RU2781165C1 - Method for interaction of an underwater vehicle with a support watercraft - Google Patents

Abstract

FIELD: measuring.

SUBSTANCE: present invention relates to the field of hydroacoustics and can be used for the interaction of a support watercraft with an underwater vehicle (UV). The indicated technical result is achieved by using the "reference" frequency response of the noise field of the water space (interference) at the frequency Ω_ref to record in a memory apparatus 5 and supplying it to the first input of an adaptive filter 6; wherein the LF components of interference+signal Ω_ref±Ω_work isolated from the HF signal ω₁±Ω_ref±Ω_work by the demodulation method are supplied to the second input of the adaptive filter 6, wherein the useful signal at the frequency Ω_work (signal) cleared from the noise of the marine environment by adaptive processing is supplied from the output of said filter to the input of the resolving apparatus 7 and then to the input of the recording apparatus 8 to document the information. A unit for generating and amplifying the emitted HF pump signal 1, the output whereof is linked with the input of the emitter 2, is used as a signal generation apparatus. The emitted HF acoustic pump signal and the modulated LF acoustic signal are received by means of the receiver 3, wherein the electrical signal converted in the receiver from the acoustic signal is supplied from the output of said receiver to the input of the unit for amplifying and processing the received HF signal of combination frequencies 4, connected to the input of the memory apparatus 5.

EFFECT: increase in the noise resistance in the process of interaction of an underwater vehicle with a support watercraft.

2 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к области гидроакустики и может быть использовано для осуществления взаимодействия обеспечивающего судна с подводным аппаратом (ПА), находящимся в сложных гидроакустических условиях (к примеру, под горизонтом слоя скачка (ГСС)), которые не позволяют из-за рефракционных явлений осуществлять прямое непосредственное взаимодействие, а также для обеспечения навигационной безопасности мореплавания ПА.The invention relates to the field of hydroacoustics and can be used to implement the interaction of a support vessel with an underwater vehicle (UA) located in difficult hydroacoustic conditions (for example, under the shock layer horizon (SSL)), which do not allow, due to refractive phenomena, to carry out direct direct interaction, as well as to ensure the navigational safety of PA navigation.

Задача, которая решается изобретением, заключается в прямом непосредственном взаимодействии ПА с обеспечивающим судном по гидроакустическому каналу, при нахождении ПА в неблагоприятных гидроакустических условиях. Излученный низкочастотный сигнал с обеспечивающего судна передается по приповерхностному подводному звуковому каналу (ППЗК). При этом ПА лоцирует приповерхностный слой моря высокочастотным (ВЧ) сигналом и за счет излученных с ПА ВЧ волн и излученных низкочастотных (НЧ) волн с обеспечивающего судна в ППЗК получает информацию в виде сигналов управления. При этом взаимодействие ВЧ и НЧ волн в ППЗК и образование комбинационных информационных волн возможно за счет нелинейного их взаимодействия в ППЗК.The problem, which is solved by the invention, is the direct direct interaction of the UA with the supporting vessel through the hydroacoustic channel, when the UA is in unfavorable hydroacoustic conditions. The emitted low-frequency signal from the support vessel is transmitted via the near-surface underwater sound channel (SSAC). At the same time, the UV locates the near-surface layer of the sea with a high-frequency (HF) signal and, due to the HF waves emitted from the UV and the low-frequency (LF) waves emitted from the supporting vessel, receives information in the form of control signals in the PPSC. In this case, the interaction of high-frequency and low-frequency waves in the PFSC and the formation of combinational information waves is possible due to their non-linear interaction in the SFSC.

Известен способ обнаружения, идентификации и определения пространственных координат объектов при всплытии подводного аппарата (патент RU 2308052 Российская Федерация. Способ обнаружения, идентификации и определения пространственных координат объектов при всплытии подводного аппарата / Бахарев С.А., патентообладатель Бахарев С.А. - №2005140955/28; заявл. 28.12.2005; опубл. 10.10.2007 бюл. № 28), заключающийся в том, что в предложенном способе дальнее обнаружение, идентификация и определение пространственных координат воздушных, надводных и подводных объектов, а также параметров морского волнения осуществляется по информации, содержащейся в акустических ВЧ волнах накачки, излученных с подводного аппарата и рассеянных на приповерхностном пузырьковом слое, глубинном пузырьковом слое и донном пузырьковом слое, в акустических НЧ волнах, формируемых в процессе движения объектов, а также в ВЧ комбинационных волнах, образованных в неоднородной морской среде за счет нелинейного взаимодействия гидроакустических ВЧ волн накачки и НЧ акустически волн.A known method for detecting, identifying and determining the spatial coordinates of objects during the ascent of an underwater vehicle (patent RU 2308052 Russian Federation. Method for detecting, identifying and determining the spatial coordinates of objects during the ascent of an underwater vehicle / Bakharev S.A., patent holder Bakharev S.A. - No. 2005140955 /28; declared 28.12.2005; published 10.10.2007 Bull. No. 28), which consists in the fact that in the proposed method, long-range detection, identification and determination of the spatial coordinates of air, surface and underwater objects, as well as the parameters of sea waves, is carried out according to information contained in acoustic HF pump waves emitted from an underwater vehicle and scattered on the near-surface bubble layer, deep bubble layer and bottom bubble layer, in acoustic LF waves formed during the movement of objects, as well as in HF combination waves formed in an inhomogeneous sea medium due to the nonlinear interaction hy droacoustic HF pump waves and LF acoustic waves.

