Многоцелевой эхолот-гидролокатор тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.06 ВАК РФ

На правах рукописи

Колосов Кирилл Владимирович

МНОГОЦЕЛЕВОЙ ЭХОЛОТ - ГИДРОЛОКАТОР : РЕШЕНИЕ ЗАДАЧ СЪЁМКИ РЕЛЬЕФА, ПОИСКА И КЛАССИФИКАЦИИ В ПРИБРЕЖНОЙ ЗОНЕ

Специальность 01.04.06 — акустика

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание учёной степени кандидата технических наук

Москва 2006 г.

Работа выполнена в Научно-техническом предприятии «Реаконт» (ЗАО «НТП «Реаконт»)

Научный руководитель: доктор технических наук,

профессор Дмитриев О.В.

Официальные оппоненты: доктор технических наук,

профессор Белов Б.П.

кандидат технических наук, доцент Лехин С.Н.

Ведущая организация Физический факультет Московского

государственного университета им. М.В.Ломоносова

Защита диссертации состоится 27 декабря 2006 г. в 15 часов в ауд, 167 на заседании диссертационного совета Д 212. 228. 04 СПбГМТУ по адресу: г. Санкт-Петербург, Ленинский проспект, Д.101

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке СПбГМТУ Автореферат разослан 24 ноября 2006 г.

Учёный секретарь диссертационного совета

кандидат технических наук, профессор Васильев Б.П.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Диссертация посвящена разработке и исследованию возможностей многоцелевого эхолота-гидролокатора — компактного гидроакустического устройства для решения задач съёмки рельефа, поиска и классификации, сочетающего в себе возможности основных типов гидроакустического оборудования судов: промерного ! (однолучевого) эхолота, многолучевого эхолота и гидролокатора бокового обзора.

Актуальность темы

Бурное развитие электроники во второй половине XX века обусловило её определяющее влияние на все области науки и техники. В этом смысле, гидроакустика не является исключением. Если 30-50 лет назад функциональные возможности электрорадиоизделий (ЭРИ) во многом определяли облик гидроакустической аппаратуры в целом, то в настоящее время ситуация совершенно иная. На основе современных ЭРИ можно создавать компактные высоконадёжные многоканальные гидроакустические системы (ГАС) на основе фазированных антенных решёток, причём возможности ГАС лимитируются в основном конструктивными особенностями антенн, параметрами гидроакустических преобразователей,

возможностями кабельной сети и другими факторами, не связанными с параметрами ЭРИ; могут быть реализованы практически любые алгоритмы управления и обработки данных, поскольку на несколько порядков выросли возможности вычислительных устройств.

На современном рынке гидролокационного оборудования надводных кораблей (НК) по-прежнему наиболее широко представлены традиционные устройства — однолучевые эхолоты различного ¡назначения (ОЭ), многолучевые эхолоты (МЛЭ), гидролокаторы бокового обзора (ГБО). Такое разделение сложилось ещё в середине XX в., когда возможности электроники не позволяли создавать многофункциональные устройства с приемлемым соотношением цена/качество. Эта ситуация сохраняется и поныне, несмотря на то, что и ОЭ, и МЛЭ, и ГБО часто используются для решения одних и тех же задач (например, для съёмки рельефа: морского дна).

ОЭ являются самыми недорогими из обозначенных типов устройств; поэтому они широко распространены и имеют

высокий уровень продаж не только в России, но и за рубежом. Средняя цена импортного ОЭ в России составляет 300-400 тыс. руб. Цена МЛЭ и ГБО на порядок выше.-По всей видимости, этим и определяется их относительно слабое (по сравнению с ОЭ) распространение. j

Основной круг задач, решаемых; гидролокационным оборудованием НК, связан с прибрежной зоной (с глубинами до 500 м). Это поисковые, исследовательские, промерные, промысловые и другие задачи. Все перечисленные задачи сводятся к проблемам обнаружения, пеленгации и идентификации линии дна, а также различных объектов под водой. Методы решения задач ОЭ, МЛЭ и ГБО различны. ОЭ определяет дистанцию до дна или подводного объекта вдоль одной оси (луча), как правило, ориентированной вертикально вниз. МЛЭ определяет дистанции вдоль множества лучей, расположенных равномерно в угловом секторе 90°-150°. Сектор ориентируют вниз и располагают в плоскости шпангоутов (поперёк направления движения НК)! ГБО формирует светотеневую эхо-картину морского дна в секторе до 180°, за исключением подкилевой области.

