Бистатический гидролокатор

Бистатический гидролокатор — гидролокатор, приёмник(и) и передатчик(и) которого разнесены в пространстве на расстояния, сравнимые с расстоянием до цели.

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 TL_PT и потерь на пути от цели к приёмнику TL_TR.

Мёртвая зона

Мёртвая зона бистатического гидролокатора

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 прострнства называется «мёртвой зоной». Если гидролокатор находится в мелкой воде, радиус мёртвой зоны может быть больше, так как сильные отражённые сигналы могут созавать волны на поверхности воды и неоднородности дна.

В бистатическом гидролокаторе приёмник находится на расстоянии R_PR от излучателя, поэтому в течении времени t = R_PR/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. Таким образом, бистатический гидролокатор не способен различать цели внутри эллипса, границы которого соответствуют расстоянию R = R_PR + cτ, а фокусами являются излучатель и приёмник. Отражения сигнала от близких к излучателю неоднородностей не влияют на мёртвую зону.

Диаграмма направленности отражения

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.

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.

См. также

• Гидролокатор
• Эхолокация
• Гидроакустика
• Радар

Ссылки

• Bistatic Sonar, explained. Alexander Yakubovskiy, FarSounder Inc.
• «Эхолот — разновидности и принцип действия»
• N. K. Naluai et al. Bi-static applications of intensity processing. Journal of Acoustic Society of America, 2007, 121 (4), pp. 1909-1915
• J. R. Edwards, H. Schmidt and K. LePage, "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. Subcritical scattering from buried elastic shells. Journal of Acoustic Society of America, 2006, 120 (6), pp. 3566-3583, 2006
• Captas Nano low frequency towed sonar. www.thalesgroup.com/naval
• J.I. Bowen and R.W. Mitnick. A Multistatic Performance Prediction Methodology. John Hopkins APL Technical Digest, 1999, v.2, No 3, pp. 424-431
• Физическая энциклопедия. // Гл. ред. Прохоров А. М. — М.: Советская энциклопедия, 1988. — Т. 1. — С. 468, 469 — 704 с., ил. — 100 000 экз.