К недостатку описанного аналога относится:The disadvantage of the described analogue is:

- низкая помехоустойчивость в результате рассеяния ВЧ сигнала на взволнованной морской поверхности и появления помеховых комбинационных частот. - low noise immunity as a result of HF signal scattering on a rough sea surface and the appearance of interference combination frequencies.

Эти недостатки устранены другим известным способом, наиболее близким к заявленному изобретению техническим решением, получившим название «Способ обнаружения морских объектов при всплытии подводного аппарата», использующегося для обеспечения навигационной безопасности его мореплавания и выбранного в качестве прототипа.These shortcomings are eliminated by another known method, the technical solution closest to the claimed invention, called the "Method for detecting marine objects when an underwater vehicle emerges", which is used to ensure the navigational safety of its navigation and is chosen as a prototype.

Сущность прототипа заключается в том, что с помощью n излучателей, расположенных на одинаковом угловом расстоянии на корпусе ПА и ориентированных определенным образом в пространстве, излучается ВЧ сигнал накачки на n частотах в нелинейную водную среду, при этом базовая частота ВЧ сигнала накачки соответствует резонансной частоте приповерхностного пузырькового слоя, затем этот сигнал, будучи промодулированным по амплитуде НЧ полезным сигналом, принимается с помощью n приемников, расположенных определенным образом на корпусе ПА, при этом направленность по приему формируется за счет волновых размеров каждого из n приемников и соответствующей ему частоты ВЧ сигнала накачки, из него выделяется НЧ полезный сигнал, а определение направления на источник НЧ гидроакустических излучений осуществляется по максимальному значению полезного сигнала путем последовательного подключения к решающему устройству каждого из n приемников (патент №2215304 Российская Федерация, МПК G01S15/04. Способ обнаружения морских объектов при всплытии подводного аппарата / Бахарев С.А., патентообладатель Бахарев С.А. - №2002102298/09; заявл. 25.01.2002; опубл. 27.10.2003 бюл. №30).The essence of the prototype lies in the fact that with the help of n emitters located at the same angular distance on the body of the PA and oriented in a certain way in space, an RF pump signal is emitted at n frequencies into a nonlinear aquatic environment, while the base frequency of the RF pump signal corresponds to the resonant frequency of the near-surface bubble layer, then this signal, being modulated by the amplitude of the low-frequency useful signal, is received using n receivers located in a certain way on the body of the PA, while the directivity for reception is formed due to the wave sizes of each of the n receivers and the corresponding frequency of the HF pump signal, an LF useful signal is extracted from it, and the direction to the source of LF hydroacoustic radiation is determined by the maximum value of the useful signal by connecting each of n receivers in series to the decision device (patent No. 2215304 Russian Federation, IPC G01S15 / 04. Method for detecting I of marine objects during the ascent of an underwater vehicle / Bakharev S.A., patentee Bakharev S.A. - No. 2002102298/09; dec. 01/25/2002; publ. 27.10.2003 bul. No. 30).

К недостаткам описанного прототипа относятся:The disadvantages of the described prototype include:

1. Низкая помехоустойчивость при наличии гидроакустических помех, вызванных шумами взволнованной морской поверхности.1. Low noise immunity in the presence of hydroacoustic interference caused by the noise of a rough sea surface.

2. Низкая помехоустойчивость способа из-за возникновения помеховых комбинационных частот при отражении ВЧ сигнала от колеблющейся поверхности моря. 2. Low noise immunity of the method due to the occurrence of interference combination frequencies when the RF signal is reflected from the oscillating sea surface.

На устранение данных недостатков направлено заявленное изобретение, технической задачей которого является создание нового способа взаимодействия обеспечивающего судна с ПА, находящимся в сложных гидроакустических условиях.The claimed invention is aimed at eliminating these shortcomings, the technical task of which is to create a new method for the interaction of the support vessel with the PA, which is in difficult hydroacoustic conditions.

