Способ формирования и применения пространственно развитой просветной параметрической антенны в морской среде

Способ формирования и применения пространственно развитой просветной параметрической антенны в морской среде

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Изобретение относится к гидроакустике, гидрофизике и геофизике. Формируемая пространственно-развитая параметрическая антенна представляет собой многолучевую просветную измерительную систему, обеспечивающую параметрический прием волн различной физической природы, создаваемых искусственными источниками, естественными процессами и явлениями атмосферы, океана, и земной коры, действующей на основе закономерностей их нелинейного взаимодействия и параметрического преобразования в морской среде. Преимущество и принципиальное отличие предлагаемой просветной параметрической системы от известных систем, заключается в том, что она формируется и функционирует с использованием закономерностей многолучевого распространения просветных акустических волн в протяженном гидроакустическом канале и их нелинейного взаимодействия с информационными волнами при их совместном распространении в морской среде. Реализация этих закономерностей обеспечивает повышение чувствительности и увеличение дальности параметрического приема информационных волн, а также их последующей идентификации как источников атмосферы, океана или земной коры. Параметрическую антенну мониторинга информационных полей морской среды и объектов формируют как пространственно-развитую измерительную систему, соизмеримую с протяженностью контролируемой акватории и ограничивающих ее пространств атмосферы и земной коры, а так же с возможностью ее масштабирования в пределах смежных акваторий. Сформированная пространственно-развитая антенна обеспечивает дальний и сверхдальний параметрический прием, постоянное наблюдение и контроль пространственно-временных характеристик указанных волн в диапазоне частот десятки - единицы килогерц, сотни - десятки - единицы - доли Герца, включая сверхнизкочастотные (СНЧ) колебания движущихся объектов и неоднородностей среды, как целого.

Разработки приемных параметрических антенн (ППА) в России, а также в зарубежных странах (преимущественно, в США и Японии) интенсивно проводились еще в прошлом столетии. В России параметрические антенны были разработаны и реализованы акустиками в г. Таганроге. Материалы научно-технических разработок широко опубликованы в изданиях различного уровня и изложены в монографиях авторов. (См. Новиков Б.К., Тимошенко В.И. Параметрические антенны в гидролокации. - Л.:Судостроение, 1990, с. 17-40, 203-225). Разрабатываемые параметрические антенны и реализующие их радиотехнические системы основаны на использовании естественных нелинейных свойств морской среды. При использовании буксируемых за морским судном многоэлементных ППА, дополнительно к естественным свойствам среды, используются нелинейные свойства его кильватерного следа. Накачка среды в указанных случаях применялась только высокочастотная акустическая, частота которой составляла десятки, чаще сотни кГц. Параметрические антенны расширили возможности приема информационных волн в низкочастотной области, а также повысили чувствительность приема таких волн. При этом дальность приема волн в системах с высокочастотными параметрическими антеннами оставалась незначительной и составляла сотни метров и только в отдельных случаях более одного километра.

Основными недостатками известных приемных параметрических систем, работа которых основана на высокочастотной акустической накачке среды являются - малая дальность параметрического приема информационных волн и ограниченная возможность измерения их пространственно-временных характеристик, что особенно характерно проявляется при приеме акустических, электромагнитных и гидродинамических волн инфразвукового и дробного диапазонов частот. Указанные недостатки высокочастотных параметрических антенн обусловлены малым объемом и ограниченной протяженностью рабочей зоны взаимодействия волн накачки и измеряемых информационных волн в морской среде.

Устранение указанных недостатков и достижение новых положительных эффектов, которые предполагается получить в техническом решении изобретения может быть достигнуто за счет формирования низкочастотной просветной антенны, представляющей собой многолучевую пространственно развитую приемную параметрическую систему. Исходя из этого, сформулируем конкретные недостатки высокочастотных параметрических антенн, которые необходимо устранить в предлагаемом изобретении.

1. Малый объем рабочей зоны нелинейного взаимодействия волн накачки среды и измеряемых информационных, что особенно ограничивает возможность эффективного приема волн малых амплитуд инфразвукового и дробного диапазонов частот.

2. Малая протяженность параметрической антенны и формирование ее объема только вблизи приемных блоков, что также ограничивает возможность дальнего приема информационных волн малых амплитуд.

3. Не используется закономерность многолучевого распространения волн в морской среде, что не обеспечивает прием информационных волн указанного диапазона, формируемых в воздушной и морской среде, а также в донном грунте. Что может быть реализовано за счет их взаимодействия с просветными волнами в приповерхностном и придонном слоях морской среды.

4. Не предусмотрена возможность использования закономерностей многолучевого распространения просветных сигналов и связанного с ней формирования характеристик направленности параметрических антенн по направлениям приходов многолучевых сигналов «сверху и снизу», обеспечивающих при дальнейшей обработке информации возможность определения мест источников излучения (дистанции и глубины) на контролируемой акватории.

5. Не используется возможность многолучевого распространения просветных сигналов для реализации фазового сложения приходов их энергии по лучам «сверху и снизу» (суммарного приема энергии волн), что должно существенно повышать чувствительность и дальность параметрического приема информационных волн, формируемых источниками атмосферы, океана и земной коры.

6. Не предусмотрена возможность масштабирования параметрической антенны в пределах смежных акваторий и применения ее как широкомасштабной системы.

Исходя из рассмотренных недостатков классических параметрических способов и реализующих их высокочастотных параметрических антенн, рассмотрим закономерности формирования пространственно-развитых параметрических антенн, основанных на низкочастотной подсветке среды, проведем обоснование практических путей получения принципиально новых измерительных технологий. Покажем, что существенное (в десятки - сотни раз) увеличение дальности параметрического приема информационных волн в просветных параметрических системах достигается за счет низкочастотной акустической подсветки (накачки) среды слабозатухающими при распространении низкочастотными акустическими сигналами, обеспечивающими формирование протяженных объемных нелинейных зон взаимодействия сигналов, как лучевых трубок, получивших название «кластеров».

В этой связи, проанализируем необходимость выбора формулировки названия заявки предлагаемого изобретения, а именно «…пространственно-развитая многолучевая параметрическая антенна…». Такое выражение в гидроакустике возникло и утверждалось в 90-х годах прошлого столетия в связи с интенсивными разработками, созданием и внедрением протяженных донных (до 200 м), вертикальных забортных (до 0,5 км), а также буксируемых (более 1 км) антенн. Протяженные гидроакустические антенны разрабатывались и применялись на флоте в связи с необходимостью увеличения дальности приема информационных волн. Разработки протяженных акустических антенн обеспечили возможность работы существующих гидроакустических станций в звуковом и инфразвуковом диапазонах частот. Окончательный выбор выражения «пространственно-развитая гидроакустическая антенна» был положен разработками сотрудников конструкторского бюро «Шторм» при Киевском политехническом институте. Антенна КБ «Шторм» представляла собой вертикальную (до 1 км) и горизонтальную (до 1,5 км) ветви, состоящие из секций по 30-ть метров каждая. Вертикальные и горизонтальные ветви антенны объединялись в донном модуле (сборном пункте), который посредством морского кабеля соединялся с береговой лабораторией. Такие антенны были созданы, установлены в Дальневосточных морях и продемонстрировали свои высокие измерительные характеристики, но показали низкую надежность работы в морских условиях. Проработав около одного сезона, антенны вышли из строя. В связи с распадом СССР они не восстанавливались, а их дальнейшие разработки были прекращены. Аналогичными результатами закончились разработки сверх протяженных буксируемых корабельных антенн. Конструкторские и эксплуатационные трудности, а также низкая надежность антенн в морских условиях сформировали идею разработки принципиально новой антенны, а именно, низкочастотной просветной параметрической, бестелесной, которая как, будет показано в материалах заявки, является надежной и обладает более высокими измерительными характеристиками.

Задача, на решение которой направлено заявленное изобретение, заключается в разработке способа формирования и применения пространственно развитой приемной параметрической антенны в морской среде, как многолучевой параметрической системы, обеспечивающей повышение чувствительности и дальности параметрического приема, расширения ее пространственной протяженности, а так же возможности ее масштабирования в пределах смежных акваторий. Создаваемая пространственно-развитая многолучевая параметрическая антенна, как широкомасштабная система мониторинга и контроля, должна обеспечивать дальний и сверхдальний параметрический прием информационных волн различной физической природы. В итоге, формируемая многолучевая параметрическая антенна должна представлять собой гидроакустическую систему обеспечивающую комплексный мониторинг полей различной физической природы, формируемых техническими объектами, естественными процессами и явлениями атмосферы, океана и земной коры в звуковом, инфразвуковом, дробном и СНЧ диапазонах частот, а также определение мест их источников (дистанции и глубины) на контролируемой акватории.

Поставленная задача представляет собой совокупность технических решений по формированию и реализации низкочастотных просветных параметрических антенн, частные решения которых использованы в способах и системах дальнего параметрического приема волн различной физической природы в морской среде. Разработки идеи построения и применения приемных параметрических антенн, как протяженных просветных проведены и представлены в патентах авторов «Способы дальнего параметрического приема волн различной физической природы в морской среде»: RU 2452040 С1 от 11.10. 2010, RU 2452041 С1 от 11.10. 2010, RU 2453930 С1 от 11.10.2010, RU 2472116 С1 от 15.06.2011, RU 2472236 С1 от 15.06.2011, RU 2474793 С1 от 15.06.2011, RU 2474794 от 15.06.2011.

Перечисленные патенты на изобретение представляют собой частные технические решения совокупности задач, решаемых в предлагаемом изобретении. Дальнейшее совершенствование просветной приемной параметрической антенны, реализуемое в предлагаемом изобретении, заключается в разработке ее, как пространственно - развитой многолучевой, соизмеримой со средой контролируемой акватории. Пространственно - развитая приемная параметрическая антенна должна реализовывать эффект многолучевого распространения просветных акустических волн в протяженном гидроакустическом канале путем фазового сложения энергии их приходов «сверху и снизу». При этом пространственно-развитая приемная многолучевая антенна должна иметь возможность масштабирования в пределах смежных акваторий и обеспечивать:

фазовое сложение энергии приходов просветных сигналов «сверху и снизу», обеспечивающее дальний и сверхдальний параметрический прием волн различной физической природы, формируемых искусственными и естественными источниками, процессами, и явлениями атмосферы, океана и земной коры в диапазоне частот, составляющим десятки - единицы килогерц, сотни - десятки - единицы - доли Герца;

идентификация источников их формирования волн по их принадлежности к атмосферным, морским или донным излучениям;

определение места (дистанции и глубины) источников формирования гидрофизических волн на контролируемой акватории.

В этой связи, наиболее близким по технической сущности к заявляемому изобретению является «Способ параметрического приема волн различной физической природы в морской среде» RU 2474793 от 15.06.2011, который может быть представлен следующей формулировкой.

Способ формирования и применения пространственно развитой просветной параметрической антенны в морской среде, включает в себя, ограничение контролируемой среды излучающими и приемными акустическими преобразователями, озвучивание среды низкочастотными просветными сигналами стабилизированной частоты и формирование рабочей зоны нелинейного взаимодействия и параметрического преобразования просветных и информационных волн, прием и усиление просветных волн в полосе их нелинейного преобразования, перенос частотно-временного масштаба в высокочастотную область и последующий спектральный анализ.

Недостатками способа-прототипа, реализуемого формирование и применение просветной параметрической антенны, являются ограниченные возможности параметрического приема волн, формируемых источниками, процессами и явлениями атмосферы, океана и земной коры. Это проявляется в низкой чувствительности параметрического приема информационных волн и, как следствие, малой дальности приема, что особенно характерно при приеме волн проступающих в морскую среду из атмосферы и земной коры (морского грунта). Основной причиной указанных недостатков является то, что просветная система мониторинга не рассматривается как пространственно-развитая многолучевая параметрическая антенна, в ней не используются закономерности многолучевого распространения волн на протяженных трассах контролируемых секторов. Следует отметить, что измерение углов прихода лучей «сверху и снизу» при последующем решении обратной лучевой задачи формирования пространственной структуры просветного поля, обеспечивает дополнительную возможность определения места (дистанции, глубины) морских источников на контролируемой трассе, что в прототипе так же не решается.

Эффект многолучевого распространения волн наиболее значимо реализуется при приеме волн поступающих в морскую среду из атмосферы и морского дна. Возможность использования многолучевого распространения волн достигается за счет расположения излучателей и приемников просветной системы на горизонтах выше и ниже оси подводного звукового канала (ПЗК). Фазовое сложение приходов энергии многолучевых сигналов «сверху и снизу» обеспечивает существенное увеличение чувствительности и, как следствие, дальности параметрического приема информационных волн. Достижение масштабности (общего увеличения протяженности и объема рабочей зоны) контролируемой среды обеспечивается за счет формирования секторов наблюдения по периметру или кругу контролируемой акватории.

Технический результат изобретения заключается в разработке способа формирования и применения пространственно развитой параметрической антенны в морской среде, как многолучевой приемной параметрической системы, соизмеримой с пространственной протяженностью контролируемой среды, масштабируемой в пределах смежных акваторий, обеспечивающей дальний и сверхдальний прием волн различной физической природы, формируемых искусственными и естественными источниками, процессами и явлениями атмосферы, океана и земной коры. В способе так же обеспечивается существенное расширение диапазона частот принимаемых волн, а именно в полосе десятки-единицы килогерц, сотни-десятки-единицы-доли Герца, включая СНЧ волны, формируемые колебаниями движущихся объектов и неоднородностей среды как целого, а также определение дистанции и глубины морских источников волн на контролируемой акватории.

Для решения поставленной задачи - способ формирования и применения пространственно развитой просветной параметрической антенны в морской среде, включает в себя, ограничение контролируемой среды излучающими и приемными акустическими преобразователями, озвучивание среды низкочастотными просветивши акустическими сигналами стабилизированной частоты и формирование в ней рабочей зоны, нелинейного взаимодействия и параметрического преобразования просветных и информационных волн, прием нелинейно преобразованных просветных волн, усиление их в полосе параметрического преобразования и перенос их частотно-временного масштаба в высокочастотную область, узкополосный спектральный анализ, выделение в спектрах нижней и (или) верхней боковых полос, восстановление по ним с учетом параметрического и частотно-временного преобразования в среде и приемном тракте исходных характеристик измеряемых информационных волн отличается тем, что приемную параметрическую антенну формируют и применяют как многолучевую просветную параметрическую систему, соизмеримую с пространственной протяженностью контролируемой среды, для этого в системе используют три ненаправленных излучающих преобразователей, которые располагают в центре акватории и размещают их по одному в вертикальной плоскости: на оси подводного звукового канала (ПЗК), выше и ниже его, а также используют три приемных блока, которые формируют из трех ненаправленных преобразователей каждый, которые размещены в вертикальной плоскости по треугольникам, а по глубине приемные блоки располагают аналогично излучающим преобразователям, при этом вершины треугольников направляют в сторону излучателей, далее нелинейно преобразованные просветные сигналы многоканально принимают одиночными приемными преобразователями трех приемных блоков и посредством подводных кабелей через блок коммутации и переключения каналов анализа сигналов подают на входы многоканального и многофункционального приемного тракта, в котором измеряют корреляционные и взаимно корреляционные функции просветных сигналов, каждым приемным блоком, по которым определяют направления приходов просветных сигналов в вертикальной плоскости контролируемого сектора среды, для этого принимаемые каждым блоком просветные сигналы усиливают в полосе частот их параметрического преобразования и измеряют корреляционные функции сигналов среднего и крайних преобразователей, затем измеряют их взаимно корреляционные функции, по характерным максимумам которых определяют направления приходов просветных сигналов «сверху и снизу». Далее с учетом алгоритма для решения «обратной лучевой задачи» закономерностей формирования вертикальной структуры просветного акустического поля, определяют точки пересечения лучей по направлениям наблюдаемых секторов для каждого приемного блока, как места расположения морских источников информационных волн. Далее измеряют узкополосные спектры сигналов взаимно корреляционных функций с выхода каждой линии корреляционного анализа, по которым с учетом параметрического и частотно-временного преобразования в среде и приемном тракте определяют частоту измеряемых информационных волн и их принадлежность к атмосферным, морским или донным источникам. Кроме того, вертикальную многолучевую параметрическую антенну формируют в количестве восьми одинаковых устройств и размещают их относительно излучающего центра по кругу или периметру контролируемой акватории через 45 градусов. Кроме того, из расположенных на заданных горизонтах трех приемных блоков, по три преобразователя в каждом, формируют многоэлементную антенну, которую объединяют в общую конструкцию и устанавливают в контролируемых секторах с помощью буев и донных якорей. Кроме того, приемные блоки, содержащие по три вертикально расположенных по треугольнику, три преобразователя в каждом, объединяют в общую вертикальную антенну и устанавливают ее с помощью буев и якорей. Кроме того, расстояния между преобразователями приемных блоков в вертикальной плоскости устанавливают в соответствии с гидроакустическими характеристиками канала распространения волн и корреляционными свойствами просветного поля, что обеспечивает помехоустойчивый прием просветных сигналов.

Сопоставительный анализ признаков заявляемого изобретения и известных технических решений свидетельствует о его соответствии критерию «новизна».

Признаки отличительной части формулы изобретения решают следующие функциональные задачи.

Признаки, указывающие на то, что «параметрическую антенну формируют как многолучевую просветную систему, соизмеримую с пространственной протяженностью контролируемой среды», обеспечивают решение всех последующих признаков изобретения.

Признаки, указывающие на то, что «для этого используют три ненаправленных излучающих преобразователя, которые располагают в центре акватории и размещают по одному в вертикальной плоскости: на оси подводного звукового канала (ПЗК), выше и ниже его», обеспечивают оптимальную установку в контролируемой среде излучающих преобразователей для последующего формирования многолучевой структуры просветного поля в контролируемой среде и реализации измерительных технологий параметрической антенны.

Признаки, указывающие на то, что «три приемных блока системы формируют из трех ненаправленных преобразователей каждый, размещенных в вертикальной плоскости по треугольникам, а по глубине располагают аналогично излучающим преобразователям, при этом вершины треугольников направляют в сторону излучателей», обеспечивают эффективный прием волн сформированного в среде многолучевого просветного поля, а совместно с излучающими преобразователями это обеспечивает формирование и применение в среде пространственно-развитой многолучевой просветной параметрической антенны.

Признаки, указывающие на то, что «нелинейно преобразованные просветные сигналы многоканально принимают одиночными приемными преобразователями трех приемных блоков, и посредством подводных кабелей через блок коммутации и переключения каналов анализа сигналов подают на входы многоканального и многофункционального приемного тракта, в котором измеряют корреляционные и взаимно корреляционные характеристики просветных сигналов каждым приемным блоком, по которым затем определяют направления приходов просветных сигналов в вертикальной плоскости контролируемого сектора среды», обеспечивают возможность выделения информации для последующего определения дистанции и глубины источников излучения информационных волн в контролируемом секторе среды, а так же предварительной информации о принадлежности информационных волн к атмосферным, водным или донным источникам.

Признаки, указывающие на то, что «принимаемые каждым блоком просветные сигналы усиливают в полосе частот их нелинейного преобразования и измеряют корреляционные функции сигналов со среднего и крайних преобразователей, затем измеряют их взаимно корреляционные функции, по характерным максимумам которых определяют направления приходов просветных сигналов «сверху и снизу»», обеспечивают получение данных для последующего определения места источников информационных волн в контролируемом секторе морской среды. При этом измерение корреляционных и взаимно корреляционных функций обеспечивают возможность фазового сложения приходов энергии принимаемых сигналов «сверху и снизу» и их последующий спектральный анализ, в свою очередь, повышают чувствительность и увеличивают дальность параметрического приема информационных волн. (См. М.В. Мироненко, А.Е. Малашенко, Л.Э. Карачун, A.M. Василенко. Низкочастотный просветный метод дальней гидролокации гидрофизических полей морской среды / Владивосток. СКБ САМИ ДВО РАН - 2006. С. 12-31.)

Признаки, указывающие на то, что «с учетом алгоритма решения «обратной лучевой задачи» по формированию вертикальной структуры акустического поля, определяют точки пересечения лучей по направлениям наблюдаемых секторов для каждого приемного блока, как места расположения морских источников информационных волн», обеспечивают завершение операции определения дистанции и глубины источников информационных волн в контролируемом секторе морской среды. Алгоритм решения «обратной лучевой задачи» подтвержден авторским свидетельством на изобретение (см. Василенко A.M., Малиновский В.Э. Программа расчета параметров гидроакустического поля в неоднородном акустическом волноводе «Дальность». Авт.Св. РФ на программу №2003611941.2003).

Признаки, указывающие на то, что «в сигналах взаимно корреляционных функций с выходов каждой линии анализа измеряют узкополосные спектры, по которым с учетом параметрического преобразования в среде и частотно-временного преобразования в приемном тракте определяют частоту измеряемых информационных волн и их принадлежность (идентификацию) к атмосферным, морским или донным источникам», обеспечивают завершение процесса мониторинга и контроля обстановки в наблюдаемом секторе морской среды.

Дополнительный признак, указывающий на то, что «вертикальную многолучевую параметрическую антенну формируют в количестве восьми экземпляров и размещают их относительно излучающего центра по кругу или периметру контролируемой акватории через 45 градусов», обеспечивает возможность формирования просветной параметрической системы мониторинга, как широкомасштабной, например, в пределах Охотского и (или) Японского морей.

Дополнительный признак, указывающий на то, что «из расположенных на заданных горизонтах приемных блоков, формируют многоэлементную антенну, которую объединяют в общую конструкцию и устанавливают в контролируемых секторах с помощью буев и донных якорей, обеспечивает надежность и эффективность применения многолучевой пространственно - развитой параметрической антенны в морских условиях.

Дополнительный признак, указывающий на то, что «расстояния, между преобразователями приемных блоков в вертикальной плоскости, устанавливают в соответствии с гидроакустическими характеристиками канала распространения волн и корреляционнымисвойствами просветного поля», обеспечивает помехоустойчивый прием просветных сигналов и эффективность выделения информационных волн. (См. Williams R.E., Wei С.Н. The Correlation of Acoustic Wavefront and Signal Time-Base Instabilities in the Ocean, J. Acoust. Soc. Amer., 59,1310-1316, 1976.)

Заявленное изобретение иллюстрируется Фиг. 1-13.

На фиг. 1 приведена структурная схема просветной многолучевой параметрической системы мониторинга полей различной физической природы источников, процессов и явлений атмосферы, океана и земной коры, реализующая способ формирования и применения пространственно-развитой приемной параметрической антенны в морской среде. На фиг. 2-4 приведены узкополосные спектры и спектрограммы гидрофизических полей источников морских акваторий. При этом на фиг. 2 - спектр резонансных излучений корпуса и гидродинамических полей движущегося морского судна, измеренных параметрическим способом. Частота подсветки среды составляла 400 Гц, протяженность обследуемой акватории 30 км. Фиг. 3 - спектр электромагнитных излучений морского судна, измеренный параметрическим просветным методом, частота 390 Гц. Протяженность обследуемой акватории 45 км. Спектр представляет результат нелинейного взаимодействия акустических и электромагнитных волн в проводящей морской среде. Фиг. 4 - спектр шумового излучения морского судна (вально-лопастного звукоряда). На фигуре представлен результат «тройного» нелинейного взаимодействия волн различной физической природы в морской среде. На просветной трассе протяженностью 30 км наблюдаются акустические волны на частоте подсветки среды 386 Гц, электромагнитные волны на частоте 400 Гц и акустические волны вально-лопастного звукоряда морского судна. Фиг. 5, 6 - записи сигналов предвестника землетрясений (амплитудно-временная характеристика) и спектр в формате 3D. Измерения соответствуют формированию сейсмических возмущений морской среды в районах Курильской гряды и их приему на расстоянии более 1000 км от о. Сахалин. На фиг. 7, 8 - спектры шумового излучения воздушного источника (летательного аппарата). Фиг. 9 - спектр сигналов синоптических возмущений поверхности моря за полный период прохождения циклона, протяженность просветной линии 345 км. Фиг. 10 - спектр сейсмических излучений береговых инженерных источников на трассе о. Сахалин - береговая линия Приморья, протяженность линии около 310 км. Фиг. 11, 12 - записи суммарных просветных сигналов с приемных блоков 9-11 (фиг. 1), а также примеры функций взаимной корреляции сигналов (фиг. 12 а, б, в) с приемных блоков, определяющие направления приходов просветных сигналов. Фиг. 13 - спектрограмма просветных сигналов (400 Гц) модулированных гидродинамическими волнами и СНЧ колебаниями движущегося морского судна на трассе протяженностью 345 км.

Структурная схема параметрической системы приема и измерения характеристик гидрофизических и геофизических полей на протяженных морских акваториях, реализующая предлагаемый способ, показана на фиг. 1. Система включает тракт формирования низкочастотных просветных сигналов стабилизированной частоты 1, соединенный посредством подводных кабелей с подводными излучателями просветных сигналов 5-7. Измерительная система мониторинга полей среды включает также многоканальный тракт приема, выделения и регистрации информационных волн 11, входы которого соединены с приемными блоками 8-10, сформированными из трех расположенных в вертикальной плоскости треугольников каждый.

Тракт формирования и усиления сигналов подсветки среды 1 представляет собой электронную схему, содержащую последовательно соединенные: генератор стабилизированной частоты 2; усилитель мощности формируемых просветных сигналов 3 и трехканальный блок согласования 4, выходы которого через подводные кабели соединены с излучающими блоками 5-7 (см. фиг. 1).

Приемный блок измерительной системы 11 (фиг. 1) представляет собой многоканальную электронную схему включающую блок коммутации и переключения линий анализа 12-1, соединенный с четырехканальной линией анализа 13-16, каждый канал которой включает последовательно соединенные широкополосные усилители 13.1, 14.1, 15.1, 16.1, далее с блоками измерения функций корреляции между средним и крайними одиночными приемниками блок 13.2, 13.3, 14.2, 14.3, 15.2, 15.3, далее выходы блоков измерения функций корреляции сигналов соединены с блоками измерения функции взаимной корреляции 13.4, 14.4, 15.4, а их выходы соединены с блоком анализа многоканально измеряемой информации (ЭВМ) 17 и далее с регистратором 18. Сигналы функций взаимной корреляции с выходов линий 13-15 через блок переключения линий анализа 12-2 подают на линию спектрального анализа сигналов взаимно корреляционных функций 16. При этом линия спектрального анализа 16 включает последовательно соединенные блоки - усилитель сигналов взаимно корреляционных функций 16-1, поступающих с выходов линий 13-15 через второй блок переключения каналов 12-2, а выход усилителя 16-1 соединен с преобразователем временного масштаба сигналов в высокочастотную область 16-2, далее с узкополосным анализатором спектров 16-3, а так же с блоком анализа информации 17 и с функционально связанным с ним регистратором выделяемых спектров 19.

Кроме того, на фиг. 1 показаны: обследуемая акватория (среда многолучевого распространения волн) 31; источники излучения водных гидрофизических волн 26, донных геофизических волн 28, волны атмосферных 27 и береговых источников 32, поверхность моря 30, морское дно 29.

