RU2649675C1

RU2649675C1 - Hydroacoustic control method of torpedo

Info

Publication number: RU2649675C1
Application number: RU2017105194A
Authority: RU
Inventors: Валерий Григорьевич Тимошенков; Владимир Алексеевич Антипов; Юрий Игоревич Макарчук
Original assignee: Акционерное Общество "Концерн "Океанприбор"
Priority date: 2017-02-16
Filing date: 2017-02-16
Publication date: 2018-04-04

Abstract

FIELD: acoustics; weapons and ammunition.

SUBSTANCE: hydroacoustic control method of torpedo, containing discharge of torpedo that emits probing signals at fixed intervals, reception of echo signals by hydrolocator of lightning of near scenario, allocation of classification features, definition of object class, generation of command signal, two torpedoes are simultaneously used exhaust to the target, the first of which begins to emit probing signals at fixed intervals after the release of the second torpedo in the direction of the target, which is controlled by wires, the receiving path of the second torpedo receives echo signals reflected from the target, transmits it to the hydrolocator of near scenario, which corrects the movement of the second torpedo.

EFFECT: hydroacoustic method of torpedo control is proposed.

1 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к области гидроакустики и может быть использовано для построения систем управления движения торпедами с использованием гидроакустических станций освещения ближней обстановки.The invention relates to the field of hydroacoustics and can be used to build control systems for the movement of torpedoes using sonar stations for lighting near situations.

Современные торпеды являются самоходными автономными необитаемыми аппаратами, которые используются на современных подводных лодках с целью поражения обнаруженного объекта. На современных торпедах установлены гидроакустические станции, которые позволяют автономно обнаруживать объект и проводить его уничтожение. Однако современные гидроакустические системы, установленные на подводных лодках, обнаруживают движущуюся торпеду и ее уничтожают на подходе и, кроме того, они используют средства гидроакустического противодействия и устанавливают имитаторы, которые обнаруживаются как объекты. В этой ситуации гидроакустический комплекс торпеды не способен обнаружить реальный объект и тогда используют гидроакустическую станцию освещения ближней обстановки, которая управляет торпедой по проводам (В.В. Сурин, Ю.Н. Пелевин, В.Л. Чулков. «Противолодочные средства иностранных флотов» М.: МО, 1991 г., стр. 63-80).Modern torpedoes are self-propelled autonomous uninhabited vehicles that are used on modern submarines to destroy a detected object. Hydroacoustic stations are installed on modern torpedoes, which allow autonomously detecting an object and carrying out its destruction. However, modern sonar systems installed in submarines detect a moving torpedo and destroy it on the way and, in addition, they use sonar countermeasures and install simulators that are detected as objects. In this situation, the sonar complex of the torpedo is not able to detect a real object and then use the sonar station for lighting the near situation, which controls the torpedo through the wires (VV Surin, Yu.N. Pelevin, VL Chulkov. “Anti-submarine vehicles of foreign fleets” M .: Moscow, 1991, pp. 63-80).

Известна гидроакустическая система по патенту №2501038, которая содержит НГАС ОБО, включающую антенную систему, тракт предварительной обработки, ЦВС-1 и ЦВС-2, блок обработки сигналов прямого распространения от торпеды, блок определения координат положения торпеды относительно навигационной станции и относительно цели, блок определения команд управления движением торпеды, генератор и антенну излучения команд управления, систему классификации по эхо-сигналам, полученным при излучении гидролокатора торпеды, блок управления движением торпеды, содержащий приемное устройство с антенной, декодер и исполнительное устройство воздействия на элементы движения торпеды.Known sonar system according to patent No. 2501038, which contains NGAS OBO, including the antenna system, pre-processing path, DAC-1 and DAC-2, a unit for processing direct propagation signals from a torpedo, a unit for determining the coordinates of the position of the torpedo relative to the navigation station and relative to the target, block definitions of control commands for the movement of a torpedo, a generator and an antenna for emitting control commands, a classification system for echo signals received from the radiation of a sonar of a torpedo, a control unit for the movement of a torpedo rows comprising a receiver with an antenna, a decoder and the actuator elements to influence the movement of the torpedo.