Реализация поставленной технической задачи позволяет добиться следующего технического результата:The implementation of the set technical task allows to achieve the following technical result:

- повышение помехоустойчивости при осуществлении взаимодействия ПА с обеспечивающим судном в условиях возникновения гидроакустических комбинационных помех, вызванных отражением дополнительно излученного ВЧ сигнала от взволнованной морской поверхности.- increase in noise immunity during the interaction of the UA with the supporting vessel in the conditions of the occurrence of hydroacoustic combination interference caused by the reflection of the additionally emitted HF signal from the rough sea surface.

Для достижения указанного технического результата предложен «Способ взаимодействия подводного аппарата с обеспечивающим судном», с учетом постоянно изменяющейся помеховой обстановки в районе непосредственного взаимодействия, заключающийся в том, что сначала перед осуществлением непосредственного взаимодействия между ПА и обеспечивающим судном формируют и усиливают ВЧ сигнал накачки на резонансной частоте ω₁ приповерхностного пузырькового слоя и излучают с помощью расположенного на ПА акустического излучателя в направлении поверхности водной среды. При этом излученный ВЧ сигнал накачки рассеиваясь на неоднородностях поверхности водной среды и приповерхностном пузырьковом слое, будучи промодулированным НЧ шумами морской среды и комбинационными частотами взволнованной морской поверхности, принимают с помощью приемника, расположенного на ПА, и используют как «опорную» амплитудно-частотную характеристику (АЧХ) шумового поля водного пространства (помеха) на частоте Ω_опор (ω₁±Ω_опор), для последующей обработки в блоке усиления и обработки принятого ВЧ сигнала комбинационных частот с целью выделения методом демодуляции НЧ шумов морской среды Ω_опор («опорной» АЧХ шумового поля водного пространства), необходимых для записи в запоминающем устройстве и последующей подаче на первый вход адаптивного фильтра. В назначенное время осуществления взаимодействия с обеспечивающего судна ненаправленно излучают НЧ гидроакустические сигналы в ППЗК, при этом в водной среде формируют «рабочую» АЧХ водного пространства (сигнал) на частоте Ω_раб. Одновременно с этим на ПА в блоке формирования и усиления ВЧ сигнала накачки формируют и усиливают ВЧ сигнал накачки на резонансной частоте ω₁ приповерхностного пузырькового слоя и излучают вверх в направлении поверхности моря (приповерхностного подводного звукового канала) с помощью акустического излучателя, расположенного на ПА. В результате взаимодействия ВЧ сигнала накачки на резонансной частоте ω₁, будучи промодулированным НЧ сигналом «опорной» (помехой) на частоте Ω_опор и «рабочей» (сигнал) на частоте Ω_раб АЧХ водного пространства, принимают с помощью приемника, расположенного на ПА (ω₁±Ω_опор±Ω_раб). Принятый ВЧ сигнал накачки ω₁±Ω_опор±Ω_раб регистрируют для последующей обработки в блоке усиления и обработки принятого ВЧ сигнала комбинационных частот с целью выделения методом демодуляции НЧ шумов морской среды - «опорной» АЧХ шумового поля водного пространства и НЧ сигналов - «рабочей» АЧХ водного пространства Ω_опор±Ω_раб. To achieve this technical result, a “Method of interaction between an underwater vehicle and a supporting vessel” is proposed, taking into account the constantly changing interference environment in the area of direct interaction, which consists in the fact that, first, before direct interaction between the UAV and the supporting vessel, an RF pump signal is formed and amplified at the resonant frequency ω _{1 of} the near-surface bubble layer and radiate using an acoustic emitter located on the PA in the direction of the surface of the aquatic environment. In this case, the emitted HF pump signal, being scattered on the inhomogeneities of the surface of the aquatic environment and the near-surface bubble layer, being modulated by the low-frequency noise of the marine environment and the combination frequencies of the rough sea surface, is received using a receiver located on the UA, and is used as a "reference" amplitude-frequency characteristic ( AFC) of the noise field of the water space (interference) at a frequency of Ω _supports (ω ₁ ±Ω _supports ), for subsequent processing in the amplification unit and processing of the received RF signal of combination frequencies in order to isolate the LF noise of the marine environment Ω _supports (“reference” frequency response) by demodulation of the noise field of the water space) necessary for recording in a memory device and subsequent supply to the first input of the adaptive filter. At the appointed time for the implementation of the interaction from the supporting vessel, LF hydroacoustic signals are non-directionally emitted in the PPSC, while in the aquatic environment a “working” frequency response of the water space (signal) is formed at a frequency Ω _slave . At the same time, on the PA, in the block for generating and amplifying the RF pump signal, an HF pump signal is formed and amplified at the resonant frequency ω _{1 of} the near-surface bubble layer and emitted upwards towards the sea surface (surface underwater sound channel) using an acoustic emitter located on the PA. As a result of the interaction of the HF pump signal at the resonant frequency ω ₁ , being modulated by the LF signal of the “reference” (interference) at the frequency Ω of the _supports and the “working” (signal) at the frequency Ω, the _slave frequency response of the water space is received using a receiver located on the PA ( ω ₁ ±Ω _supports ±Ω _slave ). The received HF pump signal ω ₁ ±Ω _supports ±Ω _slave is recorded for subsequent processing in the amplification and processing unit of the received HF signal of combination frequencies in order to isolate, by demodulation, the LF noise of the marine environment - the "reference" frequency response of the noise field of the water space and the LF signals - the "working » AFC of water space Ω _supports ±Ω _slave .

