Способ обнаружения и идентификации подводной цели | |
EP3171200B1 (en) | Low-cost underwater acoustic system for real-time three-dimensional imaging | |
KR20090009726A (ko) | 음향 방출 목표물의 거리 및 위치를 수동적으로 결정하기위한 방법 및 소나 시스템 | |
KR102234484B1 (ko) | 소나 시스템 및 소나 시스템을 이용한 탐지 방법 | |
RU2740158C1 (ru) | Способ гидролокационного обнаружения высокоскоростного малоразмерного объекта | |
US7679999B2 (en) | Marine acoustic sensor assembly | |
RU2125278C1 (ru) | Способ измерения расстояния до контролируемого объекта (его варианты) | |
RU2342681C2 (ru) | Способ обеспечения безопасности мореплавания судов с большой осадкой и водоизмещением | |
RU2154841C1 (ru) | Способ обнаружения подводной цели в охраняемой акватории | |
RU2150123C1 (ru) | Способ обнаружения вторжения подводного объекта в контролируемую область натурного водоема | |
RU2176401C1 (ru) | Способ обнаружения и локации подводной цели на охраняемой морской акватории | |
US6215732B1 (en) | Expendable device for measurement of sound velocity profile | |
RU2167500C1 (ru) | Способ измерения параметров шумности плавсредства с помощью лазерного гидрофона | |
JP2001221846A (ja) | 艦被探知回避システム | |
CN215297708U (zh) | 一种高指向性激光致声水下目标探测*** |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20041015 |