Бистатический гидролокатор
Бистатический гидролокатор — гидролокатор, приёмник(и) и передатчик(и) которого разнесены в пространстве на расстояния, сравнимые с расстоянием до цели[1].
Содержание
Сравнение бистатического и моностатического гидролокаторов
Потери распространения
В процессе распространения звука в среде, амплитуда звуковых колебаний уменьшается. Существуют три основных механизма потерь: сферическое (или цилиндрическое в мелкой воде) расхождение, поглощение и рассеяние звука неоднородностями среды. Потери распространения TL (англ. Transmission loss) зависит от расстояния и частоты звука. В моностатическом гидролокаторе звук вначале проходит путь от излучателя до цели, а затем обратно – от цели к приёмнику. Считая, что потери в одном направлении равны TL (в децибелах), полные потери звука составят 2·TL. В бистатическом гидролокаторе потери являются суммой потерь на пути от излучателя до цели TLPT и потерь на пути от цели к приёмнику TLTR[1].
Мёртвая зона
В моностатическом гидролокаторе сигнал излучателя, попадая в приёмник, маскирует отражённые от цели сигналы. Если длительность сигнала передатчика составляет τ, то моностатический гидролокатор не способен обнаруживать цели в радиусе менее сτ/2, где с — скорость распространения звука. Эта круговая область пространства называется «мёртвой зоной». Если гидролокатор находится в мелкой воде, радиус мёртвой зоны может быть больше, так как сильные отражённые сигналы могут создавать волны на поверхности воды и неоднородности дна[1].
В бистатическом гидролокаторе приёмник находится на расстоянии RPR от излучателя, поэтому в течение времени t = RPR/c после зондирующего импульса сигнал вообще не поступает на приёмник. В момент времени t приёмник принимает «прямой сигнал» (англ. direct blast), который продолжается в течение времени сτ[2]. Таким образом, бистатический гидролокатор не способен различать цели внутри эллипса, границы которого соответствуют расстоянию R = RPR + cτ, а фокусами являются излучатель и приёмник. Отражения сигнала от близких к излучателю неоднородностей не влияют на мёртвую зону.
Диаграмма направленности отражения
Объекты никогда не отражают звук строго однонаправленно. Механизм отражения звука достаточно сложен, потому что отражающий объект в общем случае нельзя представить абсолютно жёсткой сферой. Амплитуда отражённого звука зависит от угла β (по отношению к локальной системе координат объекта), под которым объект облучается излучателем, и угла α, под которым отражённый звук идёт к приёмнику. Зависимость S(α, β) силы отражённого звука от этих углов называется диаграммой направленности отражения[1].
Направление максимального отражения зависит от формы объекта и его внутренней структуры. Поэтому не всегда угол оптимального облучения и угол максимального отражения совпадают. Ещё более сложной становится картина отражения, когда цель частично углублена в донные отложения (это характерно, например, для мин, утопленных контейнеров с отходами, затонувших кораблей и т.д.). В этом случае отражение зависит не только от свойств объекта, но и от взаимодействия волн с морским дном. Поэтому очень часто эффективны бистатические решения, когда цель облучается под различными углами, либо отражённый сигнал приниматеся с различных направлений.
Типы бистатических гидролокаторов
Гидролокаторы прямого и обратного рассеяния
В моностатических гидролокаторах направление принимаемого отражённого сигнала строго противоположно направлению прадающего сигнала облучателя. В бистатических гидролокаторах угол φ между этими направлениями (т.н. «бистатический угол») может меняться от 0° до 180°. Отражение при φ < 90º называется обратным рассеянием, при φ > 90º — прямым рассеянием. Прямое рассеяние основано на принципе Бабине[1].
|
|
|
|
Псевдомоностатический гидролокатор
Псевдомоностатическим называется гидролокатор малым бистатическим углом. Другими словами, расстояние от излучателя до цели RPT и от цели до приёмника RTR значительно меньше, чем расстояние от излучателя до приёмника RPR[1].
Мультистатический гидролокатор
Мультистатическим называется гидролокатор, у которого несколько излучателей и/или приёмников[1].