Принципиальным отличием заявленного изобретения от прототипа является то, что «опорную» АЧХ шумового поля водного пространства (помеха) на частоте Ω_опор используют для записи в дополнительно введенном запоминающем устройстве и далее подают на первый вход дополнительно введенного адаптивного фильтра, при этом на второй вход подают «рабочую» АЧХ водного пространства (сигнал) Ω_опор±Ω_раб, с выхода которого очищенный от шумов морской среды за счет адаптивной обработки полезный сигнал (низкочастотный сигнал) на частоте Ω_раб (сигнал) подают на вход решающего устройства и далее на вход регистрирующего устройства для документирования информации.The fundamental difference between the claimed invention and the prototype is that the "reference" frequency response of the noise field of the water space (interference) at a frequency of Ω _references is used for recording in the additionally introduced memory device and is then fed to the first input of the additionally introduced adaptive filter, while the second input is fed “working” frequency response of the water space (signal) Ω _supports ±Ω _slave , from the output of which the useful signal (low-frequency signal) cleaned from the noise of the marine environment due to adaptive processing at a frequency Ω _slave (signal) is fed to the input of the decision device and then to the input of the recording devices for documenting information.

При этом адаптивный фильтр, реализованный в заявленном способе, основан на принципе минимизации среднеквадратической ошибки помехи.At the same time, the adaptive filter implemented in the claimed method is based on the principle of minimizing the mean square noise error.

Такое конструктивное решение изобретения за счет отличительных признаков дало новые технические эффекты.Such a constructive solution of the invention, due to the distinctive features, gave new technical effects.

Использование адаптивного фильтра позволяет осуществлять прием и регистрацию «опорной» и «рабочей» АЧХ водного пространства на один приемник, а также осуществлять непосредственное взаимодействие ПА с обеспечивающим судном в условиях возникновения гидроакустических комбинационных помех при отражении ВЧ сигнала от взволнованной морской поверхности. The use of an adaptive filter makes it possible to receive and register the “reference” and “working” frequency response of the water area with one receiver, as well as to directly interact with the UAV with the supporting vessel in the event of hydroacoustic combination interference when the RF signal is reflected from the rough sea surface.

Запоминающее устройство необходимо для записи «опорной» АЧХ шумового поля водного пространства (помехи) и подачи на первый вход адаптивного фильтра. В результате появляется возможность подавления помеховых комбинационных частот, возникающих при отражении излученного ВЧ сигнала от колеблющейся морской поверхности, что позволяет повысить помехоустойчивость способа при осуществлении взаимодействия ПА с обеспечивающим судном. The storage device is necessary for recording the "reference" frequency response of the noise field of the water space (noise) and feeding the adaptive filter to the first input. As a result, it becomes possible to suppress interference combination frequencies arising from the reflection of the emitted RF signal from the oscillating sea surface, which makes it possible to increase the noise immunity of the method during the interaction of the UA with the supporting vessel.

Регистрирующее устройство используют с возможностью документирования принимаемой информации. Это обусловлено необходимостью дополнительной обработки информации и ее документирования.The recording device is used with the possibility of documenting the received information. This is due to the need for additional processing of information and its documentation.

Схема устройства взаимодействия подводного аппарата с обеспечивающим судном представлена на фиг.1.The scheme of the interaction device of the underwater vehicle with the support vessel is shown in Fig.1.

