RU2664973C1 - Underwater glider for localizing a source of sound - Google Patents
Underwater glider for localizing a source of sound Download PDFInfo
- Publication number
- RU2664973C1 RU2664973C1 RU2017119841A RU2017119841A RU2664973C1 RU 2664973 C1 RU2664973 C1 RU 2664973C1 RU 2017119841 A RU2017119841 A RU 2017119841A RU 2017119841 A RU2017119841 A RU 2017119841A RU 2664973 C1 RU2664973 C1 RU 2664973C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- unit
- calculating
- intensity vector
- input
- output
- Prior art date
Links
- 238000012545 processing Methods 0.000 claims abstract description 27
- 238000001514 detection method Methods 0.000 claims abstract description 8
- 238000004891 communication Methods 0.000 claims description 6
- 239000000725 suspension Substances 0.000 claims description 5
- 238000013016 damping Methods 0.000 claims description 4
- 238000007654 immersion Methods 0.000 claims description 3
- 230000004069 differentiation Effects 0.000 abstract description 6
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 230000036039 immunity Effects 0.000 description 4
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 4
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 2
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 description 2
- 244000309464 bull Species 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 230000009189 diving Effects 0.000 description 1
- 210000000744 eyelid Anatomy 0.000 description 1
- 230000010365 information processing Effects 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 1
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 1
- 230000003595 spectral effect Effects 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B63—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
- B63G—OFFENSIVE OR DEFENSIVE ARRANGEMENTS ON VESSELS; MINE-LAYING; MINE-SWEEPING; SUBMARINES; AIRCRAFT CARRIERS
- B63G8/00—Underwater vessels, e.g. submarines; Equipment specially adapted therefor
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Aviation & Aerospace Engineering (AREA)
- Measurement Of Velocity Or Position Using Acoustic Or Ultrasonic Waves (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к гидроакустике и может быть использовано для обнаружения движущегося подводного источника звука, измерения азимутального угла на источник звука и горизонта источника звука в мелком море с помощью акустических приемников, координаты которых и угловое положение считаются известными.The invention relates to hydroacoustics and can be used to detect a moving underwater sound source, measure the azimuthal angle to the sound source and the horizon of the sound source in the shallow sea using acoustic receivers whose coordinates and angular position are considered known.
Известен гидроакустический комплекс (Патент РФ №2476899, МПК: G01S 3/80, Н04В 10/00, опубл. 27.08.2013 г., бюлл. №6) для измерения азимутального угла на источник звука и горизонта источника звука в мелком море в пассивном режиме, в котором используется многоканальный цифровой комбинированный гидроакустический комплекс, содержащий N акустических комбинированных приемников, образующих донную вертикально ориентированную эквидистантную антенну, в которой расстояние между комбинированными приемниками равно заданной погрешности определения вертикальной координаты (горизонта) источника звука Δz, а число приемников N=H/Δz (где Н - глубина моря), а каждый комбинированный приемник состоит из гидрофона, трехкомпонентного векторного приемника и соединенных с ними усилителей, телеметрический блок, вход которого соединен с выходом акустических комбинированных приемников, включающий делители напряжения, аналого-цифровую преобразующую схему, единую схему электронного мультиплексирования, модулятор и оптический излучатель, связанный оптической линией связи с оптическим ресивером, а также систему сбора, обработки и отображения информации, содержащую блок сбора обработки и отображения информации, вход которого соединен с выходом оптического ресивера, устройство доступа к цифровым сетям передачи данных, вход которого соединен с выходом блока сбора обработки и отображения информации, и формирователь диаграммы направленности, вход и выход которого соединены со входом и выходом блока сбора обработки и отображения информации, а в систему сбора, обработки и отображения информации введены N-канальный блок вычисления вертикальной компоненты вектора интенсивности, вход которого соединен с выходом блока сбора, обработки и отображения информации, блок определения максимума вертикальной компоненты вектора интенсивности, вход которого соединен с выходом N-канального блока вычисления вертикальной компоненты вектора интенсивности, а выход соединен с первым входом устройства доступа к цифровым сетям передачи данных, N-канальный блок вычисления горизонтальных компонент вектора интенсивности, вход которого соединен с выходом блока сбора, обработки и отображения информации, N-канальный блок вычисления азимутального угла, вход которого соединен с первым выходом N-канального блока вычисления горизонтальных компонент вектора интенсивности, блок вычисления усредненного азимутального угла, первый вход которого соединен с выходом N-канального блока вычисления азимутального угла, второй вход соединен со вторым выходом N-канального блока вычисления горизонтальных компонент вектора интенсивности, а выход соединен со вторым входом устройства доступа к цифровым сетям передачи данных, причем усредненный азимутальный угол определяется формулойA well-known sonar complex (RF Patent No. 2476899, IPC:
где ϕn, Ixn, Iyn - азимутальный угол и компоненты вектора интенсивности, относящиеся к n-у акустическому комбинированному приемнику, а за горизонт источника звука принимается горизонт акустического комбинированного приемника, которому соответствует максимум вертикальной компоненты вектора интенсивности, определяемый в блоке определения максимума вертикальной компоненты вектора интенсивности.where ϕ n , I xn , I yn is the azimuthal angle and components of the intensity vector related to the n-th acoustic combined receiver, and the horizon of the sound source is the horizon of the acoustic combined receiver, which corresponds to the maximum of the vertical component of the intensity vector, determined in the maximum determination unit vertical components of the intensity vector.