В процессе своего развития в конце XX века возможности ОЭ, МЛЭ и ГБО значительно возросли и стали значительно пересекаться. Так, ОЭ объединяют в группы по 520 и более единиц и создают многоканальные эхолоты (МКЭ), МЛЭ оснащают функцией формирования светотеневой картины, современные ГБО обладают возможность^ оценки направления на объект. Также нельзя не отметить стремление некоторых разработчиков к комплексированию, т.е. к совместному применению ОЭ, МЛЭ и ГБО в различных сочетаниях для решения определённых задач. i

Таким образом, мы можем говорить об объективной потребности в гидроакустическом устройстве, базирующемся на новых принципах и объединяющем функции и возможности ОЭ, МЛЭ и ГБО для решения задач в прибрежной зоне. Необходимым условием широкого применения устройства нового типа является приемлемое соотношение цена/качество. По оценкам автора, для обеспечения устойчивого спроса цена устройства при мелкосерийном производстве должна превышать цену ОЭ не более чем в три-четыре раза.

Цель работы

Целью настоящей работы является создание и исследование возможностей многоцелевого эхолота-гидролокатора (МЭГ), предназначенного для решения задач в прибрежной зоне и сочетающего в себе функции традиционных типов устройств — ОЭ, МЛЭ и ГБО,

Для достижения цели необходимо решить следующие задачи:

1. Провести анализ современных гидроакустических устройств, сформулировать технические требования к МЭГ и базовые принципы его проектирования.

2. Разработать общую схему МЭГ и конструкцию основных его узлов.

3. Разработать программное обеспечение МЭГ, в том числе алгоритмы управления и обработки данных.

4. Исследовать возможности МЭГ как путём расчётов и моделирования, так и на стендовом и натурном экспериментах.

Методы исследований

Для достижения поставленной цели автором использован ряд методов исследований:

1. Анализ современного уровня техники в части гидролокационного оборудования НК (ОЭ, МЛЭ, ГБО).

2. Синтез конструктивных, системных, технико-экономических и других требований к МЭГ.

3. Моделирование работы МЭГ, расчёт параметров.

4. Экспериментальное изучение опытного образца МЭГ на стендах и в натурных условиях.

Научная новизна.

Научная новизна полученных результатов состоит в том,

что:

1. . Разработан и исследован многоцелевой эхолот-гидролокатор, обеспечивающий решение задач съёмки рельефа, поиска и классификации и сочетающий в себе возможности традиционных типов устройств — ОЭ, МЛЭ и ГБО.

2. Разработаны алгоритмы работы МЭГ на основе методов спектрального анализа с повышенной разрешающей способностью, позволяющие обеспечить высокую точность пеленгования в условиях ограниченной апертуры антенны МЭГ.

3. Разработаны программно-алгоритмические решения, позволяющие реализовать в МЭГ функции ОЭ, МЛЭ и ГБО.

4. Разработаны и реализованы алгоритмы постобработки, компенсирующие систематические погрешности при автономном применении устройства.

5. Разработана малогабаритная приёмоизлучающая фазированная антенная решётка, обеспечивающая решение задач МЭГ в двух частотных диапазонах.

6. Разработана управляющая электроника, генерирующая импульсы излучения для двух частотных диапазонов и осуществляющая усиление, фильтрацию и цифровую обработку эхо-сигналов.

7. Проведено экспериментальное исследование МЭГ в стендовых: и натурных условиях в акваториях Северного, Балтийского и Чёрного морей.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Глава 1. Гидролокационные системы надводных кораблей.

Номенклатура и варианты комплектации современных гидроакустических средств ПК основных производителей (SIMRAD, RESON, ATLAS ELECTRONIK, FURUNO и др.) чрезвычайно широки. Для целей настоящей работы интерес представляют общие черты устройств традиционных классов (ОЭ, МЛЭ и ГБО), предназначенных для изучения рельефа и картографирования морского дна, обеспечения судовождения, проведения исследовательских и поисковых работ, а также решения других сходных задач в прибрежной зоне.

