RU2474793C1 - Method for parametric reception of waves of different physical nature in marine environment - Google Patents
Method for parametric reception of waves of different physical nature in marine environment Download PDFInfo
- Publication number
- RU2474793C1 RU2474793C1 RU2011124277/28A RU2011124277A RU2474793C1 RU 2474793 C1 RU2474793 C1 RU 2474793C1 RU 2011124277/28 A RU2011124277/28 A RU 2011124277/28A RU 2011124277 A RU2011124277 A RU 2011124277A RU 2474793 C1 RU2474793 C1 RU 2474793C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- parametric
- waves
- frequency
- transducers
- receiving
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Ultrasonic Waves (AREA)
- Measurement Of Velocity Or Position Using Acoustic Or Ultrasonic Waves (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к гидроакустике и может быть использовано в просветных приемоизлучающих системах дальнего измерения, комплексного мониторинга характеристик гидрофизических полей среды различной физической природы и их динамики, формируемых естественными и искусственными источниками, движущимися морскими, воздушными объектами и гидродинамическими возмущениями в диапазоне низких, инфранизких и дробных частот.The invention relates to hydroacoustics and can be used in transmissive transmissive long-distance measurement systems, for the integrated monitoring of the characteristics of hydrophysical fields of a medium of various physical nature and their dynamics formed by natural and artificial sources, moving sea, air objects and hydrodynamic disturbances in the low, infra-low and fractional frequencies range .
Известен способ параметрического приема акустической (упругой) волны в морской среде, включающий формирование вблизи приемника рабочей зоны нелинейного взаимодействия и параметрического преобразования волн накачки и измеряемых информационных посредством излучения в эту зону дополнительного сигнала. В основе способа заложена закономерность нелинейного взаимодействия и параметрического преобразования волн накачки с измеряемыми информационными (см. Б.К.Новиков, О.В.Руденко, В.И.Тимошенко Нелинейная гидроакустика. - Л.: Судостроение, 1981, с.7-12).A known method for the parametric reception of an acoustic (elastic) wave in a marine environment, including the formation of a non-linear interaction near the receiver and a parametric conversion of pump waves and measured information waves by radiation into this zone of an additional signal. The method is based on the regularity of nonlinear interaction and parametric conversion of pump waves with measured information waves (see B.K. Novikov, O.V. Rudenko, V.I. Timoshenko Non-linear hydroacoustics. - L .: Sudostroenie, 1981, p.7- 12).
Недостатками этого технического решения являются низкая чувствительность и малая дальность параметрического приема информационных сигналов (волн) различной физической природы в инфранизкочастотном и дробном диапазонах, а также практическая невозможность приема таких волн в морской среде, сформированных удаленными береговыми и/или прибрежными или надводными источниками.The disadvantages of this technical solution are the low sensitivity and the short range of the parametric reception of information signals (waves) of various physical nature in the infra-low-frequency and fractional ranges, as well as the practical impossibility of receiving such waves in the marine environment formed by remote coastal and / or coastal or surface sources.
Известен также способ параметрического приема волн различной физической природы в морской среде, включающий формирование в контролируемой зоне среды нелинейного взаимодействия и параметрического преобразования волн акустической накачки с измеряемыми информационными сигналами (см. RU №2158029, G10K 11/00, G10K 15/02, 1998 г.).There is also known a method for the parametric reception of waves of various physical nature in the marine environment, including the formation in the controlled area of the medium of nonlinear interaction and parametric conversion of acoustic pump waves with measured information signals (see RU No. 2158029, G10K 11/00, G10K 15/02, 1998 .).
Известное решение является способом приема упругой волны в морской воде, при этом рабочая зона параметрического приема (параметрическая антенна) формируется вблизи приемника. Нелинейные параметры этой зоны повышают с использованием дополнительных, более высокочастотных (чем принимаемый сигнал) волн иной физической природы (например, формированием газовых включений, температурными изменениями, вводом химических примесей или гидродинамическими возмущениями от управляемых взрывов). Модуляционные возмущения используются только для повышения параметра нелинейности среды в рабочей зоне параметрического приема. При этом изменение параметра нелинейности среды за счет непосредственного воздействия измеряемых волн в расчет не принимается. Кроме того, не определяются направления на источники излучений информационных волн (сигналов). В случае приема широкополосных информационных волн названного диапазона решение этой задачи усложняется дополнительно.The known solution is a method of receiving an elastic wave in sea water, while the working area of the parametric reception (parametric antenna) is formed near the receiver. Non-linear parameters of this zone are increased using additional, higher-frequency (than the received signal) waves of a different physical nature (for example, the formation of gas inclusions, temperature changes, the introduction of chemical impurities or hydrodynamic disturbances from guided explosions). Modulation disturbances are used only to increase the nonlinearity parameter of the medium in the working area of the parametric reception. In this case, a change in the nonlinearity parameter of the medium due to the direct influence of the measured waves is not taken into account. In addition, directions to radiation sources of information waves (signals) are not determined. In the case of receiving broadband information waves of the specified range, the solution to this problem is complicated further.
Таким образом, недостатками известного технического решения являются низкая чувствительность и, как следствие, ограниченная (единицы километров) дальность параметрического приема информационных сигналов (волн) различной физической природы в инфразвуковом и дробном (единицы-доли Герца) диапазонах частот, а также невозможность определения направлений (углов прихода волн) от источников широкополосного излучения рассматриваемого диапазона частот.Thus, the disadvantages of the known technical solution are the low sensitivity and, as a consequence, the limited (units of kilometers) range of the parametric reception of information signals (waves) of various physical nature in the infrasound and fractional (units-parts of Hertz) frequency ranges, as well as the inability to determine the directions ( angles of arrival of waves) from sources of broadband radiation in the considered frequency range.
Это обусловлено низким коэффициентом их нелинейного преобразования в рабочей зоне морской среды (основной вклад в эффективность преобразования высокочастотного сигнала в низкочастотные гармоники вносит, так называемый, нелинейный параметр воды Е, который, как правило, незначителен). Например, для дистиллированной воды Е=3,1 при температуре 0°С; 3,5 - при 20°С; 3,7 - при 40°С. Для морской воды при солености 35% в диапазоне температур 20-30°С величина Е равна 3,6. Экспериментальные работы, проведенные в открытом море, показали, что коэффициент нелинейности Е в широком диапазоне частот до глубин 300 м меняется незначительно и не превышает 4. Поэтому принципиально новых эффектов по сравнению с уже изученными в открытом океане на произвольных глубинах ожидать невозможно. Невозможно также и обычное определение направления на источники широкополосного излучения волн рассматриваемого диапазона. В этом случае необходимы дополнительные решения и операции при приеме и обработке принимаемых информационных сигналов.This is due to the low coefficient of their non-linear transformation in the working area of the marine environment (the main contribution to the efficiency of converting a high-frequency signal to low-frequency harmonics is made by the so-called non-linear parameter of water E, which, as a rule, is insignificant). For example, for distilled water, E = 3.1 at a temperature of 0 ° C; 3.5 - at 20 ° C; 3.7 - at 40 ° C. For sea water at a salinity of 35% in the temperature range of 20-30 ° C, the value of E is 3.6. Experimental work carried out in the open sea showed that the coefficient of nonlinearity E in a wide frequency range to depths of 300 m varies slightly and does not exceed 4. Therefore, fundamentally new effects cannot be expected compared to those already studied in the open ocean at arbitrary depths. The usual determination of the direction to the sources of broadband radiation of waves of the considered range is also impossible. In this case, additional decisions and operations are necessary when receiving and processing received information signals.
Задача, на решение которой направлено заявленное изобретение, выражается в увеличении дальности параметрического приема информационных волн различной физической природы в звуковом, инфразвуковом и дробном (единицы-доли Герца) диапазонах частот, при обеспечении возможности определения направлений (углов прихода) на источники их широкополосного излучения.The problem to which the claimed invention is directed is expressed in increasing the range of parametric reception of information waves of various physical nature in the sound, infrasound and fractional (unit-fraction of Hertz) frequency ranges, while providing the possibility of determining directions (angles of arrival) to sources of their broadband radiation.