Недостатком такого гидроакустического комплекса является сравнительно большая погрешность определения горизонта источника звука и сравнительно малая дальность действия в режиме обнаружения источника звука, обусловленная малой помехоустойчивостью одиночного акустического комбинированного приемника.The disadvantage of this sonar complex is the relatively large error in determining the horizon of the sound source and the relatively small range in the detection mode of the sound source, due to the low noise immunity of a single acoustic combined receiver.
Известен также подводный планер для мониторинга векторных звуковых полей (Патент РФ на полезную модель №106880, МПК: В63С 11/48, G01S 15/02, B63G 8/00 опубл. 27.07.2011 г.), состоящий из цилиндрического корпуса с носовым отсеком, несущих поверхностей, горизонтального киля, электронного блока управления с системой спутниковой навигации, записи и передачи информации, аккумуляторных батарей, системы управления плавучестью, набора датчиков, включающих гирокомпас, инклинометр и датчик глубины, носового отсека корпуса, выполненного сообщающимся с внешней средой и представляющего собой звукопрозрачный обтекатель, внутри которого расположена подвеска, выполненная двухзвенной и состоящая из звукопрозрачной рамки, внутри которой установлен акустический комбинированный приемник и лонжей из эластичных и ограничительных нитей, соединяющих комбинированный акустический приемник с рамкой, а рамку с корпусом, причем акустический комбинированный приемник дополнительно соединен ограничительной нитью с натяжителем, установленным внутри корпуса. Такой измерительный комплекс также может быть использован для обнаружения движущегося подводного источника звука, измерения азимутального угла на источник звука и горизонта источника звука в мелком море в пассивном режиме с помощью размещенного в нем акустического комбинированного приемника, координаты которого и угловое положение считаются известными. Мобильность подводного планера, оснащенного акустическим комбинированным приемником, также позволяют ему решать задачи обнаружения и определения азимутального угла на источник звука и горизонта источника звука с повышенной дальностью действия. Такой измерительный комплекс является наиболее близким к заявленному изобретению.Also known is an underwater glider for monitoring vector sound fields (RF Patent for Utility Model No. 106880, IPC:
Недостатком такого измерительного комплекса является большая погрешность определения горизонта источника и малая дальность действия в режиме обнаружения, обусловленная малой помехоустойчивостью одиночного акустического комбинированного приемника.The disadvantage of this measuring complex is the large error in determining the source horizon and the short range in the detection mode due to the low noise immunity of a single acoustic combined receiver.
В основу заявленного изобретения поставлена задача устранить указанные недостатки, размещенного на подводном планере, известного измерительного комплекса.The basis of the claimed invention is the task to eliminate these shortcomings, placed on an underwater glider, known measuring complex.
Технический результата, обеспечиваемый при реализации настоящего изобретения заключается в повышении точности определения источника звука, а также увеличении дальности его обнаружения.The technical result provided by the implementation of the present invention is to improve the accuracy of determining the sound source, as well as increasing the range of its detection.