На схеме представлено:The diagram shows:

1. Блок формирования и усиления излучаемого ВЧ сигнала накачки1. Block for the formation and amplification of the emitted RF pump signal

2. Излучатель2. Emitter

3. Приемник 3. Receiver

4. Блок усиления и обработки принятого ВЧ сигнала комбинационных частот4. Block for amplifying and processing the received RF signal of combination frequencies

5. Запоминающее устройство5. Storage device

6. Адаптивный фильтр 6. Adaptive filter

7. Решающее устройство 7. Decider

8. Регистрирующее устройство8. Recorder

9. Корпус подводного аппарата9. Hull of the underwater vehicle

Все конструктивные элементы, такие как блок формирования и усиления излученного ВЧ сигнала накачки 1, излучатель 2, приемник 3, блок усиления и обработки принятого ВЧ сигнала комбинационных частот 4, а также запоминающее устройство 5, адаптивный фильтр 6, решающее устройство 7 и регистрирующее устройство 8, соединены электрическими связями. Корпус подводного аппарата 9 со всеми перечисленными выше конструктивными элементами 1-8 соединен механическими связями.All structural elements, such as the block for generating and amplifying the emitted RF pump signal 1, the emitter 2, the receiver 3, the block for amplifying and processing the received RF signal of combination frequencies 4, as well as the memory device 5, the adaptive filter 6, the decision device 7 and the recording device 8 connected by electrical connections. The body of the underwater vehicle 9 with all of the above structural elements 1-8 is connected by mechanical links.

В качестве устройства, формирующего сигналы, использован блок формирования и усиления излучаемого ВЧ сигнала накачки 1, позволяющий формировать и усиливать до необходимого уровня ВЧ электрический сигнал накачки, выход которого соединен с входом излучателя 2, служащего для преобразования поступающего ВЧ электрического сигнала накачки в акустический и его последующую передачу в водную среду. В качестве излучателя использован широко используемый в гидроакустике электроакустический преобразователь, установленный на корпусе ПА и ориентированный в пространстве в направлении поверхности моря. Прием излученного ВЧ акустического сигнала накачки будучи промодулированным НЧ акустическим сигналом осуществляется с помощью приемника 3 (установленного и направленного аналогичным образом, что и излучатель), с выхода которого электрический сигнал (преобразованный в приемнике из акустического) поступает на вход блока усиления и обработки принятого ВЧ сигнала комбинационных частот 4, служащего для усиления до необходимого уровня поступающего сигнала и выделения НЧ составляющих сигнала методом демодуляции, выход которого последовательно подключен к входу запоминающего устройства 5, служащего для предварительной записи шумового поля водного пространства и последующей подачи на первый вход адаптивного фильтра 6. Параллельно выход блока усиления и обработки принятого ВЧ сигнала комбинационных частот 4 соединен со вторым входом адаптивного фильтра 6, с выхода которого очищенный от шумов морской среды полезный сигнал поступает на вход решающего устройства 7, служащего для принятия решения. Выход решающего устройства 7 соединен с входом регистрирующего устройства 8 для документирования принимаемой информации.As a device that generates signals, a block for generating and amplifying the emitted HF pump signal 1 is used, which makes it possible to form and amplify to the required level the HF electric pump signal, the output of which is connected to the input of the emitter 2, which serves to convert the incoming HF electric pump signal into an acoustic one and subsequent transfer to the aquatic environment. An electro-acoustic transducer, widely used in hydroacoustics, is used as a radiator, mounted on the PA body and oriented in space in the direction of the sea surface. Reception of the emitted HF acoustic pump signal, being modulated by the LF acoustic signal, is carried out using receiver 3 (installed and directed in the same way as the emitter), from the output of which the electrical signal (converted in the receiver from acoustic) is fed to the input of the amplification and processing unit of the received HF signal combination frequencies 4, which serves to amplify the incoming signal to the required level and extract the low-frequency components of the signal by demodulation, the output of which is connected in series to the input of the storage device 5, which serves to pre-record the noise field of the water space and then feed the adaptive filter 6 to the first input. In parallel, the output the block for amplifying and processing the received RF signal of combination frequencies 4 is connected to the second input of the adaptive filter 6, from the output of which the useful signal, purified from the noise of the marine environment, is fed to the input of the deciding device 7, which serves to make a decision. The output of the decision device 7 is connected to the input of the recording device 8 to document the received information.