Определение направления на источники излучения волн применяется в известных гидроакустических системах (гидролокаторах и шумопеленгаторах) (см. А.К.Новиков. Корреляционные измерения в корабельной гидроакустике. - Л.: Судостроение, 1971). В заявляемом изобретении корреляционный метод обработки сигналов отличается тем, что он в сочетании с узкополосным анализом спектра сигнала обеспечивает дополнительное измерение корреляционных функций параметрических составляющих боковых полос волн накачки принимаемых пространственно разнесенными приемниками, с последующим измерением функции их взаимной корреляции, по которой затем определяется направление на источники излучения.The determination of the direction of the sources of wave radiation is used in well-known sonar systems (sonar and noise finders) (see A.K. Novikov. Correlation measurements in ship sonar. - L .: Sudostroenie, 1971). In the claimed invention, the correlation method of signal processing differs in that it, in combination with narrow-band analysis of the signal spectrum, provides an additional measurement of the correlation functions of the parametric components of the side bands of the pump waves received by spatially separated receivers, followed by measurement of their cross-correlation function, which then determines the direction to the sources radiation.
Технический результат, получаемый при решении поставленной задачи, заключается в повышении общего эффекта нелинейного взаимодействия и параметрического преобразования волн в объеме протяженной рабочей зоны контролируемой среды. Это увеличивает протяженность и объем рабочей зоны пространственной параметрической системы контроля среды до десятков-сотен километров (т.е. позволяет сформировать протяженную пространственную параметрическую антенну соответствующей длины). Тем самым обеспечивается увеличение масштаба дальности параметрического приема информационных волн различной физической природы (до сотен километров) и расширение нижней границы их частотного диапазона до единиц-долей Герца. При этом возможность определения направления на источники широкополосного излучения достигается путем приема волн тремя разнесенными в горизонтальной плоскости преобразователями, с последующим измерением функции корреляции сигналов, принимаемых центральным и боковыми преобразователями, а затем функции их взаимной корреляции.The technical result obtained when solving the problem is to increase the overall effect of nonlinear interaction and parametric wave conversion in the volume of the extended working area of the controlled environment. This increases the length and volume of the working zone of the spatial parametric environmental monitoring system to tens to hundreds of kilometers (i.e., it allows the formation of an extended spatial parametric antenna of the appropriate length). This ensures an increase in the scale range of the parametric reception of information waves of various physical nature (up to hundreds of kilometers) and the expansion of the lower boundary of their frequency range to units-fractions of Hertz. In this case, the possibility of determining the direction to broadband radiation sources is achieved by receiving waves by three transducers spaced in the horizontal plane, followed by measuring the correlation function of the signals received by the central and side converters, and then the functions of their mutual correlation.
Для решения поставленной задачи способ параметрического приема волн различной физической природы в морской среде, включающий формирование в контролируемой среде зоны нелинейного взаимодействия и параметрического преобразования волн акустической накачки с измеряемыми информационными, отличается тем, что на контролируемом участке среды формируют, как минимум, три зоны нелинейного взаимодействия и используют их как просветные параметрические антенны, для чего излучающий и, как минимум, три приемных преобразователя измерительной гидроакустической системы размещают в горизонтальной плоскости пространства контролируемой среды, которую облучают низкочастотным акустическим излучением накачки, с формированием между излучающим и приемными преобразователями трех просветных параметрических антенн, при этом приемные преобразователи располагают в углах горизонтального треугольника так, что боковые преобразователи размещены в противоположных углах сектора приема информационных волн, а центральный размещен на его оси и расположен ближе к излучающему преобразователю, причем параметрически преобразованные волны накачки принимают названными приемными преобразователями, трехканально усиливают в полосе параметрического преобразования, переносят их частотно-временной масштаб в высокочастотную область, проводят узкополосный спектральный анализ, при котором выделяют из них параметрические составляющие боковых полос, по которым с учетом параметрического и частотно-временного преобразования волн накачки среды восстанавливают исходные характеристики информационных волн, кроме того, в выделенных параметрических составляющих измеряют корреляционные функции сигналов, принимаемых центральным и боковыми преобразователями, далее измеряют функцию их взаимной корреляции, по которой в моменты проявления максимумов и соответствующих им временных задержек определяют направления на источники широкополосных излучений. Кроме того, волны накачки формируют акустическими сигналами стабилизированной частоты в диапазоне десятки-сотни Герц.To solve this problem, the method of parametric reception of waves of various physical nature in the marine environment, including the formation of a non-linear interaction zone in a controlled medium and the parametric conversion of acoustic pump waves with measured information, is characterized in that at least three non-linear interaction zones are formed on a controlled section of the medium and use them as translucent parametric antennas, for which a radiating and, at least, three receiving transducers measuring hydra the acoustic system is placed in the horizontal plane of the space of the controlled medium, which is irradiated with low-frequency acoustic pump radiation, with the formation of three translucent parametric antennas between the emitting and receiving transducers, while the receiving transducers are placed in the corners of a horizontal triangle so that the side transducers are placed in opposite corners of the information receiving sector waves, and the central one is located on its axis and is located closer to the radiating transducer, Moreover, the parametrically converted pump waves are received by the said receiving transducers, amplified in the parametric conversion band in three channels, their frequency-time scale is transferred to the high-frequency region, a narrow-band spectral analysis is carried out, in which the parametric components of the side bands are extracted from which, taking into account the parametric and frequency temporary transformation of pumping medium waves restore the original characteristics of information waves, in addition, in the selected pair etricheskih components measured correlation function of signals received by the central and side transducers further measure their cross-correlation function, in which at the instants manifestations maxima and corresponding time delays determined direction to the sources of broadband radiation. In addition, pump waves are formed by acoustic signals of a stabilized frequency in the range of tens to hundreds of Hertz.
Сопоставительный анализ признаков заявленного и известных технических решений свидетельствует о его соответствии критерию «новизна».A comparative analysis of the features of the claimed and well-known technical solutions indicates its compliance with the criterion of "novelty."
Признаки отличительной части формулы изобретения решают следующие функциональные задачи.The features of the characterizing part of the claims solve the following functional tasks.
Признаки «на контролируемом участке среды формируют, как минимум, три зоны нелинейного взаимодействия и используют их как просветные параметрические антенны» обеспечивают возможность дальнего параметрического приема информационных волн рассматриваемого диапазона частот и, кроме того, обеспечивают возможность определения направления на источник этих волн.The signs “in a controlled area of the medium form at least three zones of nonlinear interaction and use them as luminous parametric antennas” provide the possibility of long-range parametric reception of information waves of the considered frequency range and, in addition, provide the ability to determine the direction to the source of these waves.
Признаки «излучающий и, как минимум, три приемных преобразователя измерительной гидроакустической системы размещают в горизонтальной плоскости контролируемой среды, которую облучают низкочастотным акустическим излучением накачки, с формированием между излучающим и приемными преобразователями, параметрических антенн» обеспечивают формирование параметрических антенн с возможностью однозначной интерпретации результатов приема измеряемых широкополосных сигналов и определения направлений на их источники.The signs “emitting and at least three receiving transducers of the measuring hydroacoustic system are placed in the horizontal plane of the controlled medium, which is irradiated with low-frequency acoustic pump radiation, with the formation of parametric antennas between the radiating and receiving transducers”, they ensure the formation of parametric antennas with the possibility of an unambiguous interpretation of the results of receiving the measured broadband signals and determining directions to their sources.
Признаки «излучающий и, как минимум, три приемных преобразователя измерительной гидроакустической системы размещают в горизонтальной плоскости пространства контролируемой среды, которую облучают низкочастотным акустическим излучением накачки, с формированием между излучающим и приемными преобразователями трех просветных параметрических антенн» обеспечивают реализацию исходных принципов способа дальнего параметрического приема информационных волн рассматриваемого диапазона частот и последующее определение направление приходов этих волн. При этом формирование зоны нелинейного взаимодействия и параметрического преобразования упругих волн накачки с измеряемыми информационными сигналами посредством излучения в нее низкочастотного акустического излучения, обеспечивает повышение дальности приема (протяженности зоны прозвучивания морской среды), поскольку такое излучение является слабозатухающим, причем его легко осуществить существующими радиогидроакустическими средствами.The signs "emitting and at least three receiving transducers of the measuring hydroacoustic system are placed in the horizontal plane of the space of the controlled medium, which is irradiated with low-frequency acoustic pump radiation, with the formation of three translucent parametric antennas between the radiating and receiving transducers" provide the implementation of the initial principles of the method of long-range parametric reception of information waves of the considered frequency range and subsequent determination of the direction of arrival s of these waves. At the same time, the formation of a zone of nonlinear interaction and parametric conversion of elastic pump waves with measured information signals by emitting low-frequency acoustic radiation into it provides an increase in the reception range (length of the sound zone of the marine environment), since such radiation is weakly attenuated, and it is easy to implement it with existing radio-acoustic means.