Подводный планер для локализации источника звука содержит:An underwater glider to localize a sound source contains:
- цилиндрический корпус с носовым и кормовым отсеками, выполненными в виде звукопрозрачных обтекателей, внутри которых расположены комбинированные первый и второй приемники, причем установлены на демпфирующих подвесах,- a cylindrical body with a bow and aft compartments, made in the form of sound-transparent fairings, inside of which are combined the first and second receivers, and mounted on damping suspensions,
- систему управления дифферентом с возможностью обеспечения планеру погружения с дифферентом на нос при отрицательной плавучести, близкой к нулевой, и всплытия с дифферентом на корму при положительной плавучести, близкой к нулевой,- trim control system with the ability to provide glider immersion with trim on the nose with negative buoyancy close to zero, and ascent with trim on the stern with positive buoyancy close to zero,
- систему обработки данных,- data processing system,
при этом упомянутая система обработки данных включает в себя:wherein said data processing system includes:
- двухканальный блок оцифровки и первичной обработки данных, вход которого соединен с выходами комбинированных приемников,- two-channel block of digitization and primary data processing, the input of which is connected to the outputs of the combined receivers,
- двухканальный блок вычисления вертикальной компоненты вектора интенсивности, вход которого соединен с выходом двухканального блока оцифровки и первичной обработки данных,- a two-channel unit for calculating the vertical component of the intensity vector, the input of which is connected to the output of the two-channel unit for digitizing and primary data processing,
- двухканальный блок вычисления горизонтальных компонент вектора интенсивности, вход которого соединен с выходом двухканального блока оцифровки и первичной обработки данных,- a two-channel unit for calculating the horizontal components of the intensity vector, the input of which is connected to the output of the two-channel unit for digitizing and primary data processing,
- двухканальный блок вычисления азимутального угла на источник звука, вход которого соединен с выходами двухканального блока вычисления горизонтальных компонент вектора интенсивности,- two-channel unit for calculating the azimuthal angle to the sound source, the input of which is connected to the outputs of the two-channel unit for calculating the horizontal components of the intensity vector,
- блок вычисления усредненного азимутального угла на источник звука, первый вход которого соединен с выходом двухканального блока вычисления азимутального угла на источник звука, второй вход соединен с выходом двухканального блока вычисления горизонтальных компонент вектора интенсивности,- unit for calculating the average azimuthal angle to the sound source, the first input of which is connected to the output of the two-channel unit for calculating the azimuthal angle to the sound source, the second input is connected to the output of the two-channel unit for calculating the horizontal components of the intensity vector,
- блок дифференцирования горизонтальных компонент вектора интенсивности по вертикальной координате, вход которого соединен с выходом двухканального блока вычисления горизонтальных компонент вектора интенсивности,- a differentiation unit for the horizontal components of the intensity vector along a vertical coordinate, the input of which is connected to the output of the two-channel unit for calculating the horizontal components of the intensity vector,
- блок дифференцирования вертикальной компоненты вектора интенсивности по горизонтальным координатам, вход которого соединен с выходом двухканального блока вычисления вертикальной компоненты вектора интенсивности,- a unit for differentiating the vertical component of the intensity vector by horizontal coordinates, the input of which is connected to the output of the two-channel block for calculating the vertical component of the intensity vector,
- блок вычисления горизонтальных компонент ротора вектора интенсивности, первый вход которого соединен с выходом блока дифференцирования горизонтальных компонент вектора интенсивности по вертикальной координате, а второй вход соединен с выходом блока дифференцирования вертикальной компоненты вектора интенсивности по горизонтальным координатам,- a unit for calculating the horizontal components of the rotor of the intensity vector, the first input of which is connected to the output of the unit for differentiating the horizontal components of the intensity vector in the vertical coordinate, and the second input is connected to the output of the unit for differentiating the vertical components of the intensity vector in horizontal coordinates,
- блок вычисления угловой компоненты ротора вектора интенсивности в повернутой системе координат, первый вход которого соединен с выходом блока вычисления горизонтальных компонент ротора вектора интенсивности, а второй вход соединен с выходом блока вычисления усредненного азимутального угла,- a unit for calculating the angular component of the rotor of the intensity vector in a rotated coordinate system, the first input of which is connected to the output of the unit for calculating the horizontal components of the rotor of the intensity vector, and the second input is connected to the output of the unit for calculating the average azimuthal angle,
- блок вычисления максимального значения угловой компоненты ротора вектора интенсивности в повернутой системе координат, вход которого соединен с выходом блока вычисления угловой компоненты ротора вектора интенсивности в повернутой системе координат,- a unit for calculating the maximum value of the angular component of the rotor of the intensity vector in the rotated coordinate system, the input of which is connected to the output of the unit for calculating the angular component of the rotor of the intensity vector in the rotated coordinate system,