Применение бистатических и мультистатических гидролокаторов
Дальнее наблюдение
Часто используют большие приёмные массивы гидрофонов, расположенных на прибрежном мелководье и соединённых кабелями с единым центром обработки информации. Чтобы обеспечить дальнее обнаружение целей, необходим мощный излучатель корабельного базирования. Чтобы снизить потери сигнала, излучатель должен находится как можно ближе к району, представляющему интерес[1].
|
|
|
|
Сеть приёмников с одним излучателем
Район, представляющий интерес, обеспечиватеся большим количеством приёмников и одним мощным источником облучения. Приёмниками могут быть либо гидроакустические буи с передачей данных по радиоканалу, либо необитаемые подводные аппараты с акустической передачей данных[3]. Например, проект GOATS используем в качестве приёмных узлов необитаемые подводные аппараты[4]. Схожим образом устроена американская система LAMPS, где гидроакустические буи, сброшенные с вертолёта, передают данные на базовый корабль через ретранслятор, расположенный на вертолёте[1].
Низкочастотный буксируемый гидролокатор
Чем ниже частота сигнала, тем меньше потери, вызванные поглощением и рассеянием на неоднородностях среды. С другой стороны, чем ниже частота, тем больше должен быть размер направленного излучателя и приёмного массива[1]. Поскольку типичные размеры излучателей и приёмников исключают их размещение на одном корабле, такие гидролокаторы выполняются в виде массивов излучателей и приёмников, расположенных на длинном тросе, буксируемом вслед за кораблём. Примером может служить буксируемый гидролокатор LFATS[5].
Обнаружение захороненных объектов
Чтобы обнаружить захороненные объекты, излучаемый акустический сигнал должен проникать вглубь грунта[1]. Это требует мощного и высоконаправленного излучателя. Этот излучатель должен размещаться в точке с наилучшими условиями отражения от объекта и окружающей поверхности дна. Наилучшим образом эта задача решается при помощи бистатического гидролокатора. Примером применения бистатического локатора в этой области служит проект SITAR, направленный на поиск затонувших мин и контейнеров с токсическими отходами[6].
Преимущества и недостатки бистатических гидролокаторов
К преимуществам бистатических гидролокаторов следует отнести[1]:
- Возможность надёжной маскировки приёмника;
- Снижение эффективности электронного противодействия, так как характеристики и положение приёмника неизвестны.
- Возможность увеличения эффективной поверхности отражения цели благодаря геометрическим эффектам.
- Меньшая стоимость приобретения и технического обслуживания (при использовании излучателя, принадлежащего сторонней организации);
- Отсутствие необходимости в лицензии на частотный диапазон (при использовании излучателя, принадлежащего сторонней организации);
К недостаткам бистатических гидролокаторов следует отнести:
- Сложность системы;
- Необходимость в специальных элементов передачи данных между элементами гидролокатора;
- Сложность развёртывания;
- Ограничения, связанные с необходимостью располагать приёмники в точках прямой видимости относительно источников.
- Отсутствие контроля за излучателем (при использовании излучателя, принадлежащего сторонней организации);
Напишите отзыв о статье "Бистатический гидролокатор"
Примечания
- ↑ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 Все материалы данного раздела, кроме фрагментов, где источник указан особо, взяты из статьи Alexander Yakubovskiy [www.farsounder.com/files/Bistatic%20Sonar_explained.pdf Bistatic Sonar, explained]. FarSounder Inc.
- ↑ Cox H. Fundamentals of Bistatic Active Sonar. In: «Underwater Acoustic Data Processing» by Y. T. Chan (editor). Springer, 1989.
- ↑ Xiaolong Yu [www.google.ru/url?sa=t&source=web&cd=1&ved=0CBgQFjAA&url=http%3A%2F%2Fciteseerx.ist.psu.edu%2Fviewdoc%2Fdownload%3Fdoi%3D10.1.1.129.2146%26rep%3Drep1%26type%3Dpdf&ei=nW9-TNz6EpqfON_SnYIE&usg=AFQjCNFMX2dFKGycdexQJ3_3R1BwZyqAJg Wireline Quality Wireless Communication Using High Speed Acoustic Modems]. MTS/IEEE Oceans 2000, Volume 1, pp. 417-422
- ↑ Te-Chih Lui, Schmidt H. [acoustics.mit.edu/GOATS/2002publications/tcliu_Oceans2002.pdf AUV-based seabed target detection and tracking]. MTS/IEEE Oceans 2002, Volume 1, pp. 474-478
- ↑ P. K. Sengupta [www.l-3com.com/os/pdf/FORCE605LFATS%20Ad.pdf LFATS' Competitive Advantages for Undersea Warfare in Shallow Waters]. Force, June 2005, pp. 8-10.