Наиболее близким аналогом по числу общих признаков является способ, реализуемый системой по патенту №2501038. В соответствии с этим способом торпеда излучает зондирующий сигнал через фиксированные промежутки времени, НГАС ОБО принимает отраженные от цели эхо-сигналы, определяет координаты обнаруженной цели, определяет положение движущейся торпеды, измеряет классификационные признаки обнаруженной цели, определят отклонение торпеды от направления движения на цель, формирует сигналы управления движением торпеды и излучает эти сигналы. Акустическая система торпеды принимает сигналы управления, декодирует сигналы управления торпедой, включает исполнительные механизмы управления торпедой и корректирует движение торпеды.The closest analogue in terms of the number of common features is the method implemented by the system according to the patent No. 2501038. In accordance with this method, a torpedo emits a probe signal at fixed intervals, NGAS OBO receives echoes reflected from the target, determines the coordinates of the detected target, determines the position of the moving torpedo, measures the classification signs of the detected target, determines the deviation of the torpedo from the direction of movement to the target, generates torpedo movement control signals and emits these signals. The torpedo acoustic system receives control signals, decodes torpedo control signals, turns on torpedo control actuators and corrects the movement of the torpedo.

Недостатком этого способа, реализованного в гидроакустической системе, по патенту №2501038 является то, что при использовании торпеды на больших дистанциях эхо-сигналы от цели будут затухать, поэтому провести обнаружение цели, классификацию и управление торпедой по своему прямому назначению станет невозможным.The disadvantage of this method, implemented in a hydroacoustic system, according to patent No. 2501038, is that when torpedoes are used at large distances, the echo signals from the target will decay, therefore it will be impossible to detect the target, classify and control the torpedo for its intended purpose.

Решение задачи многоклассового автоматического распознавания эхо-сигналов гидролокатора торпеды в условиях априорной неопределенности является достаточно трудоемкой и в большинстве случаев невыполнимой. Для решения этой задачи необходимы не только хорошие технические средства, которые обеспечат гидроакустическое вооружение высокими тактико-техническими характеристиками. Автономные гидролокаторы торпеды не обладают такими характеристиками и не могут эффективно справиться с решением задачи автоматического обнаружения и тем более классификации, обнаруженных целей с требуемой достоверностью на фоне нестационарной помехи, обусловленной сложной помехо-сигнальной обстановкой. Невозможно оснастить торпеду хорошим гидроакустическим активно-пассивным комплексом и улучшить помехо-сигнальную ситуацию на входе приемного тракта гидролокатора торпеды, которая возникает по объективным причинам, связанным с движением торпеды и наличием поверхностной и донной реверберацией при излучении зондирующего сигнала. Уровень собственного шума движения торпеды существенно превышает уровень помех при движении подводной лодки носителя гидроакустического комплекса. В настоящее время существующие торпеды могут быть использованы на больших дистанциях, поэтому эхо-сигналы от обнаруженной цели будут затухать, что не позволит достоверно классифицировать обнаруженные цели в условиях гидроакустического противодействия с постановкой имитаторов. Поэтому метод, предложенный в способе-прототипе, не обеспечит качественное обнаружение и классификацию на больших дистанциях и точное наведение торпеды.Solving the problem of multiclass automatic recognition of echo signals from a torpedo sonar under conditions of a priori uncertainty is quite laborious and in most cases impossible. To solve this problem, not only good technical means are needed that will provide sonar armament with high tactical and technical characteristics. Autonomous torpedo sonars do not have such characteristics and cannot effectively cope with the solution of the problem of automatic detection, and even more so of classification, of detected targets with the required reliability against the background of unsteady interference caused by a complex noise-signal situation. It is impossible to equip a torpedo with a good sonar active-passive complex and to improve the noise-signal situation at the inlet of the torpedo sonar receiving path, which arises for objective reasons related to the movement of the torpedo and the presence of surface and bottom reverberation when the sounding signal is emitted. The noise level of the torpedo movement significantly exceeds the level of interference during the movement of a submarine carrier sonar complex. Currently, existing torpedoes can be used at long distances, so the echo signals from the detected target will attenuate, which will not allow to reliably classify the detected targets in the conditions of hydroacoustic counteraction with the setting of simulators. Therefore, the method proposed in the prototype method does not provide high-quality detection and classification at long distances and accurate guidance of the torpedo.

Задачей настоящего изобретения является повышение эффективности функциональных возможностей гидроакустического способа обнаружения цели и управления торпедой, основанного на использовании торпеды и гидролокатора освещения ближней обстановки.The objective of the present invention is to increase the effectiveness of the functionality of the sonar method of detecting targets and controlling a torpedo, based on the use of a torpedo and sonar lighting near the situation.