- блок спутниковой системы связи, первый вход которого связан с выходом блока вычисления усредненного азимутального угла на источник звука, второй вход связан с выходом блока вычисления максимального значения угловой компоненты ротора вектора интенсивности в повернутой системе координат, третий вход связан с выходом датчика глубины,- a satellite communication system unit, the first input of which is connected to the output of the average azimuthal angle calculation unit to the sound source, the second input is connected to the output of the unit for calculating the maximum value of the angular component of the intensity vector rotor in the rotated coordinate system, the third input is connected to the depth sensor output,
при этом система обработки данных выполнена таким образом, что:the data processing system is designed in such a way that:
- за горизонт источника звука принимаются показания датчика глубины, соответствующие максимуму угловой компоненты ротора вектора интенсивности в повернутой системе координат,- for the horizon of the sound source, the readings of the depth sensor corresponding to the maximum angular component of the rotor of the intensity vector in the rotated coordinate system are taken,
- кроме того, подводный планер принимает в качестве признака обнаружения движущегося подводного источника звука степень превышения максимума угловой компоненты ротора вектора интенсивности в повернутой системе координат над уровнем этой компоненты в поле фоновой шумовой помехи,- in addition, the underwater glider takes as a sign of detecting a moving underwater sound source the degree of exceeding the maximum of the angular component of the rotor of the intensity vector in the rotated coordinate system above the level of this component in the background noise field,
- кроме того, подводный планер дополнительно снабжен маршевыми двигателями, установленными по его правому и левому бортам, управление которыми осуществляется посредством блока управления с системой спутниковой навигации, записи и передачи информации.- in addition, the underwater glider is additionally equipped with marching engines installed on its starboard and left sides, which are controlled by a control unit with a satellite navigation system, recording and transmitting information.
Таким образом, именно такая совокупность существенных признаков заявленного устройства позволяет создать подводный планер для измерения азимутального угла на источник звука и горизонта источника, увеличить помехоустойчивость измерительного комплекса за счет привлечения дополнительной информации и дополнительных измерений горизонтальной компоненты ротора вектора интенсивности, а также за счет мониторинга коридора вероятного нахождения источника звука в режиме тишины (в режиме планирования во время погружения на заданный горизонт и последующего всплытия).Thus, it is this combination of essential features of the claimed device that allows you to create an underwater glider for measuring the azimuthal angle to the sound source and source horizon, to increase the noise immunity of the measuring complex by attracting additional information and additional measurements of the horizontal component of the rotor of the intensity vector, as well as by monitoring the probable corridor finding the sound source in silence mode (in planning mode while diving to a given horizon and the subsequent ascent).
Сущность предлагаемого устройства заключается в том, что в нем впервые предложена и реализована конструктивно и схемотехнически процедура пространственного дифференцирования поля вектора интенсивности, позволяющая измерять угловую компоненту ротора вектора интенсивности и использовать эту информацию для повышения точности определения горизонта источника звука, повышения помехоустойчивости акустических комбинированных приемников и увеличения дальности обнаружения подводных источников звука.The essence of the proposed device lies in the fact that it was first proposed structurally and schematically for the spatial differentiation of the field of the intensity vector, which allows to measure the angular component of the rotor of the intensity vector and use this information to improve the accuracy of determining the horizon of the sound source, increase the noise immunity of acoustic combined receivers and increase detection range of underwater sound sources.
Сущность изобретения поясняется чертежами, где: на фиг. 1 представлена блок-схема системы цифровой обработки данных; на фиг. 2 представлена схема расположения пары акустических комбинированных приемников в вертикальной плоскости, принимающих участие в операции пространственного дифференцирования поля вектора интенсивности; на фиг. 3 представлена схема расположения пары акустических комбинированных приемников в проекции на горизонтальную плоскость, принимающих участие в операции определения усредненного азимутального угла на источник звука и определения угловой компоненты ротора вектора интенсивности.The invention is illustrated by drawings, where: in FIG. 1 is a block diagram of a digital data processing system; in FIG. 2 shows a layout of a pair of acoustic combined receivers in a vertical plane taking part in the operation of spatial differentiation of the field of the intensity vector; in FIG. Figure 3 shows the arrangement of a pair of acoustic combined receivers in the projection onto the horizontal plane involved in the operation of determining the average azimuthal angle to the sound source and determining the angular component of the rotor of the intensity vector.
Заявленный подводный планер для обнаружения движущегося источника звука, измерения азимутального угла на источник звука и горизонта источника в мелком море содержит пару идентичных акустических комбинированных приемников (КП1, КП2 на фиг. 1), каждый из которых состоит из гидрофона, трехкомпонентного векторного приемника и соединенных с ними усилителей (на чертеже не показаны), размещенных в носовом и кормовом отсеках подводного планера (подсистема I на фиг. 1).The claimed underwater glider for detecting a moving sound source, measuring the azimuthal angle to the sound source and the source horizon in the shallow sea contains a pair of identical acoustic combined receivers (KP1, KP2 in Fig. 1), each of which consists of a hydrophone, a three-component vector receiver and connected to amplifiers (not shown), located in the bow and stern compartments of the underwater glider (subsystem I in Fig. 1).