Признаки, указывающие, что «приемные преобразователи располагают в углах горизонтального треугольника так, что боковые преобразователи размещены в противоположных углах сектора приема информационных волн, а центральный размещен на его оси и расположен ближе к излучающему преобразователю», обеспечивают возможность определения направления на источники широкополосного излучения информационных волн при достаточно простом математическом аппарате и используемых технических средств для интерпретации результатов измерений.Signs indicating that "the receiving transducers are located in the corners of the horizontal triangle so that the side transducers are located in opposite corners of the information wave receiving sector, and the central one is located on its axis and is located closer to the radiating transducer", provide the ability to determine the direction of the broadband radiation sources of information waves with a fairly simple mathematical apparatus and the technical means used to interpret the measurement results.
Признаки, указывающие, что «параметрически преобразованные волны накачки принимают названными приемными преобразователями, трехканально усиливают в полосе параметрического преобразования,» обеспечивают возможность последующего решения задачи дальнего измерения характеристик информационных сигналов по закономерностям их амплитудно-фазовой модуляции. Кроме того, они обеспечивают также повышение точности и достоверности информации получаемой при обработке принимаемых волн накачки и выделения из них информационных сигналов.Signs indicating that "the parametrically converted pump waves are received by the named receiving transducers, are amplified three-channel in the parametric conversion band," provide the possibility of further solving the problem of long-range measurement of the characteristics of information signals according to the laws of their amplitude-phase modulation. In addition, they also provide increased accuracy and reliability of the information obtained by processing the received pump waves and extracting information signals from them.
Признаки, указывающие, что частотно-временной масштаб волн накачки, взаимодействовавших с измеряемыми информационными сигналами «переносят в высокочастотную область», обеспечивает возможность эффективного выделения параметрических составляющих инфразвукового и дробного диапазонов частот информационных волн с использованием существующих методов и средств спектрального анализа или специальных блоков цифровой обработки сигналов. Теоретические и практические пути реализации такого метода обработки применительно к гидроакустике и сейсмологии даны в работе В.М.Черницер, Б.Г.Кадук. - Преобразователи временного масштаба. - М.: Сов. радио, 1972, с.3-16.Signs indicating that the time-frequency scale of the pump waves interacting with the measured information signals is “transferred to the high-frequency region”, makes it possible to efficiently isolate the parametric components of the infrasound and fractional frequency ranges of information waves using existing methods and means of spectral analysis or special digital processing units signals. Theoretical and practical ways of implementing such a processing method as applied to hydroacoustics and seismology are given in the work of V.M. Chernitser, B.G. Kaduk. - Time scale converters. - M .: Owls. Radio, 1972, pp. 3-16.
Признаки, указывающие, что «проводят узкополосный спектральный анализ (волн накачки, взаимодействовавших с измеряемыми информационными сигналами), при котором выделяют из них параметрические составляющие боковых полос (параметрических составляющих суммарной или разностной частоты)» обеспечивают при использовании известных методов и средств узкополосного спектрального анализа и последующее восстановление частоты исходных информационных сигналов.Signs indicating that "conduct a narrow-band spectral analysis (pump waves interacting with the measured information signals), in which the parametric components of the side bands (parametric components of the total or difference frequency) are isolated from them" provide using known methods and means of narrow-band spectral analysis and subsequent restoration of the frequency of the original information signals.
Признаки, указывающие, что по параметрическим составляющим боковых полос «с учетом параметрического и частотно-временного преобразования волн накачки среды восстанавливают исходные характеристики информационных волн» обеспечивают возможность окончательного восстановления исходных характеристик принимаемых информационных сигналов известными методами и средствами их обработки.Signs indicating that according to the parametric components of the sidebands “taking into account the parametric and time-frequency conversion of the pump waves of the medium, the initial characteristics of the information waves are restored” provide the possibility of the final restoration of the initial characteristics of the received information signals by known methods and means of their processing.
Признаки, указывающие, что «в выделенных параметрических составляющих измеряют корреляционные функции сигналов, принимаемых центральным и боковыми преобразователями, далее измеряют функцию их взаимной корреляции, по которой в моменты проявления максимумов и соответствующих им временных задержек определяют направления на источники широкополосных излучений» обеспечивают определение направлений на источники широкополосных излучений.Signs indicating that “in the extracted parametric components measure the correlation functions of the signals received by the central and side converters, then measure the function of their cross-correlation, according to which at the moments of the maxima and the corresponding time delays determine the directions to the sources of broadband radiation” provide direction determination sources of broadband radiation.
Признаки второго пункта формулы изобретения обеспечивают повышение дальности (протяженности) зоны прозвучивания морской среды, поскольку такое излучение является слабозатухающим, причем его легко осуществить существующими радиогидроакустическими средствами. Кроме того, они конкретизируют частотный диапазон волн накачки, оптимальный для реализации заявленного способа на протяженных морских акваториях.The features of the second claim provide an increase in the range (extent) of the sound zone of the marine environment, since such radiation is weakly attenuated, and it is easy to implement existing radio-acoustic means. In addition, they specify the frequency range of the pump waves, optimal for the implementation of the claimed method in extended sea areas.
Таким образом, совокупность отличительных признаков (низкочастотная накачка всей протяженности контролируемой среды в заданном секторе углов с формированием в ней протяженного пространственного объема зоны взаимодействия волн накачки и информационных сигналов в виде трех параметрических антенн) обеспечивает реализацию основной задачи изобретения «увеличение дальности параметрического приема информационных волн различной физической природы в инфразвуковом и дробном (единицы-доли Герца) диапазонах частот». Параметрический прием информационных волн тремя параметрическими антеннами обеспечивает последующую возможность определения направлений на источники их формирования. При этом необходимо отметить, что упомянутый частотный диапазон характерен для приема волн различной физической природы, формируемых искусственными и естественными источниками воздушной и морской среды, а также гидродинамическими возмущениями среды на протяженных морских акваториях, порождаемых течениями, вихрями, сейсмическими и синоптическими явлениями, движущимися морскими и воздушными источниками.Thus, the set of distinctive features (low-frequency pumping of the entire length of the controlled medium in a given sector of angles with the formation of an extended spatial volume of the zone of interaction of pump waves and information signals in the form of three parametric antennas) provides the main objective of the invention is to “increase the range of parametric reception of information waves of different physical nature in the infrasound and fractional (units-parts of Hertz) frequency ranges. " The parametric reception of information waves by three parametric antennas provides the subsequent possibility of determining directions to the sources of their formation. It should be noted that the mentioned frequency range is characteristic for the reception of waves of various physical nature generated by artificial and natural sources of the air and sea environment, as well as hydrodynamic disturbances of the medium in extended sea areas generated by currents, vortices, seismic and synoptic phenomena moving by sea and air sources.
Совокупность признаков заявляемого изобретения, указывающих на пространственное расположение приемных преобразователей в форме горизонтального треугольника, обеспечивает прием информационных волн в заданном горизонтальном секторе углов наблюдения. Последующая трехканальная параметрическая обработка принимаемых волн накачки в совокупности с измерением корреляционных функций обеспечивает обобщающий результат (технический эффект) изобретения - дальний направленный прием информационных волн различной физической природы (акустических, электромагнитных, гидродинамических), формируемых источниками, движущимися объектами воздушной и морской среды, в звуковом, инфразвуковом и дробном диапазонах частот.The set of features of the claimed invention, indicating the spatial arrangement of the receiving transducers in the form of a horizontal triangle, provides the reception of information waves in a given horizontal sector of viewing angles. Subsequent three-channel parametric processing of the received pump waves in combination with the measurement of correlation functions provides a generalized result (technical effect) of the invention — long-range directional reception of information waves of various physical nature (acoustic, electromagnetic, hydrodynamic) generated by sources moving objects of the air and sea environment in sound , infrasound and fractional frequency ranges.
