ЦИФРОВАЯ ПРОСТРАНСТВЕННО-ВРЕМЕННАЯ ОБРАБОТКА СИГНАЛОВ В МНОГОЛУЧЕВОМ ГИДРОЛОКАТОРЕ МОРСКОГО ПОДВОДНОГО РОБОТОТЕХНИЧЕСКОГО КОМПЛЕКСА

И.И. Маркович

И.И. Маркович Научное конструкторское бюро цифровой обработки сигналов федерального государственного автономного образовательного учреждения высшего образования «Южный федеральный университет»

Ключевые слова: Морской подводный робототехнический комплекс, многолучевой гидролокатор, цифровая пространственно-временная обработки сигналов, согласованный фильтр, сигнал с линейной частотной модуляцией, формирователь характеристики направленности

Аннотация

Рассматриваются особенности цифровой пространственно-временной обработки сигналов (ПВОС) в многолучевых гидролокаторах (МЛГ) морских подводных робототехни-ческих комплексов (РТК), предназначенных для мониторинга подводной обстановки по на-правлению движения подводного аппарата и обнаружения потенциально опасных для на-вигации препятствий. Приведены параметры впередсмотрящего локатора препятствий для универсального многоканального буксируемого комплекса глубоководного необитаемого подводного аппарата, созданного в Научно-конструкторском бюро цифровой обработки сигналов Южного федерального университета. Показывается, что, при использовании зондирующих сигналов с линейной частотной модуляцией (ЛЧМ), позволяющих обеспечить высокое разрешение и заданную дальность, в случае обнаружения неизвестных движущих-ся подводных объектов появляются дополнительные погрешности измерения дальности, обусловленные влиянием эффекта Доплера на частоту отраженных сигналов. Это приво-дит к повышению навигационной опасности эксплуатации автономных и телеуправляе-мых, необитаемых и обитаемых подводных аппаратов различного назначения. Целью ра-боты является оценка дополнительных погрешностей измерения дальности и синтез алго-ритмов цифровой ПВОС в МГЛ, позволяющих исключить указанный недостаток и повы-сить безопасность навигации морских подводных РТК. В статье рассматривается алго-ритм цифровой ПВОС, позволяющий при работе с движущимися потенциально опасными для навигации подводными объектами повысить точность определения дистанции до них, а также определять их скорость и направление движения относительно подводных аппа-ратов. Информация о скорости и направлении движения обнаруженных подводных объек-тов позволит дополнительно повысить навигационную безопасность и расширить функ-циональные возможности морских подводных РТК различного назначения. Приводится структурная схема алгоритма и дается описание ее функционирования во впередсмотря-щих МЛГ морских подводных РТК различного назначения.