Каждый детектор установлен на собственном подвесе, который выполнен двухзвенным и состоящим из звукопрозрачной рамки, внутри которой установлен комбинированный приемник, и лонжей из эластичных и ограничительных нитей. Нити соединяют приемник с рамкой, а рамку с корпусом, причем комбинированный приемник дополнительно соединен ограничительной нитью с натяжителем. Это обеспечивает демпфирование приемников и гашение всех вибраций, связанных с движением планера.Each detector is mounted on its own suspension, which is made of a two-link and consisting of a soundproof frame, inside which a combined receiver is installed, and lounges of elastic and restrictive threads. Threads connect the receiver to the frame, and the frame to the body, and the combined receiver is additionally connected by a restrictive thread to the tensioner. This provides damping of the receivers and damping of all vibrations associated with the movement of the airframe.
Оба подвеса с детекторами установлены в звукопрозрачных носовом и кормовом колпаках, сообщающихся с внешней средой. Выполнение таких колпаков хорошо известно из уровня техники (см. прототип - Патент РФ на полезную модель №106880).Both suspensions with detectors are installed in soundproof bow and stern hoods communicating with the external environment. The implementation of such caps is well known from the prior art (see prototype - RF Patent for utility model No. 106880).
Планер в соответствии с настоящим изобретением оснащается системой спутниковой навигации, записи и передачи информации, аккумуляторными батареями, системой управления плавучестью, набором датчиков, включающим гирокомпас, инклинометр и датчик глубины.The glider in accordance with the present invention is equipped with a satellite navigation system, recording and transmitting information, batteries, a buoyancy control system, a set of sensors including a gyrocompass, an inclinometer and a depth sensor.
Система цифровой обработки данных (подсистема II на фиг. 1) включает в себя двухканальный блок 1 оцифровки и первичной обработки данных, вход которого соединен с выходами акустических комбинированных преемников КП1 и КП2, двухканальный блок 2 вычисления вертикальных компонент вектора интенсивности, вход которого соединен с выходом блока 1 оцифровки и первичной обработки данных, 2-канальный блок 3 вычисления горизонтальных компонент вектора интенсивности, вход которого соединен со вторым выходом блока 1 оцифровки и первичной обработки данных, 2-канальный блок 4 определения азимутального угла на источник звука, вход которого соединен с выходом 2-канального блока 3 вычисления горизонтальных компонент вектора интенсивности, блок 5 вычисления усредненного азимутального угла, первый вход которого соединен с выходом 2-канального блока 4 вычисления азимутального угла, а второй вход соединен со вторым выходом 2-канального блока 3 вычисления горизонтальных компонент вектора интенсивности, 2-канальный блок 6 дифференцирования горизонтальных компонент вектора интенсивности по вертикальной координате, вход которого соединен с выходом блока 3 вычисления горизонтальных компонент вектора интенсивности, 2-канальный блок 7 дифференцирования вертикальной компоненты вектора интенсивности по горизонтальным координатам, вход которого соединен с выходом 2-канального блока 2 вычисления вертикальной компоненты вектора интенсивности, двухканальный блок 8 вычисления горизонтальных компонент ротора вектора интенсивности, вход которого соединен с выходами 2-канального блока 6 дифференцирования горизонтальных компонент вектора интенсивности по вертикальной координате и 2-канального блока 7 дифференцирования вертикальной компоненты вектора интенсивности по горизонтальным координатам, блок 9 вычисления угловой компоненты ротора вектора интенсивности в повернутой системе координат, первый вход которого соединен с выходом 2-канального блока 8 вычисления горизонтальных компонент ротора вектора интенсивности, а второй вход соединен с выходом блока 5 вычисления усредненного азимутального угла, блок 10 вычисления максимального значения угловой компоненты ротора вектора интенсивности, вход которого соединен с выходом блока 9 вычисления угловой компоненты ротора вектора интенсивности в повернутой системе координат, блок 11 спутниковой системы связи, первый вход которого соединен с выходом блока 5 вычисления усредненного азимутального угла, второй вход соединен с выходом блока 10 вычисления максимального значения угловой компоненты ротора вектора интенсивности, третий вход соединен с датчиком глубины 12.The digital data processing system (subsystem II in Fig. 1) includes a two-
Подводный планер работает следующим образом.Underwater glider works as follows.