Надо отметить, что заявляемый способ направленного параметрического приема волн может быть использован в решении задач упреждающего приема совокупности волн различной физической природы, переносимых предвестниками сильных землетрясений. Такие волны, как показано современными исследованиями, передаются на большие расстояния через воздушную, водную среду и морской грунт и надежно могут быть приняты протяженными просветными гидроакустическими системами (см. Короченцев В.И. Математическая модель генерации упругих и электромагнитных волн землетрясений // Известия Южного Федер. Ун-та. Технические науки. 2009. №7. с.206-215).It should be noted that the claimed method of directional parametric wave reception can be used in solving the problems of proactive reception of a set of waves of various physical nature carried by the precursors of strong earthquakes. Such waves, as shown by modern research, are transmitted over long distances through air, water and sea soil and can be reliably received by extended translucent hydroacoustic systems (see Korochentsev V.I. Mathematical model of the generation of elastic and electromagnetic waves of earthquakes // Izvestiya Yuzhny Feder University, Technical Sciences. 2009. No. 7. S. 206-215).
Известно, что характеристики гидрофизических полей морской среды различной физической природы, в которой распространяется гидроакустическая волна, влияют на ее параметры (см. Воронин В.А., Кириченко И.А. Исследование параметрической антенны в стратифицированной среде с изменяющимся полем скорости звука. Журнал «Известия ВУЗов». - Электромеханика, №4, 1995). Это связано с тем, что влияние гидрофизических полей осуществляется через изменение плотности и коэффициента упругости среды.It is known that the characteristics of hydrophysical fields of the marine environment of various physical nature in which the hydroacoustic wave propagates affect its parameters (see Voronin V.A., Kirichenko I.A. Study of a parametric antenna in a stratified medium with a variable sound velocity field. Journal “ Proceedings of the universities. ”- Electromechanics, No. 4, 1995). This is due to the fact that the influence of hydrophysical fields is carried out through a change in the density and coefficient of elasticity of the medium.
По своей физической сущности заявляемый способ предусматривает изменение плотности и/или температуры контролируемой водной среды и распределение этих величин в протяженной рабочей зоне параметрического приема (взаимодействия волн различной физической природы), которое обеспечивается воздействием на среду измеряемыми информационными сигналами.In its physical essence, the inventive method provides for a change in the density and / or temperature of a controlled aqueous medium and the distribution of these values in an extended working area of parametric reception (interaction of waves of various physical nature), which is provided by the impact on the environment of the measured information signals.
Заявленное изобретение иллюстрируется чертежами. На фиг.1 показана функциональная схема реализации заявляемого способа, которая представляет собой реальную систему контроля и мониторинга гидрофизических полей морских акваторий, обеспечивающую реализацию заявленного способа. На фиг.2 приведена спектрограмма просветных сигналов накачки среды с частотой 380 Гц, промодулированных излучениями морского судна и его гидродинамическими волнами в диапазоне инфразвуковых и дробных частот. Протяженность контролируемой трассы составляла 45 км. Наблюдаются акустические и гидродинамические волны (излучения) морского судна инфранизкочастотного и дробного диапазонов частот. На фиг.3 приведен узкополосный спектр просветных сигналов с частотой около 400 Гц, промодулированных электромагнитными излучениями морского судна с частотой около 395 Гц. Протяженность трассы - 45 км. Наблюдаются параметрические составляющие суммарной и разностной частоты взаимодействующих волн. На фиг.4 приведены спектр и спектрограмма «несущей» просветных сигналов с частотой около 20 кГц и ее гармоники, промодулированных излучениями воздушного источника (летательного аппарата). Излучения воздушного источника проявляются как параметрические составляющие боковых полос сигналов накачки. Протяженность просветной гидроакустической линии составляла 2 км. Наблюдаемые на спектрограммах дискретные составляющие просветного сигнала и его гармоник, как верхние и нижние боковые составляющие спектра, характеризуются резким вступлением, кратковременным проявлением и затем таким же резким спаданием, что объясняется проявлением критического угла преломления волн при пересечении границы «воздух-вода» и обратно. На фиг.5 приведена спектрограмма «огибающей» просветных сигналов суммарной частоты (100 Гц, 236 Гц, 404 Гц, 1000 Гц), промодулированных излучениями воздушного источника. Наблюдается звукоряд гармонических составляющих информационных волн на частотах 2,5 Гц, 5,0 Гц, 7,5 Гц, 10 Гц. Протяженность просветной линии составляла около 200 км. Кратковременное наблюдение волн воздушного источника (резкое вступление, ограниченное по времени наблюдение и резкое спадание) объясняется аналогично измерениям, приведенным на фиг.4 - критическим углом преломления волн при прохождении границы «воздух-вода» и обратно. На фиг.6 приведены корреляционная (а) и взаимокорреляционная (б) функции для широкополосных излучений морского источника, принятых тремя пространственно разнесенными ненаправленными преобразователями (радиогидроакустическими буями). Протяженность параметрической измерительной линии составляла 20 км. Пространственное разнесение приемных баз по горизонтали - около 1 км. На фиг.7 приведены корреляционная (а) и взаимокорреляционная (б) функции широкополосных информационных сигналов, принятых тремя пространственно разнесенными приемными базами (радиогидроакустическими буями). Протяженность измерительной просветной линии - около 30 км. Пространственное разнесение приемных баз (буев) составляла около 2 км. Следует отметить, что приведенные на фиг.6, 7 корреляционные, взаимокорреляционные функции, проявления на них характерных максимумов и соответствующих им временных задержек могут быть измерены с точностью до долей миллисекунд. Это обеспечивает последующее определение соответствующих им углов прихода волн от источника формирования с высокой точностью.The claimed invention is illustrated by drawings. Figure 1 shows a functional diagram of the implementation of the proposed method, which is a real system of control and monitoring of the hydrophysical fields of marine waters, ensuring the implementation of the claimed method. Figure 2 shows the spectrogram of the transmissive signals of pumping the medium with a frequency of 380 Hz, modulated by the radiation of the sea vessel and its hydrodynamic waves in the range of infrasound and fractional frequencies. The length of the controlled route was 45 km. Acoustic and hydrodynamic waves (radiation) of a marine vessel of the infra-low-frequency and fractional frequency ranges are observed. Figure 3 shows a narrow-band spectrum of luminal signals with a frequency of about 400 Hz, modulated by electromagnetic radiation of a sea vessel with a frequency of about 395 Hz. The length of the route is 45 km. The parametric components of the total and difference frequencies of the interacting waves are observed. Figure 4 shows the spectrum and spectrogram of the "carrier" of the luminal signals with a frequency of about 20 kHz and its harmonics, modulated by the radiation of an air source (aircraft). Emissions from an air source manifest themselves as parametric components of the side bands of the pump signals. The length of the translucent sonar line was 2 km. The discrete components of the luminal signal and its harmonics, observed on the spectrograms, as the upper and lower side components of the spectrum, are characterized by sharp entry, short-term manifestation and then by the same sharp decrease, which is explained by the manifestation of the critical angle of refraction of waves when crossing the air-water boundary and vice versa. Figure 5 shows the spectrogram of the "envelope" of the luminal signals of the total frequency (100 Hz, 236 Hz, 404 Hz, 1000 Hz), modulated by the radiation of an air source. There is a scale of harmonic components of information waves at frequencies of 2.5 Hz, 5.0 Hz, 7.5 Hz, 10 Hz. The length of the luminal line was about 200 km. Short-term observation of the waves of an air source (abrupt entry, limited-time observation and abrupt subsidence) is explained similarly to the measurements shown in Fig. 4 — the critical angle of refraction of waves when passing the air-water boundary and vice versa. Figure 6 shows the correlation (a) and cross-correlation (b) functions for broadband emissions from a marine source received by three spatially spaced omnidirectional transducers (radio-acoustic buoys). The length of the parametric measuring line was 20 km. The horizontal separation of the receiving bases horizontally is about 1 km. Figure 7 shows the correlation (a) and cross-correlation (b) functions of broadband information signals received by three spatially separated receiving bases (radio-acoustic buoys). The length of the measuring transmission line is about 30 km. The spatial separation of the receiving bases (buoys) was about 2 km. It should be noted that the correlation and inter-correlation functions shown in Figs. 6 and 7, the manifestations of characteristic maxima and the corresponding time delays on them, can be measured with an accuracy of fractions of a millisecond. This provides the subsequent determination of the corresponding angles of arrival of waves from the source with high accuracy.