Осуществление способаImplementation of the method

Для осуществления заявленного способа устройство взаимодействия подводного аппарата с обеспечивающим судном снабжено общепринятым стационарным источником питания, расположенным внутри корпуса ПА. Перед осуществлением взаимодействия ПА с обеспечивающего судна в блоке формирования и усиления излучаемого ВЧ сигнала накачки 1 производится формирование и усиление ВЧ сигнала накачки на резонансной частоте ω₁ приповерхностного пузырькового слоя и его излучение вверх в направлении поверхности моря с помощью акустического излучателя 2, в качестве которого использован электроакустический преобразователь, широко используемый в гидроакустике. Рассеиваясь на неоднородностях поверхности водной среды и приповерхностном пузырьковом слое, ВЧ сигнал накачки, будучи промодулированным НЧ шумами морской среды и комбинационными частотами взволнованной морской поверхности образует «опорную» АЧХ шумового поля водного пространства (помеха) на частоте Ω_опор (ω1±Ω_опор), которая принимается с помощью приемника 3, имеющего аналогичное расположение и направленность, что и излучатель. Принятый ВЧ сигнал накачки (ω1±Ω_опор) поступает на вход блока усиления и обработки принятого ВЧ сигнала комбинационных частот 4, где происходит выделение НЧ шумов морской среды («опорной» АЧХ шумового поля водного пространства) методом демодуляции для последующей передачи на вход запоминающего устройства 5, в котором производится запись принятой «опорной» АЧХ, и последующей подачи на первый вход адаптивного фильтра 6.To implement the claimed method, the device for interaction between the underwater vehicle and the support vessel is equipped with a conventional stationary power source located inside the PA housing. Before the interaction of the PA with the supporting vessel in the block for generating and amplifying the emitted RF pump signal 1, the formation and amplification of the RF pump signal at the resonant frequency ω _{1 of} the near-surface bubble layer and its radiation upwards in the direction of the sea surface with the help of an acoustic emitter 2, which is used as an electroacoustic transducer widely used in hydroacoustics. Scattering on the inhomogeneities of the surface of the aquatic environment and the near-surface bubble layer, the HF pump signal, being modulated by the low-frequency noise of the marine environment and the combination frequencies of the rough sea surface, forms the “reference” frequency response of the noise field of the water space (noise) at the frequency Ω references ( _ω1 ± Ω _references ), which is received by the receiver 3, which has the same location and directivity as the emitter. The received HF pump signal (ω1 ± Ω _reference ) is fed to the input of the amplification and processing unit of the received HF signal of combination frequencies 4, where the low-frequency noise of the marine environment (“reference” frequency response of the noise field of the water space) is isolated by demodulation for subsequent transmission to the input of the storage device 5, in which the received "reference" frequency response is recorded, and then the adaptive filter 6 is fed to the first input.

В назначенное время, обеспечивающее судно производит ненаправленное излучение НЧ гидроакустических сигналов в ППЗК, при этом в водной среде формируется «рабочая» АЧХ водного пространства (сигнал) на частоте Ω_раб. Одновременно с этим на ПА в блоке формирования и усиления ВЧ сигнала накачки 1 на резонансной частоте ω₁ ППС производится формирование и усиление ВЧ сигнала накачки и его излучение вверх в направлении поверхности моря с помощью акустического излучателя 2. В результате взаимодействия ВЧ сигнала накачки на резонансной частоте ω₁ будучи промодулированного НЧ сигналом «опорной» (помехой) на частоте Ω_опор и «рабочей» (сигнал) на частоте Ω_раб АЧХ водного пространства принимается с помощью приемника 3, расположенного на ПА (ω₁±Ω_опор±Ω_раб). Принятый приемником 3 ВЧ акустический сигнал накачки ω₁±Ω_опор±Ω_раб преобразуется в электрический и подается на вход блока усиления и обработки принятого ВЧ сигнала комбинационных частот 4 для последующей обработки с целью выделения НЧ шумов морской среды – «опорной» АЧХ шумового поля водного пространства и НЧ сигналов – «рабочей» АЧХ водного пространства. Выделенные методом демодуляции НЧ составляющие помехи+сигнала Ω_опор±Ω_раб из ВЧ сигнала ω₁±Ω_опор±Ω_раб подаются на второй вход адаптивного фильтра 6. На первый вход адаптивного фильтра 6 подается ранее записанная в запоминающем устройстве 5 «опорная» АЧХ шумового поля водного пространства Ω_опор. С выхода адаптивного фильтра очищенный от помех за счет адаптивной обработки полезный сигнал Ω_раб поступает на вход решающего устройства 7, выход которого соединен с входом регистрирующего устройства 8 для осуществления документирования принимаемой информации. At the appointed time, the supporting vessel produces non-directional radiation of low-frequency hydroacoustic signals in the PPSC, while in the aquatic environment a “working” frequency response of the water space (signal) is formed at a frequency of Ω_slave. At the same time, on the PA in the block for generating and amplifying the RF pump signal 1 at the resonant frequency ω_one The PPS produces and amplifies the RF pump signal and emits it upwards towards the sea surface with the help of an acoustic emitter 2. As a result of the interaction of the RF pump signal at the resonant frequency ω_one being modulated by the LF signal "reference" (noise) at a frequency of Ω_supports and "working" (signal) at the frequency Ω_slave The frequency response of the water space is taken using receiver 3, located on the PA (ω_one±Ω_supports±Ω_slave). Acoustic pump signal received by receiver 3 ω_one±Ω_supports±Ω_slave is converted into electrical and fed to the input of the block for amplifying and processing the received HF signal of combination frequencies 4 for further processing in order to isolate the LF noise of the marine environment - the "reference" frequency response of the noise field of the water area and the LF signals - the "working" frequency response of the water space. The LF components of noise+signal Ω identified by the demodulation method_supports±Ω_slave from RF signal ω_one±Ω_supports±Ω_slave are fed to the second input of the adaptive filter 6. The "reference" frequency response of the noise field of the water space Ω previously recorded in the memory device 5 is fed to the first input of the adaptive filter 6_supports. From the output of the adaptive filter, the useful signal Ω cleaned from noise due to adaptive processing_slave enters the input of the decision device 7, the output of which is connected to the input of the recording device 8 for the documentation of the received information.