Техническим результатом от использования предлагаемого изобретения является повышение эффективности обнаружения и классификации обнаруженной цели с помощью автономных управляемых торпед при больших дистанциях до цели.The technical result from the use of the present invention is to increase the efficiency of detection and classification of the detected target using autonomous guided torpedoes at large distances to the target.

Указанный технический результат может быть достигнут, если в способ, содержащий выпуск первой торпеды в сторону цели, излучающей зондирующие сигналы через фиксированные промежутки времени, прием эхо-сигналов от цели гидроакустической станцией освещения ближней обстановки, выделение классификационных признаков эхо-сигнала от цели, определение класса цели, формирование сигналов управления торпедой, введены новые признаки, а именно, когда первая торпеда начинает излучать зондирующие сигналы в сторону цели, выпускают вторую торпеду, управляемую по проводам в направлении на цель, приемным трактом второй торпеды принимают отраженные от цели эхо-сигналы, излученные первой торпедой, усиливают принятые эхо-сигналы, преобразуют их в цифровой код и передают по проводной линии управления на вход гидроакустической станции освещения ближней обстановки, посредством которого принимают цифровой сигнал, формируют характеристики направленности приемной гидроакустической антенны, определяют положение цели относительно направления движения второй торпеды, определяют положение цели относительно направления движения первой торпеды, выделяют классификационные признаки цели и определяют класс цели, дистанцию до цели, а также формируют сигнал отклонения направления движения второй торпеды от положения цели, после чего передают сигнал управления по проводам на вторую торпеду, при приеме каждого очередного зондирующего сигнала корректируют направление движения управляемой второй торпеды для достижения цели.The specified technical result can be achieved if, in a method containing the release of the first torpedo towards the target emitting sounding signals at fixed intervals, receiving echo signals from the target by the hydro-acoustic lighting station of the near situation, highlighting the classification features of the echo signal from the target, determining the class targets, the formation of torpedo control signals, new signs have been introduced, namely, when the first torpedo starts emitting sounding signals towards the target, the second torpedo is fired, control pulled along the wires in the direction of the target, the receiving path of the second torpedo receives the echo signals reflected from the target emitted by the first torpedo, amplifies the received echo signals, converts them into a digital code and transmits them via a wire control line to the input of the near acoustic lighting station, by which receive a digital signal, form the directivity characteristics of the receiving hydroacoustic antenna, determine the position of the target relative to the direction of movement of the second torpedo, determine the position of the whether relative to the direction of the first torpedo’s movement, the classification signs of the target are distinguished and the class of the target, the distance to the target are determined, and a signal for deviating the direction of movement of the second torpedo from the target’s position is formed, after which a control signal is transmitted by wire to the second torpedo, upon receipt of each next probe adjust the direction of movement of the guided second torpedo to achieve the goal.

Сущность изобретения заключается в следующем: с помощью двух торпед удается разнести излучение и прием. При этом излучение происходит на дистанции, близкой к обнаруженной цели, и на этой дистанции зондирующий сигнал не успевает значительно ослабеть. Кроме того, на прием эхо-сигнала второй торпедой не оказывает влияние реверберация, которая следует после излучения зондирующего сигнала, что ограничивает длительность излучаемого сигнала и соответственно излучаемую энергию и связанную с этим дальность обнаружения. Отраженный эхо-сигнал распространяется на меньшее расстояние и принимается приемной антенной второй торпеды на фоне шума собственного движения, а не на фоне поверхностной реверберации. Это позволяет повысить информативность классификации и точность управления второй торпедой, которая используется по своему прямому назначению.The invention consists in the following: with the help of two torpedoes it is possible to spread the radiation and reception. In this case, the radiation occurs at a distance close to the detected target, and at this distance the probing signal does not have time to significantly weaken. In addition, the second torpedo is not affected by the reverberation that follows the emission of the probe signal, which limits the duration of the emitted signal and, accordingly, the radiated energy and the associated detection range. The reflected echo propagates to a shorter distance and is received by the receiving antenna of the second torpedo against the background of noise of its own movement, and not against the background of surface reverberation. This allows you to increase the information content of the classification and the accuracy of the second torpedo control, which is used for its intended purpose.

Сущность изобретения поясняется фиг. 1, на которой приведена блок- схема системы, реализующей предлагаемый способ.The invention is illustrated in FIG. 1, which shows a block diagram of a system that implements the proposed method.