Качественная и количественная характеристики процесса взаимодействия упругих (акустических) и электромагнитных волн в проводящих средах заключаются в следующем. При излучении электромагнитной волны в морскую электропроводящую среду происходит ее поглощение и затухание. Одновременно значительно уменьшается ее длина. В зависимости от проводимости морской среды расстояние, на котором затухает электромагнитная волна инфранизких частот (от единиц Гц до сотен Гц), может составлять от 10-20 метров до 100-200 метров. При этом «длина» затухающей электромагнитной волны может составлять от 0,1-0,2 до 10-20 метров.Qualitative and quantitative characteristics of the process of interaction of elastic (acoustic) and electromagnetic waves in conductive media are as follows. When an electromagnetic wave is emitted into a marine electrically conductive medium, its absorption and attenuation occur. At the same time, its length is significantly reduced. Depending on the conductivity of the marine environment, the distance at which the electromagnetic wave of infra-low frequencies decays (from units of Hz to hundreds of Hz) can range from 10-20 meters to 100-200 meters. In this case, the "length" of the damped electromagnetic wave can be from 0.1-0.2 to 10-20 meters.
Математически процесс распространения электромагнитной волны описывается известным уравнением диффузии, которое выводится на основе теории взаимодействия электромагнитной волны в проводящей жидкости, приблизительно описывающей морскую среду.Mathematically, the process of propagation of an electromagnetic wave is described by the well-known diffusion equation, which is derived on the basis of the theory of the interaction of an electromagnetic wave in a conducting fluid, which approximately describes the marine environment.
Теоретическая основа рассматриваемой закономерности заключается в том, что электрические токи, генерируемые электромагнитной волной, переходят в джоулево тепло. Диссипативные потери на ток проводимости в морской среде преобразовываются в тепловые потери, которые, в свою очередь, изменяют механические характеристики проводящей жидкости (плотность, температуру, теплоемкость и т.д.). При пропускании по такой промоделированной в пространстве нелинейной упругой среде акустической волны накачки ее параметры будут промодулированы за счет изменения фазовой скорости волны по трассе распространения. Спектр упругой (акустической) волны накачки изменяется, в нем появляются высокочастотные и низкочастотные параметрические составляющие (за счет нелинейного взаимодействия). Параметрический прием информационных волн в рассматриваемой системе проявляется как амплитудно-фазовая модуляция акустической волны накачки, которая распространяется вместе с ней в точку приема и выделяется в тракте обработки сигналов.The theoretical basis of the pattern under consideration is that the electric currents generated by the electromagnetic wave pass into Joule heat. Dissipative losses on the conduction current in the marine environment are converted into heat losses, which, in turn, change the mechanical characteristics of the conductive liquid (density, temperature, heat capacity, etc.). When an acoustic pump wave is transmitted through such a nonlinear elastic medium simulated in space, its parameters will be modulated by changing the phase velocity of the wave along the propagation path. The spectrum of the elastic (acoustic) pump wave changes; high-frequency and low-frequency parametric components appear in it (due to nonlinear interaction). The parametric reception of information waves in the system under consideration is manifested as amplitude-phase modulation of the acoustic pump wave, which propagates with it to the receiving point and is allocated in the signal processing path.
Теоретически процесс формирования параметрического приема волн просветной гидроакустической линией можно пояснить обычной системой уравнений гидродинамики для вязкой жидкости при наложении на уравнение состояния соответствующих изменений фазовой скорости звука во времени и пространстве.Theoretically, the process of generating parametric wave reception by a transverse hydroacoustic line can be explained by the usual system of hydrodynamic equations for a viscous fluid when the corresponding changes in the phase velocity of sound in time and space are superimposed on the equation of state.
Для вычисления скорости распространения упругой (акустической) волны можно применить известную формулуTo calculate the propagation velocity of an elastic (acoustic) wave, one can apply the well-known formula
где 
υ - удельный объем.υ is the specific volume.
Воспользовавшись соотношением между адиабатической и изотермической сжимаемостью βs=Gυ/Gpβt, можно получить следующее выражение для фазовой скоростиUsing the relation between adiabatic and isothermal compressibility β s = Gυ / G p β t , we can obtain the following expression for the phase velocity
Очевидно, что качественно любые изменения плотности ρ, давления Р при постоянной температуре приводят к изменению фазовой скорости звука во времени в зоне взаимодействия электромагнитной волны с упругой через проводящую электрический ток морскую среду. То есть в отличие от классических уравнений гидродинамики для идеальной жидкости, использующихся в теории нелинейных параметрических излучателей, в последних уравнениях фазовая скорость упругой волны изменяется во времени и пространстве по закону изменения электромагнитной волны.Obviously, any changes in the density ρ and pressure P at a constant temperature qualitatively lead to a change in the phase velocity of sound over time in the zone of interaction of an electromagnetic wave with an elastic wave through a marine medium conducting electric current. That is, in contrast to the classical equations of hydrodynamics for an ideal fluid, used in the theory of nonlinear parametric emitters, in the latter equations the phase velocity of an elastic wave changes in time and space according to the law of variation of the electromagnetic wave.
Таким образом, если в рабочей зоне просветной параметрической системы распространяется электромагнитная волна гармонической частоты Ωэм, то фазовая скорость упругой (просветной акустической) волны C(t) также будет меняться с той же частотой Ωзв=Ωэм. Количественные характеристики глубины модуляции можно получить, используя конкретные инженерные модели реализации способа.Thus, if an electromagnetic wave of a harmonic frequency Ω em propagates in the working zone of the lumen parametric system, then the phase velocity of the elastic (lumen acoustic) wave C (t) will also change with the same frequency Ω sv = Ω em . Quantitative characteristics of the modulation depth can be obtained using specific engineering models for implementing the method.
Проверка работоспособности идей, являющихся основой предлагаемого способа, проводилась при использовании электромагнитных волн для преобразования нелинейных характеристик рабочей зоны взаимодействия. Очевидно, что закономерности нелинейного взаимодействия для других волн, как и в случае положительного эффекта с электромагнитными, также должны реально существовать, т.е. в зоне приема упругих волн будет формироваться спектр дополнительных волн (составляющих суммарной и разностной частоты). Такое проявление закономерностей нелинейного взаимодействия волн различной физической природы при их совместном распространении в морской среде особенно актуально при решении задач широкомасштабного мониторинга гидрофизических полей протяженных морских акваторий, формируемых сейсмическими, синоптическими и гидродинамическими процессами, а также их взаимодействия с полями воздушной и космической среды, формируемыми летательными аппаратами.Testing the performance of the ideas that are the basis of the proposed method was carried out using electromagnetic waves to convert non-linear characteristics of the working interaction zone. Obviously, the laws of nonlinear interaction for other waves, as in the case of a positive effect with electromagnetic waves, must also really exist, i.e. in the zone of reception of elastic waves, a spectrum of additional waves (components of the total and difference frequencies) will be formed. Such a manifestation of the laws of nonlinear interaction of waves of various physical nature during their joint propagation in the marine environment is especially relevant when solving the tasks of large-scale monitoring of hydrophysical fields of extended marine water areas formed by seismic, synoptic and hydrodynamic processes, as well as their interaction with the fields of the air and space environment formed by flying apparatuses.
Натурные испытания предлагаемого способа были проведены на стационарных гидроакустических трассах протяженностью десятки-сотни км. Просветные гидроакустические сигналы стабилизированной частоты около 400 Гц излучались стационарными преобразователями, в качестве которых использовались подводные маяки наведения (ПЗМ-400). В качестве приемных систем использовались донные базы с ненаправленными преобразователями. Излучающая и приемная базы посредством глубоководных кабелей соединялись с береговыми лабораториями. В качестве источников электромагнитных волн использовались морские суда (электромагнитные поля на частоте электропитания около 400 Гц), которые, маневрируя, многократно пересекали контролируемую среду и модулировали акустические сигналы накачки среды. В экспериментах использовались также воздушные источники излучений, в том числе и летательные аппараты.Field tests of the proposed method were carried out on stationary sonar tracks with a length of tens to hundreds of kilometers. Translucent hydroacoustic signals of a stabilized frequency of about 400 Hz were emitted by stationary transducers, which were used as underwater guidance beacons (PZM-400). Bottom bases with non-directional converters were used as receiving systems. The radiating and receiving bases were connected through deep-sea cables to coastal laboratories. Marine vessels (electromagnetic fields at a power frequency of about 400 Hz) were used as sources of electromagnetic waves, which, maneuvering, repeatedly crossed the controlled medium and modulated the acoustic signals of the pumped medium. The experiments also used airborne radiation sources, including aircraft.