Заявленный способ представляет значительный интерес для народного хозяйства, так как реализуемое данным способом устройство позволяет организовать устойчивое взаимодействие по гидроакустическому каналу между обеспечивающим судном и подводным аппаратом при выполнении различного класса задач, таких как: оценка состояния подводных систем коммуникаций (трубопроводов, кабель трасс, нефтегазовых платформ), геологических и океанологических исследований, а также для обеспечения навигационной безопасности мореплавания ПА.The claimed method is of considerable interest to the national economy, since the device implemented by this method allows organizing stable interaction along a hydroacoustic channel between the supporting vessel and the underwater vehicle when performing various tasks, such as: assessing the state of underwater communications systems (pipelines, cable routes, oil and gas platforms ), geological and oceanological research, as well as to ensure the navigational safety of PA navigation.

Заявленное решение не оказывает отрицательного воздействия на экологическое состояние окружающей среды.The claimed solution does not adversely affect the ecological state of the environment.

Таким образом, заявленный «Способ взаимодействия подводного аппарата с обеспечивающим судном» является новым способом осуществления дистанционного взаимодействия обеспечивающего судна с ПА, находящимся в сложных гидроакустических условиях (к примеру, под ГСС).Thus, the declared "Method of interaction between an underwater vehicle and a support vessel " is a new method for implementing remote interaction between a support vessel and a UAV located in difficult hydroacoustic conditions (for example, under the GSS).

Заявленный способ обладает следующим достоинством: The claimed method has the following advantage:

- увеличение помехоустойчивости предложенного способа за счет применения адаптивного фильтра.- increasing the noise immunity of the proposed method through the use of an adaptive filter.

Заявленный способ промышленно применим, так как для его осуществления используются широко распространенные компоненты и изделия радиотехнической промышленности и вычислительной техники.The claimed method is industrially applicable, since widely used components and products of the radio engineering industry and computer technology are used for its implementation.

Claims (2)