Система (фиг. 1) содержит торпеду 1 с гидролокатором излучения зондирующих сигналов, торпеду 2 приема эхо-сигналов, в состав которой входит блок 3 приема эхо-сигналов и блок 4 приема сигналов управления. Гидроакустическая станция 5 освещения ближней обстановки, в состав которой входит блок 6 приема входной информации, блок 7 пространственной обработки, блок 8 временной обработки, блок 9 выделения классификационных признаков, блок 10 принятия решения о классе обнаруженного объекта, блок 11 отображения и управления оператором, блок 12 определения координат объекта, блок 13 выработки сигналов управления, блок 14 передачи сигналов управления.The system (Fig. 1) contains a torpedo 1 with a sonar emitting sounding signals, a torpedo 2 receiving echo signals, which includes a block 3 for receiving echo signals and a block 4 for receiving control signals. Hydroacoustic station 5 for lighting the near environment, which includes an input information receiving unit 6, a spatial processing unit 7, a temporary processing unit 8, classification feature extraction unit 9, a decision-making class decision unit 10, an operator display and control unit 11, a unit 12 determine the coordinates of the object, block 13 generating control signals, block 14 for transmitting control signals.

Гидроакустическая станция освещения ближней обстановки является известным устройством, которое используется в прототипе, может быть реализована по патентам прототипа.The hydro-acoustic lighting station of the near environment is a known device that is used in the prototype, can be implemented according to the patents of the prototype.

В настоящее время практически вся гидроакустическая аппаратура выполняется на спецпроцессорах, которые преобразуют акустический сигнал в цифровой вид и производят в цифровом виде формирование характеристик направленности, многоканальную обработку и спектральную обработку, измерение помехи, обнаружение сигнала и сравнение с порогом, обработку по времени и по частоте и принятие решения о цели. Для качественного решения задач обработки гидроакустической информации в современных корабельных гидроакустических средствах (станциях) используются спецпроцессоры на основе ЦВС, обладающие высокой производительностью, функциональной надежностью и малыми габаритами. С использованием специального алгоритмического и программного обеспечения спецпроцессорами могут решаться все задачи формирования и обработки принимаемых гидроакустических сигналов, обнаружения эхо-сигналов, измерения их параметров, в том числе определение пространственных и временных характеристик эхо-сигнала (Ю.А. Корякин, С.А. Смирнов, Г.В. Яковлев. «Корабельная гидроакустическая техника», СПб: «Наука», 2004 г., стр. 281).Currently, almost all hydroacoustic equipment is performed on special processors that convert the acoustic signal into a digital form and digitally generate directivity characteristics, multichannel processing and spectral processing, interference measurement, signal detection and comparison with a threshold, time and frequency processing, and deciding on a goal. For a high-quality solution to the problems of processing sonar information in modern ship sonar equipment (stations), special processors based on a digital computer system are used, which have high performance, functional reliability and small dimensions. Using special algorithmic and software, special processors can solve all the problems of generating and processing received hydroacoustic signals, detecting echo signals, measuring their parameters, including determining the spatial and temporal characteristics of an echo signal (Yu.A. Koryakin, S.A. Smirnov, G.V. Yakovlev. “Shipboard sonar equipment”, St. Petersburg: “Nauka”, 2004, p. 281).

Телеуправляемые по проводам торпеды, которые используются по своему прямому назначению, являются известными устройствами, широко используемыми в современных флотах (В.В. Сурин Ю.Н. Пелевин В.Л. Чулков. «Противолодочные средства иностранных флотов». М.: Военное издательство, 1991 г.) В качестве торпеды с излучением зондирующего сигнала может быть использована обычная торпеда, в которой проведены несущественные изменения режима работы, связанной с управлением последовательности излучения зондирующего сигнала.Telecontrolled wire torpedoes that are used for their intended purpose are well-known devices widely used in modern fleets (V.V. Surin, Yu.N. Pelevin, V.L. Chulkov. “Antisubmarine assets of foreign fleets.” M.: Military Publishing House , 1991) As a torpedo with the sound of the probe signal, a conventional torpedo can be used, in which minor changes are made to the operating mode associated with controlling the sequence of radiation of the probe signal.

С помощью предложенной системы заявленный способ реализуется следующим образом.Using the proposed system, the claimed method is implemented as follows.