- ↑ M. Cosci, A. Caiti, P. Blondel and N. Jasundre [people.bath.ac.uk/pyspb/research/selected_publications/Cosci%2042.pdf A potential algorithm for target classification in bistatic sonar geometries]. In: "Boundary Influences in High Frequency, Shallow Water Acoustics", by N.G. Page and P. Blondel (editors), University of Bath, UK, 2005.
См. также
Ссылки
- N. K. Naluai et al. Bistatic applications of intensity processing. Journal of Acoustic Society of America, 2007, 121 (4), pp. 1909–1915
- J. R. Edwards, H. Schmidt and K. LePage [acoustics.mit.edu/GOATS/2002publications/b.s.a.%20target%20detection....pdf Bistatic synthetic aperture target detection and imaging with an AUV], IEEE Journal of Oceanic Engineering, 2001, 26(4): pp. 690–699.
- I. Lucifredi and H. Schmidt [acoustics.mit.edu/faculty/henrik/LAMSS/Pubs/Lucifredi_Schmidt_Subcritical_scattering_from_buried_elastics_shell.pdf Subcritical scattering from buried elastic shells]. Journal of Acoustic Society of America, 2006, 120 (6), pp. 3566–3583, 2006.
- [www.google.ru/url?sa=t&source=web&cd=2&ved=0CBsQFjAB&url=http%3A%2F%2Fwww.thalesgroup.com%2FWorkarea%2FDownloadAsset.aspx%3Fid%3D9595%26LangType%3D2057&ei=J2J-TKueNsKLOK3SvYIE&usg=AFQjCNF6RFCAH0xYtRE_VPHZ9FJCGMFu-A CAPTAS Nano. A new sonar for ASW in the littorals].
- Joris Janssen Lok [www.nxtbook.com/nxtbooks/aw/dti0707/index.php?startpage=24 Precision Array. New ASW System Lets Small Ships Target Stealth Subs]. Defence Technology International, July 2007, p. 22.
- [www.naval-technology.com/contractors/sonar/thales/ Thales Underwater Systems - Sonar Systems].
- J.I. Bowen and R.W. Mitnick A Multistatic Performance Prediction Methodology. Johns Hopkins APL Technical Digest, 1999, v.2, No 3, pp. 424–431
Отрывок, характеризующий Бистатический гидролокатор
– Что греха таить, ma chere! Графинюшка мудрила с Верой, – сказал граф. – Ну, да что ж! всё таки славная вышла, – прибавил он, одобрительно подмигивая Вере.Гостьи встали и уехали, обещаясь приехать к обеду.
– Что за манера! Уж сидели, сидели! – сказала графиня, проводя гостей.
Когда Наташа вышла из гостиной и побежала, она добежала только до цветочной. В этой комнате она остановилась, прислушиваясь к говору в гостиной и ожидая выхода Бориса. Она уже начинала приходить в нетерпение и, топнув ножкой, сбиралась было заплакать оттого, что он не сейчас шел, когда заслышались не тихие, не быстрые, приличные шаги молодого человека.
Наташа быстро бросилась между кадок цветов и спряталась.
Борис остановился посереди комнаты, оглянулся, смахнул рукой соринки с рукава мундира и подошел к зеркалу, рассматривая свое красивое лицо. Наташа, притихнув, выглядывала из своей засады, ожидая, что он будет делать. Он постоял несколько времени перед зеркалом, улыбнулся и пошел к выходной двери. Наташа хотела его окликнуть, но потом раздумала. «Пускай ищет», сказала она себе. Только что Борис вышел, как из другой двери вышла раскрасневшаяся Соня, сквозь слезы что то злобно шепчущая. Наташа удержалась от своего первого движения выбежать к ней и осталась в своей засаде, как под шапкой невидимкой, высматривая, что делалось на свете. Она испытывала особое новое наслаждение. Соня шептала что то и оглядывалась на дверь гостиной. Из двери вышел Николай.
– Соня! Что с тобой? Можно ли это? – сказал Николай, подбегая к ней.
– Ничего, ничего, оставьте меня! – Соня зарыдала.
– Нет, я знаю что.
– Ну знаете, и прекрасно, и подите к ней.