Для погружения планера на заданную глубину система управления плавучестью обеспечивает планеру небольшую отрицательную плавучесть, а система управления дифферентом обеспечивает дифферент на нос в пределах 30-40°. После этого планер погружается на заданную глубину в режиме дрейфа (в режиме тишины), обеспечивающем минимальный уровень шумов обтекания. При достижении заданной глубины, которая контролируется датчиком глубины, система управления плавучестью обеспечивает планеру небольшую положительную плавучесть, а система управления дифферентом обеспечивает дифферент на корму в пределах 30-40°. После этого планер всплывает на поверхность в режиме дрейфа (в режиме тишины), передает по системе спутниковой связи информацию по назначению и возвращается в исходную точку позиционирования своим ходом посредством маршевых двигателей. В последующем все операции погружения-всплытия-возвращения в исходную точку циклически повторяются. В процессе погружения-всплытия акустические комбинированные приемники измеряют звуковое давление в гидрофонном канале и компоненты вектора градиента давления в векторных каналах и передают информацию в двухканальный блок 1 оцифровки и первичной обработки данных, вход которого соединен с выходами комбинированных приемников КП1 и КП2. После первичной обработки данных, которая сводится к вычислению комплексных амплитуд спектральных составляющих принятых сигналов в каналах комбинированных приемников, сигналы поступают на вход 2-канального блока 2 вычисления вертикальной компоненты вектора интенсивности, и на вход 2-канального блока 3 вычисления горизонтальных компонент вектора интенсивности. По измеренным горизонтальным компонентам вектора интенсивности в блоке 4 вычисления азимутального угла вычисляются пеленги на источник звука, а в блоке 5 вычисления усредненного азимутального угла вычисляется по формуламTo immerse the glider to a predetermined depth, the buoyancy control system provides the glider with small negative buoyancy, and the trim control system provides nose trim in the range of 30-40 °. After that, the glider plunges to a predetermined depth in the drift mode (in silence mode), which ensures a minimum level of flow noise. Upon reaching a predetermined depth, which is controlled by a depth sensor, the buoyancy control system provides the glider with small positive buoyancy, and the trim control system provides trim on the stern within 30-40 °. After that, the glider pops up to the surface in drift mode (in silence mode), transmits destination information via the satellite communication system and returns to the starting positioning point on its own using marching engines. Subsequently, all operations of immersion-ascent-return to the starting point are cyclically repeated. In the process of immersion and ascent, the acoustic combined receivers measure the sound pressure in the hydrophone channel and the components of the pressure gradient vector in the vector channels and transmit information to the two-
где ϕn, Iхn, Iyn - азимутальный угол и компоненты вектора интенсивности, относящиеся к n-у акустическому комбинированному приемнику, усредненный азимутальный угол на источник звука в локальной системе координат, связанной с комбинированными приемниками. Кроме того, сигналы с выхода блока 2 вычисления вертикальной компоненты вектора интенсивности и с выхода блока 3 вычисления горизонтальных компонент вектора интенсивности поступают соответственно на входы блока 7 дифференцирования вертикальной компоненты вектора интенсивности по горизонтальным координатам и блока 6 дифференцирования горизонтальных компонент вектора интенсивности по вертикальной координате по формулам:where ϕ n , I хn , I yn is the azimuthal angle and the components of the intensity vector related to the n- th acoustic combined receiver, the averaged azimuthal angle to the sound source in the local coordinate system associated with the combined receivers. In addition, signals from the output of
где l1, l3 - проекции направленного отрезка l12, соединяющего фазовые центры акустических комбинированных приемников, размещенных в носовом и кормовом отсеках планера, на горизонтальную плоскость и на ось z при заданном угле дифферента β определяются компоненты ротора вектора интенсивности в системе координат, связанной с комбинированным приемником.where l 1 , l 3 are the projections of the directional segment l 12 connecting the phase centers of the acoustic combined receivers located in the bow and stern compartments of the airframe, on the horizontal plane and on the z axis for a given trim angle β, the components of the intensity vector rotor in the coordinate system associated with combined receiver.