1. Способ взаимодействия подводного аппарата с обеспечивающим судном, заключающийся в том, что сначала перед осуществлением непосредственного взаимодействия между подводным аппаратом и обеспечивающим судном посредством расположенного на подводном аппарате блока формирования и усиления излучаемого ВЧ-сигнала накачки формируют и усиливают ВЧ-сигнал накачки на резонансной частоте ω₁ приповерхностного пузырькового слоя и излучают его с помощью расположенного на подводном аппарате акустического излучателя в направлении поверхности водной среды, при этом излученный ВЧ-сигнал накачки, рассеянный на неоднородностях поверхности водной среды и приповерхностном пузырьковом слое и промодулированный НЧ-шумами морской среды и комбинационными частотами взволнованной морской поверхности, образует «опорную» амплитудно-частотную характеристику (АЧХ) шумового поля водного пространства (помеха) на частоте Ω_опор, такой сигнал принимают с помощью приемника, расположенного на подводном аппарате, принятый ВЧ-сигнал накачки на частотах ω₁±Ω_опор поступает на вход блока усиления и обработки принятого ВЧ-сигнала комбинационных частот, где происходит выделение НЧ-шумов морской среды («опорной АЧХ шумового поля водного пространства) методом демодуляции НЧ-шумов морской среды Ω_опор («опорной» АЧХ шумового поля водного пространства), отличающийся тем, что в назначенное время осуществления взаимодействия с обеспечивающего судна ненаправленно излучают НЧ гидроакустические сигналы в приповерхностном подводном звуковом канале, при этом в водной среде формируют «рабочую» АЧХ водного пространства (сигнал) на частоте Ω_раб, одновременно с этим на подводном аппарате в блоке формирования и усиления ВЧ-сигнала накачки на резонансной частоте ω₁ приповерхностного пузырькового слоя формируют и усиливают ВЧ-сигнал накачки и излучают вверх в направлении поверхности моря с помощью акустического излучателя, расположенного на подводном аппарате, при этом ВЧ-сигнал накачки на резонансной частоте ω₁ модулируют сигналом «опорной» (помехой) на частоте Ω_опор и «рабочей» (сигнал) на частоте Ω_раб АЧХ водного пространства и принимают с помощью приемника, расположенного на подводном аппарате, принятый ВЧ-сигнал накачки ω₁±Ω_опор±Ω_раб подают на вход блока усиления и обработки принятого ВЧ-сигнала комбинационных частот, где происходит выделение методом демодуляции НЧ-шумов морской среды – «опорной» АЧХ шумового поля водного пространства и НЧ-сигналов – «рабочей» АЧХ водного пространства, далее «опорную» АЧХ шумового поля водного пространства (помеха) на частоте Ω_опор используют для записи в дополнительно введенном запоминающем устройстве и подают на первый вход дополнительно введенного адаптивного фильтра, при этом на второй вход подают выделенные методом демодуляции НЧ составляющие помехи+сигнала Ω_опор±Ω_раб из ВЧ-сигнала ω₁±Ω_опор±Ω_раб, с выхода которого очищенный от шумов морской среды за счет адаптивной обработки полезный сигнал на частоте Ω_раб (сигнал) подают на вход решающего устройства и далее на вход регистрирующего устройства для документирования информации.1. The method of interaction between the underwater vehicle and the supporting vessel, which consists in the fact that, first, before direct interaction between the underwater vehicle and the supporting vessel, the RF pump signal is formed and amplified at the resonant frequency ω_onesurface bubble layer and radiate it with the help of an acoustic emitter located on the underwater vehicle in the direction of the surface of the aquatic environment, while the emitted RF pump signal, scattered on the inhomogeneities of the surface of the aquatic environment and the surface bubble layer and modulated by the low-frequency noise of the marine environment and the combination frequencies of the agitated marine surface, forms a "reference" amplitude-frequency characteristic (AFC) of the noise field of the water space (interference) at a frequency Ω_supports, such a signal is received using a receiver located on the underwater vehicle, the received RF pump signal at frequencies ω_one±Ω_supports enters the input of the block for amplifying and processing the received RF signal of combination frequencies, where the selection of low-frequency noise of the marine environment takes place (“reference frequency response of the noise field of the water space) by demodulating the low-frequency noise of the marine environment Ω_supports (“reference” frequency response of the noise field of the water space), characterized in that at the appointed time of the interaction from the supporting vessel, low-frequency hydroacoustic signals are non-directionally emitted in the near-surface underwater sound channel, while in the aquatic environment the “working” frequency response of the water space (signal) is formed on frequency Ω_slave, at the same time, on an underwater vehicle in the block for generating and amplifying the RF pump signal at the resonant frequency ω_one near-surface bubble layer form and amplify the RF pump signal and radiate upward towards the sea surface using an acoustic emitter located on the underwater vehicle, while the RF pump signal at the resonant frequency ω_one modulate with a “reference” signal (interference) at a frequency Ω_supports and "working" (signal) at the frequency Ω_slave The frequency response of the water space and are received using a receiver located on an underwater vehicle, the received RF pump signal ω_one±Ω_supports±Ω_slave is fed to the input of the block for amplifying and processing the received RF signal of combination frequencies, where the selection by demodulation of the low-frequency noise of the marine environment - the "reference" frequency response of the noise field of the water space and low-frequency signals - the "working" frequency response of the water space, then the "reference" frequency response noise field of the water space (interference) at the frequency Ω_supports is used for recording in the additionally introduced memory device and is fed to the first input of the additionally introduced adaptive filter, while the second input is fed to the low-frequency components of the noise+signal Ω selected by the demodulation method_supports±Ω_slave from RF signal ω_one±Ω_supports±Ω_slave, from the output of which the useful signal, cleaned from the noise of the marine environment due to adaptive processing, at the frequency Ω_slave (signal) is fed to the input of the decision device and then to the input of the recording device for documenting information. 2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что в реализуемом по данному способу устройстве адаптивный фильтр используют для подавления помеховых комбинационных частот, возникающих при отражении излученного ВЧ-сигнала от колеблющейся морской поверхности (очистки полезного сигнала от шумов морской среды). 2. The method according to claim 1, characterized in that in the device implemented according to this method, an adaptive filter is used to suppress interference combination frequencies arising from the reflection of the emitted RF signal from the oscillating sea surface (cleaning the useful signal from the noise of the marine environment).

Images