Литература

1. Применение цифровой обработки сигналов / под ред. Э. Оппенгейма. – М.: Мир, 1980. – 552 с.
2. Найт У.С., Придэм Р.Г., Кэй С.М. Цифровая обработка сигналов в гидролокационных системах // ТИИЭР. – 1981. – Т. 69, № 11. – С. 84-155.
3. Маркович И.И. Цифровая обработка сигналов в системах и устройствах: монография. – Ростов-на-Дону: Изд-во ЮФУ, 2012. – 236 с.
4. Маркович И.И. Цифровая пространственно-временная обработка сигналов в гидроаку-стических системах и комплексах. Подводные технологии и средства освоения Мирово-го океана. – М.: Изд. дом «Оружие и технологии», 2011. – С. 366-373.
5. Маркович И.И. Методы и алгоритмы цифровой пространственно-временной обработки гидроакустических сигналов в многолучевых эхолотах и локаторах препятствий // Фун-даментальная и прикладная гидрофизика. – СПб.: Наука, 2014. – Т. 7, № 2. – С. 58-71.
6. Маркович И.И., Душенин Ю.В. Применение многолучевых гидроакустических средств с цифровой пространственно-временной обработкой для экологического мониторинга водных районов // Известия ЮФУ. Технические науки. – 2015 – № 12 (173). – С. 85-98. 7. Маркович И.И., Душенин Ю.В. Применение поисковых многолучевых гидроакустиче-ских средств с цифровой пространственно-временной обработкой сигналов в амфибий-ной авиации // Сб. докладов X Международной научной конференции по гидроавиации «Гидроавиасалон-2014». – М.: ЦАГИ, 2014. – Ч. II. – С. 231-237.
8. Маркович И.И. Многофункциональный гидроакустический комплекс авиационного ба-зирования. Морская, авиационная и ракетно-космическая техника, радиотехника, авто-матика и управление: состояние и перспективы развития в ЮФУ: монография / под ред. И.И. Марковича. – Ростов-на-Дону: Изд-во ЮФУ, 2011. – С. 7-38.
9. Маркович И.И., Котов И.Н., Семеняк П.Л., Ковалев Э.П., Жирнов В.С., Насыров В.Г. Ап-паратная реализация и натурные испытания глубоководного гидроакустического комплек-са с цифровым формированием и обработкой сигналов // Матер. Международной научно-технической конференции «Многопроцессорные вычислительные и управляющие систе-мы» (МВУС-2009). – Таганрог: Изд-во ТТИ ЮФУ, 2009. – Т. 2. – С. 202-204. 10. Маркович И.И., Душенин Ю.В., Губанов Ю.Н., Ковалев Э.П., Жирнов В.С., Примак В.П. Результаты натурных испытаний многолучевого эхолота с цифровой пространственно-временной обработкой // Материалы Международной научно-технической конференции «Многопроцессорные вычислительные и управляющие системы» (МВУС-2009). – Та-ганрог: Изд-во ТТИ ЮФУ, 2009. – Т. 2. – С. 194-196.
11. Маркович И.И., Душенин Ю.В., Жирнов В.С., Семеняк П.П., Ковальчук Д.В. Локатор препятствий глубоководного носителя // Известия ЮФУ. Технические науки. – 2011. – № 3(16). – С. 128-135.
12. Маркович И.И., Душенин Ю.В., Шелестенко Е.Ю. Применение современных вычисли-тельных средств в перспективных гидролокаторах переднего обзора // Матер. Второй Всероссийской научно-технической конференции «Суперкомпьютерные технологии» (СКТ-2012). – Ростов-на-Дону: Изд-во ЮФУ, 2012. – С. 230-234.
13. Кук Ч., Бернфельд М. Радиолокационные сигналы: пер. с англ. / под ред. В.С. Кельзо-на. – М.: Сов. радио, 1971. – 568 с.
14. Маркович И.И., Копытин А.С., Марьев А.А. Цифровая обработка сигналов в радиолока-ционном комплексе, использующем зондирующие сигналы с линейной частотной моду-ляцией и изменяющимся знаком девиации частоты // Матер. Третьей Всероссийской на-учно-технической конференции «Суперкомпьютерные технологии» (СКТ-2014). – Рос-тов-на-Дону: Изд-во ЮФУ, 2014. – Т. 2. – С. 235-239.
15. Маркович И.И. Алгоритм селекции движущихся целей с череспериодной компенсацией огибающих сигналов. Радиолокационные системы специального и гражданского назна-чения 2015–2017 / под ред. Ю.И. Белого. – М.: Радиотехника, 2016. – С. 426-438.
16. Маркович И.И. Реализация алгоритмов цифрового формирования квадратурных состав-ляющих в локационных комплексах различного назначения // Вестник компьютерных и информационных технологий. – 2006. – № 6. – С. 16-21.
17. Маркович И.И., Андриенко В.А., Ершова О.В. Цифровая обработка сигналов в гидроаку-стических комплексах // Матер. 2-й Всероссийской научно-технической конференции «Суперкомпьютерные технологии» (СКТ-2012). – Ростов-на-Дону: Изд-во ЮФУ, 2012. – Т. 2. – С. 230-234.
18. Пат. 2626380 РФ: МПК-2015.01 G01S 13/52; G01S 13/58. Система селекции движущихся целей с измерением дальности, радиальной скорости и направления движения / Марко-вич И.И., Марьев А.А.; заявитель и правообладатель ФГАОУ «Южный федеральный университет». – № 2016141527; заявл. 21.10.2016, опубл. 26.07.2017, Бюл. № 21.
19. Маркович И.И., Марьев А.А. Селекция движущихся целей с измерением дальности, ра-диальной скорости и направления движения // Вестник воздушно-космической оборо-ны. – 2019. – № 1 (21). – С. 31-40.
20. Маркович И.И. Алгоритм цифровой обработки сигналов локатора препятствий с изме-рением скорости и направления движения подводных объектов // Матер. 5-й Всероссий-ской научно-технической конференции «Суперкомпьютерные технологии» (СКТ-2018). – Ростов-на-Дону: Изд-во ЮФУ, 2018. – Т. 2 – С. 150-155.