После чего сигналы поступают на вход блока 8 вычисления горизонтальных компонент ротора вектора интенсивности по формулам:After which the signals are fed to the input of
где α - заранее определенный угол между осью х локальной системы координат, связанной с комбинированным преемником, и конструктивно заданным направленным отрезком l1, в локальной системе координат, связанной с комбинированными приемниками. Измеренные значения горизонтальных компонент ротора вектора интенсивности поступают на первый вход блока 9 вычисления угловой компоненты ротора вектора интенсивности в повернутой системе координат, а на второй вход этого блока поступает информация об усредненном азимутальном угле на источник с выхода блока 5. Вычисленное в блоке 9 по формулам:where α is the predetermined angle between the x axis of the local coordinate system associated with the combined successor and the structurally specified directional segment l 1 in the local coordinate system associated with the combined receivers. The measured values of the horizontal components of the intensity vector rotor are fed to the first input of block 9 for calculating the angular components of the intensity vector rotor in a rotated coordinate system, and the second input of this block receives information about the average azimuthal angle to the source from the output of
где 〈ϕ〉 - усредненное значение азимутального угла на источник звука, вычисляемое по формуле (1) в блоке вычисления усредненного азимутального угла, а ось r в повернутой системе координат направлена на источник звука, значение угловой компоненты ротора вектора интенсивности поступает на вход блока 10 вычисления максимального значения угловой компоненты ротора вектора интенсивности за время погружения-всплытия подводного планера.where 〈ϕ〉 is the average value of the azimuthal angle to the sound source, calculated by formula (1) in the calculation unit of the average azimuthal angle, and the r axis in the rotated coordinate system is directed to the sound source, the value of the angular component of the intensity vector rotor is input to the
Итоговая информация об усредненном значении азимутального угла на источник звука с выхода блока 5, информация о максимальной значении угловой компоненты ротора вектора интенсивности с выхода блока 10 и информация о горизонте источника с выхода датчика глубины 12 поступает на входы блока 11 спутниковой системы связи, причем за горизонт источника звука принимаются показания датчика глубины, соответствующие максимуму угловой компоненты ротора вектора интенсивности, а в качестве признака обнаружения движущегося подводного источника звука принимается степень превышения максимума угловой компоненты ротора вектора интенсивности, принимаемая в качестве предварительно определенного порога обнаружения, над уровнем этой компоненты в поле фоновой шумовой помехи.The total information about the average value of the azimuthal angle to the sound source from the output of
Claims (18)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2017119841A RU2664973C1 (en) | 2017-06-07 | 2017-06-07 | Underwater glider for localizing a source of sound |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2017119841A RU2664973C1 (en) | 2017-06-07 | 2017-06-07 | Underwater glider for localizing a source of sound |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2664973C1 true RU2664973C1 (en) | 2018-08-24 |
Family
ID=63286853
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2017119841A RU2664973C1 (en) | 2017-06-07 | 2017-06-07 | Underwater glider for localizing a source of sound |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2664973C1 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2687886C1 (en) * | 2018-09-14 | 2019-05-16 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт проблем морских технологий Дальневосточного отделения Российской академии наук (ИПМТ ДВО РАН) | Hydroacoustic system for detecting moving underwater sound source, measuring azimuth angle on sound source and sound source horizon in shallow sea |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU106880U1 (en) * | 2011-03-09 | 2011-07-27 | Учреждение Российской академии наук Тихоокеанский океанологический институт им. В.И. Ильичева Дальневосточного отделения РАН (ТОИ ДВО РАН) | UNDERWATER PLANER FOR MONITORING VECTOR ACOUSTIC FIELDS |
| WO2012013962A1 (en) * | 2010-07-29 | 2012-02-02 | Bae Systems Plc | Buoyancy control in an unmannned underwater vehicle |
| US20140165898A1 (en) * | 2011-10-20 | 2014-06-19 | Franhofer-Gesellschaft Zur Forderung Der Angewandt Forschung E.V. | Unmanned Underwater Vehicle and Method for Localizing and Examining An Object Arranged At The Bottom Of A Body Of Water and System Having the Unmanned Underwater Vehicle |
| RU2591030C1 (en) * | 2015-07-07 | 2016-07-10 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт проблем морских технологий Дальневосточного отделения Российской академии наук (ИМПТ ДВО РАН) | Hydroacoustic system for detection of moving sound source, measurement of azimuth angle of source and horizon of sound source in shallow sea |
