6.4. Пассивные гидролокационные системы и цифровая обработка сигналов
В пассивных гидролокационных системах обязательно приходится иметь дело с оцениванием как временной, так и пространственной структур наблюдаемого поля сигналов, используя при этом в основном спектральный анализ и (или) анализ волновой векторной функции в той или иной форме. Наиболее важное применение пассивная гидролокация находит в военных системах наблюдения, предназначенных для обнаружения и сопровождения подводных лодок, поэтому подробное рассмотрение этих систем затруднительно ввиду секретного характера материала. Известны, правда, и другие применения пассивной гидролокации, например для
изучения подводных землетрясений или при построении некоторых навигационных систем.
Для приема данных в пассивной гидролокации используются самые разнообразные системы, преобразующие гидроакустические сигналы в электрические и обратно. Тип и структура этих систем определяют, какой должна быть обработка сигналов и каковы ее возможности. На рис. 6.26 приведены некоторые системы, нашедшие применение в пассивной гидролокации. Вообще известны два класса преобразующих систем: одиночные чувствительные к ультразвуку элементы и антенные решетки. Примерами одиночных чувствительных элементов служат ненаправленные или направленные гидрофоны, устанавливаемые на судне, а также акустические буи, разбрасываемые с воздуха или с корабля. К антенным решеткам относятся решетки из акустических преобразователей, смонтированные на корабле, установленные на якорях или буксируемые. Одиночные чувствительные элементы позволяют выполнить временной анализ внешнего волнового поля, поэтому с ними используются только методы спектрального анализа. Антенные решетки дают возможность провести как пространственный, так и временной анализ, поэтому в этом случае применяется как спектральный анализ, так и анализ волновой векторной функции.
Рис. 6.26. Примеры некоторых пассивных гидролокационных систем. а — антенные решетки из гидрофонов, установленных на судне; б — антенные решетки, установленные на якорях; в — системы с акустическими буями; г — буксируемая антенная решетка.
Часто, однако, эти две задачи удается разделить, выполняя некоторую обработку сигналов антенной решетки (или анализ волновой векторной функции) в узкой полосе частот.
Вопросы, рассматриваемые в данном разделе, указаны в табл. 6.3. Горизонтальное направление соответствует последовательности изложения материала. Прежде всего рассматриваются основы теории, а также модели, используемые для представления сигналов и их обработки.
Таблица 6.3 (см. скан) Вопросы, рассматриваемые в разделе, посвященном цифровой обработке сигналов в пассивных гидролокационных системах
Дается обзор некоторых положений спектрального анализа и его использования в пассивной гидролокации. В первую очередь это касается спектрального представления и свойств типичных энергетических спектров, с которыми приходится иметь дело в гидролокации. Далее рассматриваются волновые векторные представления, а также алгоритмы обработки сигналов антенных решеток. Волновые векторные представления обобщают понятия спектров временных рядов, а целью обработки сигналов антенной решетки являются пространственная фильтрация сигналов и формирование диаграмм направленности решеток. После этого рассматриваются некоторые методы обработки и их реализация при определении спектров и волновых векторных функций. Кратко описывается несколько наиболее определившихся методов оценивания спектра временных рядов и дается обзор некоторых из разработанных в последнее время адаптивных методов. Что касается пространственного анализа, то сначала рассматриваются
общепринятые методы оценивания (обнаружения) мощности сигнала как функции пеленга, или волнового вектора, а затем обсуждается несколько адаптивных методов, разработанных в последнее время. Классификация всех этих методов основана на том, используется или нет обратная связь при их конкретной реализации. В заключение очень сжато рассматриваются некоторые применения пассивных гидролокационных систем.