– Соооня! Одно слово! Можно ли так мучить меня и себя из за фантазии? – говорил Николай, взяв ее за руку.
Соня не вырывала у него руки и перестала плакать.
Наташа, не шевелясь и не дыша, блестящими главами смотрела из своей засады. «Что теперь будет»? думала она.
– Соня! Мне весь мир не нужен! Ты одна для меня всё, – говорил Николай. – Я докажу тебе.
– Я не люблю, когда ты так говоришь.
– Ну не буду, ну прости, Соня! – Он притянул ее к себе и поцеловал.
«Ах, как хорошо!» подумала Наташа, и когда Соня с Николаем вышли из комнаты, она пошла за ними и вызвала к себе Бориса.
– Борис, подите сюда, – сказала она с значительным и хитрым видом. – Мне нужно сказать вам одну вещь. Сюда, сюда, – сказала она и привела его в цветочную на то место между кадок, где она была спрятана. Борис, улыбаясь, шел за нею.
– Какая же это одна вещь ? – спросил он.
Она смутилась, оглянулась вокруг себя и, увидев брошенную на кадке свою куклу, взяла ее в руки.
– Поцелуйте куклу, – сказала она.
Борис внимательным, ласковым взглядом смотрел в ее оживленное лицо и ничего не отвечал.
– Не хотите? Ну, так подите сюда, – сказала она и глубже ушла в цветы и бросила куклу. – Ближе, ближе! – шептала она. Она поймала руками офицера за обшлага, и в покрасневшем лице ее видны были торжественность и страх.
– А меня хотите поцеловать? – прошептала она чуть слышно, исподлобья глядя на него, улыбаясь и чуть не плача от волненья.
Борис покраснел.
– Какая вы смешная! – проговорил он, нагибаясь к ней, еще более краснея, но ничего не предпринимая и выжидая.
Она вдруг вскочила на кадку, так что стала выше его, обняла его обеими руками, так что тонкие голые ручки согнулись выше его шеи и, откинув движением головы волосы назад, поцеловала его в самые губы.
Она проскользнула между горшками на другую сторону цветов и, опустив голову, остановилась.
– Наташа, – сказал он, – вы знаете, что я люблю вас, но…
– Вы влюблены в меня? – перебила его Наташа.
– Да, влюблен, но, пожалуйста, не будем делать того, что сейчас… Еще четыре года… Тогда я буду просить вашей руки.
Наташа подумала.
– Тринадцать, четырнадцать, пятнадцать, шестнадцать… – сказала она, считая по тоненьким пальчикам. – Хорошо! Так кончено?
И улыбка радости и успокоения осветила ее оживленное лицо.
– Кончено! – сказал Борис.
– Навсегда? – сказала девочка. – До самой смерти?
И, взяв его под руку, она с счастливым лицом тихо пошла с ним рядом в диванную.
Графиня так устала от визитов, что не велела принимать больше никого, и швейцару приказано было только звать непременно кушать всех, кто будет еще приезжать с поздравлениями. Графине хотелось с глазу на глаз поговорить с другом своего детства, княгиней Анной Михайловной, которую она не видала хорошенько с ее приезда из Петербурга. Анна Михайловна, с своим исплаканным и приятным лицом, подвинулась ближе к креслу графини.
– С тобой я буду совершенно откровенна, – сказала Анна Михайловна. – Уж мало нас осталось, старых друзей! От этого я так и дорожу твоею дружбой.
Анна Михайловна посмотрела на Веру и остановилась. Графиня пожала руку своему другу.
– Вера, – сказала графиня, обращаясь к старшей дочери, очевидно, нелюбимой. – Как у вас ни на что понятия нет? Разве ты не чувствуешь, что ты здесь лишняя? Поди к сестрам, или…
Красивая Вера презрительно улыбнулась, видимо не чувствуя ни малейшего оскорбления.
– Ежели бы вы мне сказали давно, маменька, я бы тотчас ушла, – сказала она, и пошла в свою комнату.
Но, проходя мимо диванной, она заметила, что в ней у двух окошек симметрично сидели две пары. Она остановилась и презрительно улыбнулась. Соня сидела близко подле Николая, который переписывал ей стихи, в первый раз сочиненные им. Борис с Наташей сидели у другого окна и замолчали, когда вошла Вера. Соня и Наташа с виноватыми и счастливыми лицами взглянули на Веру.