Рассмотрим характерные особенности каждого класса. Однолучевые эхолоты обычно состоят из электронного блока, включающего в себя все узлы излучающего и приёмного трактов, а также органы управления и отображения, и отдельного блока приёмоизлучающей антенны. Как правило, антенна ОЭ имеет возможность функционировать в нескольких частотных диапазонах. По основному назначению ОЭ подразделяют на навигационные, промерные, глубоководные и др. Задача ОЭ состоит в измерении глубины за счёт излучения акустической энергии в виде узкого луча в сторону дна и приёма возникающих при этом эхо-сигналов. Погрешность измерения глубины зависит от диапазона работы и обычно составляет

несколько сантиметров. Наличие нескольких рабочих частот позволяет перекрывать широкий диапазон глубин (от 0.3 до 2000 м и более).

Многолучевые эхолоты предназначены для одновременного получения замеров глубин в широкой полосе, располагающейся перпендикулярно направлению движения судна. МЛЭ состоят из раздельных излучающей и приёмной антенн, имеющих форму вытянутого прямоугольника (для расширения полосы обзора в некоторых МЛЭ приёмную антенну выполняют в виде дуги окружности) и размещаемых на судне взаимно перпендикулярно, причём излучающая антенна располагается вдоль диаметральной плоскости (ДП). При излучении формируется один общий лепесток диаграммы направленности, широкий (90° и более) в плоскости шпангоутов и узкий (единицы градусов) в направлении ДП. При приёме формируется большое число (100 и более) лепестков, охватывающих значительный сектор, симметрично расположенный относительно вертикали вправо и влево от судна. В результате пересечения взаимно перпендикулярных лепестков ДН обеих антенн образуются узкие, порядка единиц градусов, суммарные лепестки (лучи); вдоль каждого луча определяют дистанцию до дна. Как правило, формирование импульсов излучения и первичная обработка эхо-сигналов производится в приёмо-передающем блоке; цифровая обработка данных производится в процессорном блоке, к которому подключают органы управления, средства отображения и регистрации, а также внешнее оборудование.

Гидролокатор бокового обзора предназначен для просмотра широкой полосы морского дна, лежащей вдоль пути судна, и выявления любых неровностей грунта или донных объектов, оказавшихся в пределах этой полосы путём формирования амплитудных светотеневых картин. Характерным элементом ГБО является антенна, с помощью которой осуществляется излучение посылок и приём эхо-сигналов в направлениях, перпендикулярных направлению движения судна, одновременно или поочерёдно вправо и влево от этого направления. Антенна имеет вид вытянутого прямоугольника (цилиндра), ось которого располагается вдоль направления движения. Ширина лепестков ДН, ориентированных вниз-влево и вниз-вправо, составляет единицы градусов в ДП и десятки градусов в плоскости шпангоутов. Как правило, ГБО обладает

высоким разрешением по дистанции, позволяет обнаруживать придонные объекты в широкой полосе, но не обеспечивает точной пеленгации. Характерный недостаток ГБО — зона тени в подкилевой области.

Таким образом, несмотря на внешние различия, функционирование всех рассмотренных устройств базируется на общих принципах: излучение коротких (доли миллисекунд) акустических импульсов в сторону дна и приём возникающих при этом эхо-сигналов; рабочий сектор в ДП составляет единицы градусов; полоса обзора формируется при движении судна за счёт последовательного озвучивания перекрывающихся областей и др. То есть, представляется возможным разработка такого устройства нового типа, которое оптимально сочетало бы в себе возможности ОЭ, МЛЭ и ГБО и позволяло бы решать большую часть задач, которые возложены на указанные приборы.

Глава 2. Принципы проектирования МЭГ. Особенности конструкции.

Выбор рациональных параметров, определяющих облик МЭГ, может быть сделан с использованием методов системного анализа итерационным способом «синтез через анализ», Реализация данного подхода предполагает применение системы моделей, связывающих эффективность решения целевых задач, а также эргономические, маркетинговые и другие показатели с характеристиками облика (параметрами) МЭГ. Поскольку целью работы является создание устройства для массового применения на НК, то на первый план выступают маркетинговые и эргономические критерии.

В настоящее время на судах наиболее широко применяются однолучевые эхолоты. По-видимому, причиной этому является не только низкая цена. Очень важно то, что ОЭ довольно прост в использовании; как правило, для эксплуатации ОЭ не требуется специального обучения персонала. Опыт эксплуатации ОЭ насчитывает уже много десятков лет; на основании этого опыта, например, разработаны методы классификации донного грунта на основе соотношения длительностей и амплитуд первичного и вторичного эхо-сигнала.