Для реализации заявленного способа необходим аппаратный комплекс, содержащий тракт формирования и усиления акустических сигналов 1, снабженный излучателем 2 (для протяженных морских трасс, например, подводным звуковым маяком марки ПЗМ-400, излучающим на частоте около 400 Гц), приемные преобразователи 3, 4, 5, в качестве которых могут быть использованы приемные радиогидроакустические буи или измерительные радиогидроакустические станции, снабженные ненаправленными преобразователями. Приемные преобразователи 3, 4, 5 могут быть радиорелейно связаны с трактом приема, обработки и регистрации сигналов 6. При установке на судне или на стационарных прибрежных объектах приемные преобразователи 3, 4, 5 тракт приема и обработки 6 могут составлять единый аппаратный комплекс системы контроля морских акваторий.To implement the claimed method, a hardware complex is required that contains a path for generating and amplifying
В качестве источников информационных сигналов (волн) 16 использовались: акустические, электромагнитные и гидродинамические излучения морских судов, летательных аппаратов, а также излучения специальных источников формирования волн различной физической природы. Конструктивно тракт формирования и усиления акустических сигналов накачки 1 представляет электронную схему, содержащую генератор стабилизированной частоты или иных сложных сигналов 12, тиристорный инвертор 13 и блок согласования его выхода с кабелем 14 и далее с подводным излучателем 2 (см. фиг.1).As sources of information signals (waves) 16 were used: acoustic, electromagnetic and hydrodynamic radiation of ships, aircraft, as well as radiation of special sources of wave formation of various physical nature. Structurally, the path for generating and amplifying acoustic pump signals 1 is an electronic circuit containing a stabilized frequency generator or other complex signals 12, a thyristor inverter 13, and its output matching unit with cable 14 and further with underwater emitter 2 (see Fig. 1).
Конструктивно тракт приема, предварительной обработки и регистрации сигналов 6 представляет электронную схему, содержащую трехканальный широкополосный предварительный усилитель 7, входы которого связаны с приемными преобразователями 3, 4, 5 блок преобразования частотно-временного масштаба принимаемых сигналов 8, трехканальный узкополосный спектроанализатор 9, цифровой блок измерения корреляционной функции 10 и рекордер 11. Кроме того, на чертеже показаны: угловой сектор приема информационных волн 15, информационные излучения морской среды 16, излучения воздушной среды 17, рабочая зона (параметрические антенны) 18, контролируемая морская среда 19.Structurally, the signal reception, preprocessing and
Заявленный способ реализуется следующим образом.The claimed method is implemented as follows.
Излучатель 2 с приемными преобразователями 3, 4, 5 размещают с учетом закономерностей распространения волн в протяженном гидроакустическом канале, что обеспечивает эффективное формирование и использование областей взаимодействия просветных и информационных сигналов. Излучения морских и воздушных источников информационных сигналов 16 и 17 приводит к изменению механических характеристик проводящей жидкости (плотности и (или) температуры и (или) теплоемкости и т.д.), которые в зависимости от их физической сущности модулируют сигналы накачки. При пропускании по такой промодулированной в пространстве нелинейной упругой среде упругой волны ее параметры будут промодулированы за счет изменения фазовой скорости этой упругой волны по трассе распространения. Спектр упругой волны изменяется, в нем появляются низкочастотные и высокочастотные гармоники. Возникающие в результате нелинейного взаимодействия волн гармоники проявляются как модуляционные составляющие амплитуды и фазы низкочастотных волн накачки. Являясь неразрывно связанной компонентой просветной волны, они переносятся на большие расстояния и затем выделяются (обнаруживаются) в блоках обработки приемного тракта системы контроля среды.The
Трехканально принятые и усиленные в полосе параметрического преобразования и перенесенные в высокочастотную область просветные сигналы проходят узкополосный спектральный анализ. Выделенные боковые полосы параметрических составляющих проходят корреляционную, а затем взаимно корреляционную обработку. Такая обработка выполняется для трех приемников, горизонтально расположенных в секторе углов наблюдения. Последняя операция (измерение функций взаимной корреляции) является завершающей. Временные задержки проявления на ней характерных максимумов определяют направления на морские и воздушные источники широкополосных излучений с повышенной точностью.The three-channel received and amplified in the parametric conversion band and transferred to the high-frequency region luminal signals undergo narrow-band spectral analysis. The selected side bands of the parametric components undergo correlation, and then cross-correlation processing. Such processing is performed for three receivers horizontally located in the sector of viewing angles. The last operation (measurement of cross-correlation functions) is final. The time delays in the manifestation of characteristic maxima on it determine the directions to marine and air sources of broadband radiation with increased accuracy.
Техническими решениями заявляемого способа дальнего параметрического приема волн различной физической природы низкочастотного, инфранизкочастотного и дробного диапазонов, а также определения направления на источники информационных волн обоснованы и реализованы практические пути построения и эксплуатации широкомасштабной гидроакустической системы контроля и комплексного мониторинга гидрофизических полей различной физической природы в звуковом, инфразвуковом и дробном диапазонах частот на морских акваториях протяженностью десятки-сотни километров. При этом определяются направления на источники широкополосного излучения в рассматриваемом диапазоне частот.Technical solutions of the proposed method for the long-range parametric reception of waves of various physical nature of the low-frequency, infra-low-frequency and fractional ranges, as well as determining the direction to the sources of information waves, substantiated and implemented practical ways to build and operate a large-scale hydro-acoustic monitoring system and comprehensive monitoring of hydrophysical fields of various physical nature in sound, infrasound and fractional frequency ranges in marine areas with a length of dess yatki-hundreds of kilometers. In this case, directions to sources of broadband radiation in the considered frequency range are determined.
Протяженность рассматриваемой системы (большой масштаб дальности параметрического приема волн) обеспечивается прозвучиванием (накачкой) среды слабозатухающими низкочастотными акустическими сигналами в диапазоне десятки-сотни Герц, что реализуется существующими радиогидроакустическими средствами. Измерения корреляционной функции выполняется существующими радиотехническими приборами, а также специальными цифровыми блоками обработки гидроакустических сигналов.The length of the system under consideration (a large scale of the range of parametric wave reception) is ensured by sounding (pumping) the medium by weakly damped low-frequency acoustic signals in the range of tens to hundreds of Hertz, which is realized by existing radio-acoustic means. Measurements of the correlation function are performed by existing radio engineering devices, as well as special digital units for processing sonar signals.
Повышенный эффект нелинейного взаимодействия и параметрического преобразования волн достигается за счет использования соизмеримой с протяженностью среды пространственной рабочей зоны взаимодействия волн, что обеспечивает также решение известной проблемы дальнего параметрического приема «волн малых амплитуд».The increased effect of nonlinear interaction and parametric wave transformation is achieved through the use of a spatial working zone of wave interaction commensurate with the length of the medium, which also provides a solution to the well-known problem of long-range parametric reception of "small-amplitude waves."
Результатами натурных экспериментов подтверждены основные положения и отличительные признаки заявляемого изобретения, которые заключаются в следующем.The results of field experiments confirmed the main provisions and distinguishing features of the claimed invention, which are as follows.
Решена задача дальнего и сверхдальнего параметрического приема и измерения характеристик информационных волн различной физической природы (акустических, электромагнитных и гидродинамических) низкочастотного, инфранизкочастотного и дробного диапазонов, формируемых морскими, воздушными источниками. Дальность параметрического приема волн и протяженность активно-пассивной (просветной) системы контроля среды составляла десятки-сотни километров, что подтверждает решение поставленной задачи изобретения, поскольку масштаба дальности параметрического приема волн достиг сотен километров, по сравнению с существующими дальностями, составляющими сотни метров - единицы километров. При этом дополнительно решена сложная задача определения направления на морские и воздушные источники широкополосного излучения информационных волн рассматриваемого диапазона частот.The problem of long-range and ultra-long parametric reception and measurement of the characteristics of information waves of various physical nature (acoustic, electromagnetic and hydrodynamic) of the low-frequency, infra-low-frequency and fractional ranges formed by marine, air sources has been solved. The range of parametric wave reception and the length of the active-passive (translucent) environmental monitoring system was tens to hundreds of kilometers, which confirms the solution of the problem of the invention, since the range of the parametric wave reception has reached hundreds of kilometers, compared to existing ranges of hundreds of meters - units of kilometers . At the same time, the complex problem of determining the direction to the sea and air sources of broadband radiation of information waves in the considered frequency range was additionally solved.