Весело и трогательно было смотреть на этих влюбленных девочек, но вид их, очевидно, не возбуждал в Вере приятного чувства.
– Сколько раз я вас просила, – сказала она, – не брать моих вещей, у вас есть своя комната.
Она взяла от Николая чернильницу.
– Сейчас, сейчас, – сказал он, мокая перо.
– Вы всё умеете делать не во время, – сказала Вера. – То прибежали в гостиную, так что всем совестно сделалось за вас.
Несмотря на то, или именно потому, что сказанное ею было совершенно справедливо, никто ей не отвечал, и все четверо только переглядывались между собой. Она медлила в комнате с чернильницей в руке.
– И какие могут быть в ваши года секреты между Наташей и Борисом и между вами, – всё одни глупости!
– Ну, что тебе за дело, Вера? – тихеньким голоском, заступнически проговорила Наташа.
Она, видимо, была ко всем еще более, чем всегда, в этот день добра и ласкова.
– Очень глупо, – сказала Вера, – мне совестно за вас. Что за секреты?…
– У каждого свои секреты. Мы тебя с Бергом не трогаем, – сказала Наташа разгорячаясь.
– Я думаю, не трогаете, – сказала Вера, – потому что в моих поступках никогда ничего не может быть дурного. А вот я маменьке скажу, как ты с Борисом обходишься.
– Наталья Ильинишна очень хорошо со мной обходится, – сказал Борис. – Я не могу жаловаться, – сказал он.
– Оставьте, Борис, вы такой дипломат (слово дипломат было в большом ходу у детей в том особом значении, какое они придавали этому слову); даже скучно, – сказала Наташа оскорбленным, дрожащим голосом. – За что она ко мне пристает? Ты этого никогда не поймешь, – сказала она, обращаясь к Вере, – потому что ты никогда никого не любила; у тебя сердца нет, ты только madame de Genlis [мадам Жанлис] (это прозвище, считавшееся очень обидным, было дано Вере Николаем), и твое первое удовольствие – делать неприятности другим. Ты кокетничай с Бергом, сколько хочешь, – проговорила она скоро.
– Да уж я верно не стану перед гостями бегать за молодым человеком…
– Ну, добилась своего, – вмешался Николай, – наговорила всем неприятностей, расстроила всех. Пойдемте в детскую.
Все четверо, как спугнутая стая птиц, поднялись и пошли из комнаты.
– Мне наговорили неприятностей, а я никому ничего, – сказала Вера.
– Madame de Genlis! Madame de Genlis! – проговорили смеющиеся голоса из за двери.
Красивая Вера, производившая на всех такое раздражающее, неприятное действие, улыбнулась и видимо не затронутая тем, что ей было сказано, подошла к зеркалу и оправила шарф и прическу. Глядя на свое красивое лицо, она стала, повидимому, еще холоднее и спокойнее.
В гостиной продолжался разговор.
– Ah! chere, – говорила графиня, – и в моей жизни tout n'est pas rose. Разве я не вижу, что du train, que nous allons, [не всё розы. – при нашем образе жизни,] нашего состояния нам не надолго! И всё это клуб, и его доброта. В деревне мы живем, разве мы отдыхаем? Театры, охоты и Бог знает что. Да что обо мне говорить! Ну, как же ты это всё устроила? Я часто на тебя удивляюсь, Annette, как это ты, в свои годы, скачешь в повозке одна, в Москву, в Петербург, ко всем министрам, ко всей знати, со всеми умеешь обойтись, удивляюсь! Ну, как же это устроилось? Вот я ничего этого не умею.
– Ах, душа моя! – отвечала княгиня Анна Михайловна. – Не дай Бог тебе узнать, как тяжело остаться вдовой без подпоры и с сыном, которого любишь до обожания. Всему научишься, – продолжала она с некоторою гордостью. – Процесс мой меня научил. Ежели мне нужно видеть кого нибудь из этих тузов, я пишу записку: «princesse une telle [княгиня такая то] желает видеть такого то» и еду сама на извозчике хоть два, хоть три раза, хоть четыре, до тех пор, пока не добьюсь того, что мне надо. Мне всё равно, что бы обо мне ни думали.
– Ну, как же, кого ты просила о Бореньке? – спросила графиня. – Ведь вот твой уже офицер гвардии, а Николушка идет юнкером. Некому похлопотать. Ты кого просила?