Также нельзя не отметить высокую достоверность данных ОЭ при автоматизированном измерении глубины.

Известно, что и МЛЭ, и ГБО, как и ОЭ, имеют возможность определять • глубину под килем; вопрос состоит в том, что параметры МЛЭ и ГБО (диаграммы направленности, период циклов излучения-приёма и др.) далеки от оптимальных для режима ОЭ. Коэффициент концентрации антенны ОЭ значительно выше, .чем у МЛЭ и ГБО, поскольку ДН у ОЭ значительно уже, значит, ОЭ может обеспечить большую чувствительность по излучению и по приёму при той же акустической мощности, излучаемой с единицы поверхности антенны. ДН по излучению и приёму у ОЭ перемножаются, значит, итоговый уровень боковых лепестков у ОЭ значительно ниже, что свидетельствует о большей помехоустойчивости.

Таким образом, отправной точкой для проектирования МЭГ должен служить именно однолучевой эхолот. При этом желательно^ чтобы МЭГ, выступая в качестве ОЭ, не просто имел режим измерения глубины под килем, а фактически дублировал ОЭ с функциональной точки зрения (при безусловном наличии широкого спектра новых возможностей). Это позволит обеспечить полную преемственность, которая необходима для успешного замещения существующих ОЭ.

При проектировании антенны МЭГ за основу взят внешний облик антенны ОЭ E-Sea Sound 206 (ф. Мариматек). В блоке с аналогичными габаритно-присоединительными размерами размещена 16-канальная фазированная антенная решётка. Внешний вид и структура антенного блока (БА) МЭГ приведены на рис. 1.

Основу БА МЭГ составляют 16 составных преобразователей, расположенных эквидистантно вдоль прямой в плоскости шпангоутов. Каждый преобразователь состоит из четырёх пьезоэлементов, соединённых параллельно. Размеры пьезоэлемента таковы, что он имеет две резонансные частоты ниже 200 кГц. Частотная зависимость импеданса составного преобразователя представлена на рис. 2. Таким образом, МЭГ может функционировать в двух частотных диапазонах: верхнем (145-165 кГц) и нижнем (80-90 кГц).

Если все каналы МЭГ запараллелены по излучению и приёму, мы получаем аналог классического ОЭ, обладающий всеми его преимуществами. При независимом управлении каждым каналом мы можем формировать различные диаграммы направленности по излучению и осуществлять 16-канальный приём эхо-сигнала в рабочей плоскости.

ТГ

направление движения

рабочая плоскость (плоскость шпангоутов')

Рис. 1 Структура и внешний вид антенного блока МЭГ

Рис.2. Зависимость проводимости преобразователя от частоты.

1

1

ЕВ

33

Рис.З Диаграмма направленности преобразователя в ДП

В диаметральной плоскости судна диаграмма направленности составного преобразователя в верхнем диапазоне частот имеет вид, приведённый на рис.3. Важно отметить, что уровень боковых лепестков результирующей ДН преобразователя в диаметральной плоскости не превышает 5%. То есть, уровень эхо-сигнала от цели, расположенной вне основного лепестка ДН, составит не более 5% от эхо-сигнала той же цели, расположенной на оси ДН. В нижнем диапазоне частот ДН расширяется в 1.8 раза соответственно уменьшению центральной частоты.

Диаграммы направленности МЭГ в рабочей плоскости формируются программно в зависимости от режима работы. Следует, однако, отметить что ограниченная апертура (всего 8Х,) не позволяет сформировать луч уже б°-7° в рабочей плоскости. Это же относится и к режиму приёма эхо-сигнала. Это означает, что «классическое» лучеформирование в режиме приёма не обеспечивает требуемой разрешающей способности, и при обработке данных требуется применение специальных методов. Подробно этот вопрос рассмотрен ниже.

В электронном блоке МЭГ можно выделить приёмопередающее устройство, модули управления и обработки данных, модули вторичного электропитания.

Приёмо-передающее устройство (ППУ) является важной составной частью электронной системы МЭГ. ППУ является промежуточным звеном между антенной системой и цифровой системой управления и обработки данных. ППУ преобразует сигналы из цифровой формы в аналоговую в режиме излучения и из аналоговой в цифровую в режиме приёма. