Бистатический гидролокатор: различия между версиями

Материал из Википедии — свободной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску
Интерактивная навигация по истории
[отпатрулированная версия][отпатрулированная версия]
← Предыдущая правкаСледующая правка →
Содержимое удалено Содержимое добавлено
ВизуальныйВики-текст
Нет описания правки
Нет описания правки
Строка 19: Строка 19:
== Типы бистатических гидролокаторов ==
== Типы бистатических гидролокаторов ==
=== Гидролокаторы прямого и обратного рассеяния ===
=== 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 может меняться от 0° до 180°. Отражение при φ < 90º называется обратным рассеянием, при φ > 90º — прямым рассеянием. Прямое рассеяние основано на принципе Бабине {{lang-en|Babinet's principle}}.
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 {{lang-en|Babinet's principle}}.
{|
{|
|-
|-
Строка 29: Строка 29:
[[Image:Bistatic forwardscattering.png|thumb|250px|center|Бистатический гидролокатор с прямым рассеянием]]
[[Image:Bistatic forwardscattering.png|thumb|250px|center|Бистатический гидролокатор с прямым рассеянием]]
|}
|}
⚫
<!--
===Pseudo-monostatic sonar===
This is the sonar with a small bistatic angle. In other words, both the range from projector to target R<sub>pt</sub> and from target to receiver R<sub>tr</sub> is much greater than the distance from projector to receiver R<sub>pr</sub>.


=== Псевдомоностатический гидролокатор ===
===Multistatic sonar===
Псевдомоностатическим называется гидролокатор малым бистатическим углом. Другими словами, расстояние от излучателя до цели R<sub>PT</sub> и от цели до приёмника R<sub>TR</sub> значительно меньше, чем расстояние от излучателя до приёмника R<sub>PR</sub>.
This is the multi-node system with more than one projector, receiver or both.


=== Мультистатический гидролокатор ===
==Applications==
Мультистатическим называется гидролокатор, у которого несколько излучателей и/или приёмников.
{| border="1"

== Применение бистатических и мультистатических гидролокаторов ==
{|
|-
|-
|valign="center"|
|valign="top"|
[[Image:Long range surveillance.png|thumb|250px|center|Long range surveillance]]
[[Image:Long range surveillance.png|thumb|250px|center|Дальнее наблюдение]]
|valign="center"|
|valign="top"|
[[Image:Single projector with many receivers.png‎|thumb|250px|center|A net of receivers with a single projector]]
[[Image:Single projector with many receivers.png‎|thumb|250px|center|Сеть приёмников с одним излучателем]]
|valign="center"|
|valign="top"|
[[Image:Low frequency towed sonar.png‎|thumb|250px|center|Low frequency towed sonar]]
[[Image:Low frequency towed sonar.png‎|thumb|250px|center|Низкочастотный буксируемый гидролокатор]]
|valign="center"|
|valign="top"|
[[Image:Buried objects dectection.png|thumb|250px|center|Buried objects detection]]
[[Image:Buried objects dectection.png|thumb|250px|center|Обнаружение захороненных объектов]]
|}
|}

⚫
<!--
===Long range surveillance===
===Long range surveillance===
For coastal surveillance, a large receive array of hydrophones is usually deployed close to the shore and connected with cables to a land-based processing center. To enable long range target detection (far away from the shore), one can use a powerful mobile projector, deployable from the ship.
For coastal surveillance, a large receive array of hydrophones is usually deployed close to the shore and connected with cables to a land-based processing center. To enable long range target detection (far away from the shore), one can use a powerful mobile projector, deployable from the ship.

Версия от 13:24, 1 сентября 2010

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 TLPT и потерь на пути от цели к приёмнику TLTR.

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 RPR от излучателя, поэтому в течении 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[1]. 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

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.

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 англ. Babinet's principle.

Моностатический гидролокатор
Бистатический гидролокатор с обратным рассеянием
Бистатический гидролокатор с прямым рассеянием

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.

Мультистатический гидролокатор

Мультистатическим называется гидролокатор, у которого несколько излучателей и/или приёмников.

Применение бистатических и мультистатических гидролокаторов

Дальнее наблюдение
Сеть приёмников с одним излучателем
Низкочастотный буксируемый гидролокатор
Обнаружение захороненных объектов


Примечания

  1. ↑ Cox H. Fundamentals of Bistatic Active Sonar. In: «Underwater Acoustic Data Processing» by Y. T. Chan (editor). Springer, 1989.


См. также

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.
Источник — https://ru.wikipedia.org/w/index.php?title=Бистатический_гидролокатор&oldid=27451990