Таким образом, показанная на фиг.1 схема реализации заявляемого способа, а также результаты его натурных испытаний (фиг.2-7) представляют собой разработанную и реализованную низкочастотную просветную параметрическую систему дальнего измерения и комплексного мониторинга полей морских, воздушных объектов и среды различной физической природы низкочастотного, инфранизкочастотного и дробного диапазонов, определения направлений на источники излучений этих волн с высокой точностью.Thus, the implementation scheme of the proposed method shown in FIG. 1, as well as the results of its full-scale tests (FIGS. 2–7), are a developed and implemented low-frequency translucent parametric system for long-distance measurement and integrated monitoring of fields of marine, air objects and an environment of various physical nature low-frequency, infra-low-frequency and fractional ranges, determining directions to the sources of radiation of these waves with high accuracy.
Claims (2)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2011124277/28A RU2474793C1 (en) | 2011-06-15 | 2011-06-15 | Method for parametric reception of waves of different physical nature in marine environment |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2011124277/28A RU2474793C1 (en) | 2011-06-15 | 2011-06-15 | Method for parametric reception of waves of different physical nature in marine environment |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2011124277A RU2011124277A (en) | 2012-12-20 |
| RU2474793C1 true RU2474793C1 (en) | 2013-02-10 |
Family
ID=49120502
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2011124277/28A RU2474793C1 (en) | 2011-06-15 | 2011-06-15 | Method for parametric reception of waves of different physical nature in marine environment |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2474793C1 (en) |
Cited By (14)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2550588C1 (en) * | 2014-02-18 | 2015-05-10 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Специальное конструкторское бюро средств автоматизации морских исследований Дальневосточного отделения Российской академии наук (СКБ САМИ ДВО РАН) | Method of formation of parametric antenna in marine conditions |
| RU2593625C2 (en) * | 2015-04-22 | 2016-08-10 | Федеральное Государственное Казенное Военное Образовательное Учреждение Высшего Образования "Тихоокеанское Высшее Военно-Морское Училище Имени С.О. Макарова" Министерства Обороны Российской Федерации (Г. Владивосток) | Method of transmitting information waves from sea medium into atmosphere and back |
| RU2593673C2 (en) * | 2015-04-22 | 2016-08-10 | Федеральное Государственное Казенное Военное Образовательное Учреждение Высшего Образования "Тихоокеанское Высшее Военно-Морское Училище Имени С.О. Макарова" Министерства Обороны Российской Федерации (Г. Владивосток) | Radio-hydroacoustic system for parametric reception of waves of sources and phenomena of atmosphere, ocean and earth's crust in marine environment |
| RU2593624C2 (en) * | 2015-04-22 | 2016-08-10 | Федеральное Государственное Казенное Военное Образовательное Учреждение Высшего Образования "Тихоокеанское Высшее Военно-Морское Училище Имени С.О. Макарова" Министерства Обороны Российской Федерации (Г. Владивосток) | Radio-hydroacoustic system for transmitting information waves from sea medium into atmosphere and back |
| RU2601769C2 (en) * | 2015-04-06 | 2016-11-10 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Специальное конструкторское бюро средств автоматизации морских исследований Дальневосточного отделения Российской академии наук | Radio-hydroacoustic system for mobile search of hydrocarbon deposits and bottom objects, detecting signs of occurrence of hazardous sea phenomena on sea shelf |
| RU2601773C2 (en) * | 2015-04-06 | 2016-11-10 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Специальное конструкторское бюро средств автоматизации морских исследований Дальневосточного отделения Российской академии наук | Method for mobile search of hydrocarbon deposits and bottom objects, detecting signs of occurrence of hazardous phenomena at sea shelf |
| RU2602995C2 (en) * | 2014-12-22 | 2016-11-20 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Специальное конструкторское бюро средств автоматизации морских исследований Дальневосточного отделения Российской академии наук | Method of formation and spatial development of luminal parametric antenna in the marine environment |
| RU2602763C2 (en) * | 2014-12-22 | 2016-11-20 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Специальное конструкторское бюро средств автоматизации морских исследований Дальневосточного отделения Российской академии наук | Method for parametric reception of waves of different physical nature of sources, processes and phenomena of atmosphere, ocean and earth's crust in marine environment |
| RU2618671C1 (en) * | 2016-03-25 | 2017-05-05 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Специальное конструкторское бюро средств автоматизации морских исследований Дальневосточного отделения Российской академии наук | Radio-sonar system of environmental monitoring and protecting areas of oil and gas production |
| RU2659100C1 (en) * | 2017-06-05 | 2018-06-28 | Федеральное Государственное Казенное Военное Образовательное Учреждение Высшего Образования "Тихоокеанское Высшее Военно-Морское Училище Имени С.О. Макарова" Министерства Обороны Российской Федерации (Г. Владивосток) | Large-scale radio-hydro acoustic system formation and application method for monitoring, recognizing and classifying the fields generated by the sources in marine environment |
| RU2659105C1 (en) * | 2017-06-05 | 2018-06-28 | Федеральное Государственное Казенное Военное Образовательное Учреждение Высшего Образования "Тихоокеанское Высшее Военно-Морское Училище Имени С.О. Макарова" Министерства Обороны Российской Федерации (Г. Владивосток) | Large-scale radiohydroacoustic system of monitoring, recognizing and classifying fields generated by sources in marine environment |
| RU2681252C1 (en) * | 2018-04-16 | 2019-03-05 | Федеральное Государственное Казенное Военное Образовательное Учреждение Высшего Образования "Тихоокеанское Высшее Военно-Морское Училище Имени С.О. Макарова" Министерства Обороны Российской Федерации (Г. Владивосток) | Hydro acoustic signals detection and their neural network classification system |
| RU2681242C1 (en) * | 2018-05-21 | 2019-03-05 | Федеральное Государственное Казенное Военное Образовательное Учреждение Высшего Образования "Тихоокеанское Высшее Военно-Морское Училище Имени С.О. Макарова" Министерства Обороны Российской Федерации (Г. Владивосток) | Intellectual system for detection and classification of marine targets |
| RU2682088C1 (en) * | 2018-06-05 | 2019-03-14 | Федеральное Государственное Казенное Военное Образовательное Учреждение Высшего Образования "Тихоокеанское Высшее Военно-Морское Училище Имени С.О. Макарова" Министерства Обороны Российской Федерации (Г. Владивосток) | Method of detection and neural network recognition of the signs of the fields of different physical nature generated by marine purposes |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2763125C1 (en) * | 2021-04-13 | 2021-12-27 | Федеральное Государственное Казенное Военное Образовательное Учреждение Высшего Образования "Тихоокеанское Высшее Военно-Морское Училище Имени С.О. Макарова" Министерства Обороны Российской Федерации (Г. Владивосток) | Method for operational identification of marine targets by their information fields based on neuro-fuzzy models |
| RU2763384C1 (en) * | 2021-04-13 | 2021-12-28 | Федеральное Государственное Казенное Военное Образовательное Учреждение Высшего Образования "Тихоокеанское Высшее Военно-Морское Училище Имени С.О. Макарова" Министерства Обороны Российской Федерации (Г. Владивосток) | System for operational identification of marine targets by their information fields based on neuro-fuzzy models |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU94036233A (en) * | 1994-09-28 | 1996-07-20 | С.А. Бахарев | Device for detecting and direction finding of low-frequency hydroacoustic radiations |
| JPH08201500A (en) * | 1995-01-31 | 1996-08-09 | Nec Corp | Underwater acoustic signal detector |
| RU2096808C1 (en) * | 1995-02-23 | 1997-11-20 | Сергей Алексеевич Бахарев | Method detection of low-frequency hydroacoustic radiations |
| RU2158029C2 (en) * | 1998-12-15 | 2000-10-20 | Дальневосточный государственный технический университет | Method for receiving of elastic waves in sea-water (modifications) |
| RU2167454C2 (en) * | 1998-12-15 | 2001-05-20 | Дальневосточный государственный технический университет | Method for transmitting elastic waves in see water |
| RU2300122C1 (en) * | 2005-11-14 | 2007-05-27 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Научно-исследовательский институт импульсной техники" (ФГУП НИИИТ) | Mode of remote definition of the parameters of an infrasound signal near an unidentified source of the signal |
-
2011
- 2011-06-15 RU RU2011124277/28A patent/RU2474793C1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU94036233A (en) * | 1994-09-28 | 1996-07-20 | С.А. Бахарев | Device for detecting and direction finding of low-frequency hydroacoustic radiations |