-
2017
- 2017-06-07 RU RU2017119841A patent/RU2664973C1/en active
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2012013962A1 (en) * | 2010-07-29 | 2012-02-02 | Bae Systems Plc | Buoyancy control in an unmannned underwater vehicle |
| RU106880U1 (en) * | 2011-03-09 | 2011-07-27 | Учреждение Российской академии наук Тихоокеанский океанологический институт им. В.И. Ильичева Дальневосточного отделения РАН (ТОИ ДВО РАН) | UNDERWATER PLANER FOR MONITORING VECTOR ACOUSTIC FIELDS |
| US20140165898A1 (en) * | 2011-10-20 | 2014-06-19 | Franhofer-Gesellschaft Zur Forderung Der Angewandt Forschung E.V. | Unmanned Underwater Vehicle and Method for Localizing and Examining An Object Arranged At The Bottom Of A Body Of Water and System Having the Unmanned Underwater Vehicle |
| RU2591030C1 (en) * | 2015-07-07 | 2016-07-10 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт проблем морских технологий Дальневосточного отделения Российской академии наук (ИМПТ ДВО РАН) | Hydroacoustic system for detection of moving sound source, measurement of azimuth angle of source and horizon of sound source in shallow sea |
Non-Patent Citations (2)
| Title |
|---|
| ГОЙ В.А. РАЗРАБОТКА МОРСКОГО ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОГО РОБОТОТЕХНИЧЕСКОГО КОМПЛЕКСА, ВКЛЮЧАЮЩЕГО АНПА И АНВА // ТЕХНИЧЕСКИЕ ПРОБЛЕМЫ ОСВОЕНИЯ МИРОВОГО ОКЕАНА. Том 5, 2013 (с. 75-79). * |
| ГОЙ В.А. РЕГУЛИРОВАНИЕ ПЛАВУЧЕСТИ И ДИФФЕРЕНТА АВТОНОМНОГО ПОДВОДНОГО РОБОТА // ПОДВОДНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ И РОБОТОТЕХНИКА, 1 (21), 2016, с. 4-14. * |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2687886C1 (en) * | 2018-09-14 | 2019-05-16 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт проблем морских технологий Дальневосточного отделения Российской академии наук (ИПМТ ДВО РАН) | Hydroacoustic system for detecting moving underwater sound source, measuring azimuth angle on sound source and sound source horizon in shallow sea |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| RU2589368C2 (en) | Method and device for measuring distance from unit surface in network of acoustic units | |
| US6501704B2 (en) | Underwater object positioning system | |
| RU2563332C2 (en) | Navigation method for autonomous unmanned underwater vehicle | |
| CN110294080B (en) | Method for realizing underwater accurate operation by using ultra-short baseline | |
| MX2011010164A (en) | Determining a position of a survey receiver in a body of water. | |
| CN110186461A (en) | A kind of collaborative navigation method based on gravity gradient information ranging | |
| RU2687886C1 (en) | Hydroacoustic system for detecting moving underwater sound source, measuring azimuth angle on sound source and sound source horizon in shallow sea | |
| CN109319074B (en) | Multi-orthogonal signal emission unmanned submersible vehicle sound guiding and recycling system | |
| Zhang et al. | Use of the Jiaolong manned submersible for accurate mapping of deep-sea topography and geomorphology | |
| RU2610149C1 (en) | Towed underwater vehicle, equipped with sonar equipment for detecting silting facilities and pipelines, and their subsequent monitoring | |
| RU2011131950A (en) | INTEGRATED NAVIGATION AND TRAFFIC MANAGEMENT SYSTEM FOR AUTONOMOUS UNABILABLE UNDERWATER UNDERWATER VEHICLES | |
| CN111578944B (en) | Underwater glider positioning method based on single beacon | |
| Zhang et al. | Integration of communication, positioning, navigation and timing for deep-sea vehicles | |
| CN110333369B (en) | UUV DVL speed measurement system based on water surface GPS correction and self-adaptive denoising method | |
| CN105738869A (en) | Deepwater beacon searching and positioning method suitable for single hydrophone | |
| RU2664973C1 (en) | Underwater glider for localizing a source of sound | |
| CN110865333A (en) | Single-beacon passive acoustic positioning method for underwater glider under influence of ocean currents | |
| Valente et al. | Real-time TDOA measurements of an underwater acoustic source | |
| RU2689281C1 (en) | Method for navigation-information support of deep-sea autonomous unmanned underwater vehicle | |
| Stanway | Dead reckoning through the water column with an acoustic Doppler current profiler: Field experiences | |
| JP2023034807A (en) | Acoustic positioning processing method, acoustic positioning processing program and acoustic positioning processing system for underwater sailing body | |
| CN110806760A (en) | Target tracking control method of unmanned underwater vehicle | |
| RU2581416C1 (en) | Method of measuring sound speed | |
| CN202869471U (en) | Device for measuring submergence depth and heave amplitude of near-surface aircraft | |
| Wang et al. | Application study of a new underwater glider with single vector hydrophone for target direction finding |