Заявленный способ реализуется следующим образом. Преобразователи (излучатели) подсветки среды 5-7 и приемные блоки 8-10 размещают (заглубляют и устанавливают) на оси ПЗК, ниже и выше оси ПЗК, что обеспечивает засветку всех горизонтов контролируемой акватории и формирование в ней пространственно развитой многолучевой параметрической антенны. Измерение признаков проявления информационных волн атмосферы, донных морских, а также береговых источников проводится параллельно и одновременно, а их идентификация осуществляется по характерным признакам спектров и пространственно временной динамики принимаемых информационных сигналов. Для геофизических волн (например, предвестников землетрясений) может также проводится специальная обработка сигналов методом полиспектрального анализа, обеспечивающего наблюдение динамики пространственно-временных характеристик спектральных составляющих, как характерных информационных признаков (См. Бочков Г.Н., Горохов К.В. Полиспектральный анализ и синтез сигналов. Учебно-методический материал по программе повышения квалификации «новые подходы к проблемам генерации, обработки, передачи, хранения, защиты информации и их применения». Нижний Новгород, 2007, 113 С). Принципиально новым измерительным признаком в заявляемой системе мониторинга является определение места (дистанции и глубины) источников излучения на контролируемой акватории, эта операция в свою очередь, осуществляется вертикально расположенными по треугольнику приемными блоками 8-10, сигналы, с одиночных приемников которых, через блок переключения каналов 12-1, далее через широкополосные усилители 13.1, 14.1, 15.1 поступают на блок измерения функций корреляции между средними и крайними приемными преобразователями 13.2, 13.3, 14.2, 14.3, 15.2, 15.3, далее поступают на блоки измерения функций взаимной корреляции 13.4, 14.4, 15.4, которые обеспечивают измерение новых признаков, а именно углов прихода сигналов от морских источников информационных волн. Это, в свою очередь, путем расчетов обеспечивает возможность определения мест пересечения лучей на акватории. Далее сигналы взаимно корреляционных функций, представляющие собой «дважды фазируемые сигналы, принимаемые «сверху и снизу» через блок переключения каналов 12-2, подаются на линию узкополосного спектрального анализа 16. Расчет многолучевой структуры акустического просветного поля по трассам контролируемой акватории с заданными гидролого-акустическими характеристиками среды осуществляется по специально разработанным программам (См. Василенко A.M., Малиновский В.Э., Алюшин Д.А. «Дальность». Программа расчета и анализа параметров гидроакустического поля. АС РФ №2003611941, Владивосток, в/ч 90720, 2003 г. Карачун Л.Э., Мироненко М.В., Василенко A.M. Амплитудно-фазовая структура акустического поля в протяженном океаническом волноводе с переменными характеристиками среды «Амплитудно-фазовый фронт». - г. Южно-Сахалинск, СКВ САМИ ДВО РАН. Св. об официальной регистрации программы для ЭВМ, №2004611325 от 29.03.2004). Следует отметить, что идея определения места объекта на акватории по углам пересечения лучей, принимаемых цепочкой приемных преобразователей «сверху и снизу» в первоначальном (упрощенном) варианте, была предложена и реализована американским акустиком Робертом Дж. Уриком (См. Роберт Дж. Урик. Глубоководная цепочка гидрофонов. Пат. США №3982222 от 21.09.1976). В представляемом изобретении идея Дж. Урика существенно доработана применительно к ее реализации в протяженном океаническом канале распространения волн и представлении лучей как параметрических антенн (пространственных трубок) обеспечивающих создание пространственно-развитой параметрической антенны соизмеримой с протяженностью пространства акватории. Далее в описании заявки рассматриваются закономерности: формирования просветной параметрической антенны в морской среде, формирование параметрической антенны в условиях протяженного гидроакустического канала распространения волн с переменными характеристиками среды и ее границ, как многолучевой антенны, закономерности нелинейного взаимодействия волн различной физической природы в морской среде.

Параметрическая модель низкочастотного просветного метода гидролокации в условиях протяженного океанического волновода.

Формируемая пространственно-развитая приемная параметрическая антенна является просветной многолучевой системой гидролокации информационных волн. Для обоснования просветной активно-пассивной системы гидролокации, как параметрической с низкочастотной накачкой (подсветкой) контролируемой мо