| JPH08201500A (en) * | 1995-01-31 | 1996-08-09 | Nec Corp | Underwater acoustic signal detector |
| RU2096808C1 (en) * | 1995-02-23 | 1997-11-20 | Сергей Алексеевич Бахарев | Method detection of low-frequency hydroacoustic radiations |
| RU2158029C2 (en) * | 1998-12-15 | 2000-10-20 | Дальневосточный государственный технический университет | Method for receiving of elastic waves in sea-water (modifications) |
| RU2167454C2 (en) * | 1998-12-15 | 2001-05-20 | Дальневосточный государственный технический университет | Method for transmitting elastic waves in see water |
| RU2300122C1 (en) * | 2005-11-14 | 2007-05-27 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Научно-исследовательский институт импульсной техники" (ФГУП НИИИТ) | Mode of remote definition of the parameters of an infrasound signal near an unidentified source of the signal |
Cited By (14)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2550588C1 (en) * | 2014-02-18 | 2015-05-10 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Специальное конструкторское бюро средств автоматизации морских исследований Дальневосточного отделения Российской академии наук (СКБ САМИ ДВО РАН) | Method of formation of parametric antenna in marine conditions |
| RU2602763C2 (en) * | 2014-12-22 | 2016-11-20 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Специальное конструкторское бюро средств автоматизации морских исследований Дальневосточного отделения Российской академии наук | Method for parametric reception of waves of different physical nature of sources, processes and phenomena of atmosphere, ocean and earth's crust in marine environment |
| RU2602995C2 (en) * | 2014-12-22 | 2016-11-20 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Специальное конструкторское бюро средств автоматизации морских исследований Дальневосточного отделения Российской академии наук | Method of formation and spatial development of luminal parametric antenna in the marine environment |
| RU2601773C2 (en) * | 2015-04-06 | 2016-11-10 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Специальное конструкторское бюро средств автоматизации морских исследований Дальневосточного отделения Российской академии наук | Method for mobile search of hydrocarbon deposits and bottom objects, detecting signs of occurrence of hazardous phenomena at sea shelf |
| RU2601769C2 (en) * | 2015-04-06 | 2016-11-10 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Специальное конструкторское бюро средств автоматизации морских исследований Дальневосточного отделения Российской академии наук | Radio-hydroacoustic system for mobile search of hydrocarbon deposits and bottom objects, detecting signs of occurrence of hazardous sea phenomena on sea shelf |
| RU2593624C2 (en) * | 2015-04-22 | 2016-08-10 | Федеральное Государственное Казенное Военное Образовательное Учреждение Высшего Образования "Тихоокеанское Высшее Военно-Морское Училище Имени С.О. Макарова" Министерства Обороны Российской Федерации (Г. Владивосток) | Radio-hydroacoustic system for transmitting information waves from sea medium into atmosphere and back |
| RU2593673C2 (en) * | 2015-04-22 | 2016-08-10 | Федеральное Государственное Казенное Военное Образовательное Учреждение Высшего Образования "Тихоокеанское Высшее Военно-Морское Училище Имени С.О. Макарова" Министерства Обороны Российской Федерации (Г. Владивосток) | Radio-hydroacoustic system for parametric reception of waves of sources and phenomena of atmosphere, ocean and earth's crust in marine environment |
| RU2593625C2 (en) * | 2015-04-22 | 2016-08-10 | Федеральное Государственное Казенное Военное Образовательное Учреждение Высшего Образования "Тихоокеанское Высшее Военно-Морское Училище Имени С.О. Макарова" Министерства Обороны Российской Федерации (Г. Владивосток) | Method of transmitting information waves from sea medium into atmosphere and back |
| RU2618671C1 (en) * | 2016-03-25 | 2017-05-05 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Специальное конструкторское бюро средств автоматизации морских исследований Дальневосточного отделения Российской академии наук | Radio-sonar system of environmental monitoring and protecting areas of oil and gas production |
| RU2659100C1 (en) * | 2017-06-05 | 2018-06-28 | Федеральное Государственное Казенное Военное Образовательное Учреждение Высшего Образования "Тихоокеанское Высшее Военно-Морское Училище Имени С.О. Макарова" Министерства Обороны Российской Федерации (Г. Владивосток) | Large-scale radio-hydro acoustic system formation and application method for monitoring, recognizing and classifying the fields generated by the sources in marine environment |
| RU2659105C1 (en) * | 2017-06-05 | 2018-06-28 | Федеральное Государственное Казенное Военное Образовательное Учреждение Высшего Образования "Тихоокеанское Высшее Военно-Морское Училище Имени С.О. Макарова" Министерства Обороны Российской Федерации (Г. Владивосток) | Large-scale radiohydroacoustic system of monitoring, recognizing and classifying fields generated by sources in marine environment |
| RU2681252C1 (en) * | 2018-04-16 | 2019-03-05 | Федеральное Государственное Казенное Военное Образовательное Учреждение Высшего Образования "Тихоокеанское Высшее Военно-Морское Училище Имени С.О. Макарова" Министерства Обороны Российской Федерации (Г. Владивосток) | Hydro acoustic signals detection and their neural network classification system |
| RU2681242C1 (en) * | 2018-05-21 | 2019-03-05 | Федеральное Государственное Казенное Военное Образовательное Учреждение Высшего Образования "Тихоокеанское Высшее Военно-Морское Училище Имени С.О. Макарова" Министерства Обороны Российской Федерации (Г. Владивосток) | Intellectual system for detection and classification of marine targets |
| RU2682088C1 (en) * | 2018-06-05 | 2019-03-14 | Федеральное Государственное Казенное Военное Образовательное Учреждение Высшего Образования "Тихоокеанское Высшее Военно-Морское Училище Имени С.О. Макарова" Министерства Обороны Российской Федерации (Г. Владивосток) | Method of detection and neural network recognition of the signs of the fields of different physical nature generated by marine purposes |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2011124277A (en) | 2012-12-20 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| RU2474793C1 (en) | Method for parametric reception of waves of different physical nature in marine environment | |
| RU2453930C1 (en) | Method of parametric reception of waves of different physical origin in sea medium | |
| RU2452041C1 (en) | Method for parametric reception of waves of different physical nature in marine environment | |
| RU2593673C2 (en) | Radio-hydroacoustic system for parametric reception of waves of sources and phenomena of atmosphere, ocean and earth's crust in marine environment | |
| RU2550588C1 (en) | Method of formation of parametric antenna in marine conditions | |
| RU2593625C2 (en) | Method of transmitting information waves from sea medium into atmosphere and back | |
| RU2602763C2 (en) | Method for parametric reception of waves of different physical nature of sources, processes and phenomena of atmosphere, ocean and earth's crust in marine environment | |
| RU2536836C1 (en) | System for parametric reception of hydrophysical and geophysical waves in marine environment | |
| RU2452040C1 (en) | Method for parametric reception of waves of different physical nature in marine environment | |
| US10429538B1 (en) | Underwater electromagnetic field measurement that factors in ocean dynamics | |
| RU2474794C1 (en) | Method for parametric reception of waves of different physical nature in marine environment | |
| RU2527136C1 (en) | Method of measuring depth of object using sonar | |
| RU75062U1 (en) | DOPPLER LOCATION SYSTEM | |
| RU2158029C2 (en) | Method for receiving of elastic waves in sea-water (modifications) | |
| RU2624607C1 (en) | Method of acoustic tomography system fields in the atmosphere, the oceans and crust of different physical nature in the marine environment | |
| RU2424538C1 (en) | Method of searching for mineral deposits using submarine geophysical vessel | |
| RU83140U1 (en) | PARAMETRIC ECHO-PULSE LOCATOR | |
| RU2436134C1 (en) | Method for rapid investigation of atmosphere, earth's surface and ocean | |
| RU2370787C1 (en) | Underwater sonde | |
| RU2592741C1 (en) | Hydroacoustic station for detection and location of gas leaks | |
| RU2300781C1 (en) | Device for hydrometeorological observations of sea range water area | |
| RU2618671C1 (en) | Radio-sonar system of environmental monitoring and protecting areas of oil and gas production | |
| RU2602770C1 (en) | Method of hydrophysical and geophysical fields acoustic tomography in marine environment | |
| RU2602995C2 (en) | Method of formation and spatial development of luminal parametric antenna in the marine environment | |
| RU2659105C1 (en) | Large-scale radiohydroacoustic system of monitoring, recognizing and classifying fields generated by sources in marine environment |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20140616 |
|
| NF4A | Reinstatement of patent |
Effective date: 20150427 |
|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20200616 |