После того как принято решение об обнаружении на большой дистанции подводной лодки, выпускается торпеда 1 с гидролокатором с излучением зондирующих сигналов. В направлении предполагаемой цели торпеда 1 сначала движется без излучения, а на определенной дистанции начинает излучать зондирующие сигналы. Время движения первой торпеды без излучения выбирается оператором в зависимости от предполагаемой дистанции обнаруженной цели. С началом излучения зондирующих сигналов первой торпеды выпускается вторая торпеда 2 с системой управления по проводам и блоком 3 приема отраженных от обнаруженной цели при излучении зондирующих сигналов торпедой 1. Принятые блоком 3 эхо-сигналы усиливаются и передаются по проводной связи на вход гидроакустической станции 5 освещения ближней обстановки. По принятой цифровой информации производится пространственная обработка в блоке 6, которая позволяет сформировать узкие характеристики направленности и определить пространственные параметры обнаруженной цели и его отклонение от траектории движения. В блоке 7 производится временная обработка принятой информации и выделение временных классификационных признаков, дистанции и скорости цели. В блоке 9 производится выделение классификационных признаков по измеренной пространственной и временной информации, на основании которой в блоке 10 принимается решение о классе обнаруженной цели. В блоке 11 вся информация оценивается оператором и принимается решение о корректировке направления движения второй торпеды относительно обнаруженной цели, координаты которого определены в блоке 12. В блоке 13 вырабатываются сигналы, которые должны скорректировать движение второй торпеды на выбранную цель. Через блок передачи сигналов 13 информация о корректировке передается на торпеду 2 по проводам в блок 4 приема сигналов управления, после чего на исполнительные механизмы, существующие на телеуправляемой торпеде, поступают конкретные сигналы управления.After a decision has been made to detect a submarine at a great distance, a torpedo 1 with a sonar with the emission of sounding signals is released. In the direction of the intended target, the torpedo 1 first moves without radiation, and at a certain distance it starts emitting sounding signals. The time of movement of the first torpedo without radiation is selected by the operator depending on the estimated distance of the detected target. With the beginning of the emission of the sounding signals of the first torpedo, a second torpedo 2 with a control system for wires and a receiving unit 3 reflected from the detected target when the sounding signals of the torpedo 1 is emitted is received. The echo signals received by the unit 3 are amplified and transmitted via wire communication to the input of the near acoustic sonar station 5 the setting. Based on the received digital information, spatial processing is performed in block 6, which allows you to generate narrow directivity characteristics and determine the spatial parameters of the detected target and its deviation from the motion path. In block 7, the received information is temporarily processed and the time classification signs, distance and target speed are selected. In block 9, classification features are selected according to the measured spatial and temporal information, based on which, in block 10, a decision is made about the class of the detected target. In block 11, all information is evaluated by the operator and a decision is made to adjust the direction of movement of the second torpedo relative to the detected target, the coordinates of which are determined in block 12. In block 13, signals are generated that should correct the movement of the second torpedo to the selected target. Through the signal transmission unit 13, the correction information is transmitted to the dashboard 2 by wire to the control signal receiving unit 4, after which specific control signals are received to the actuators existing on the remote control dashboard.

Таким образом, используя разнесенное излучение и прием, что обеспечивает отсутствие поверхностной реверберации на входе приемной антенны, и используя энергетический потенциал системы обработки гидроакустической станции освещения подводной обстановки, может быть обеспечено повышение эффективности управления использования торпедного оружия по своему прямому назначению.Thus, using diversity radiation and reception, which ensures the absence of surface reverberation at the input of the receiving antenna, and using the energy potential of the processing system of the hydroacoustic station for lighting underwater situations, it can be increased the efficiency of controlling the use of torpedo weapons for their intended purpose.

Claims

Hydroacoustic method of controlling a torpedo, comprising releasing the first torpedo towards the target emitting sounding signals at fixed intervals, receiving echo signals from the target by the hydroacoustic station for lighting the near situation, highlighting the classification of the echo signal from the target, determining the class of the target, generating torpedo control signals characterized in that when the first torpedo starts emitting sounding signals towards the target, a second torpedo is launched, guided by wires in a direction and to the target, the receiving path of the second torpedo receives the echo signals reflected from the target emitted by the first torpedo, amplifies the received echo signals, converts them into a digital code and transmits them via a wire line to the input of the near-acoustic sonar station, through which the digital signal is received form the directivity characteristics of the receiving sonar antenna, determine the target position relative to the direction of movement of the second torpedo, determine the target position relative to the direction of movement The first torpedo displays the classification of the target and determines the class of the target, the distance to the target, and also generates a signal for deviating the direction of movement of the second torpedo from the position of the target, after which they transmit a control signal by wire to the second torpedo, and upon receiving each next sounding signal, they correct the direction of movement guided second torpedoes to achieve the goal.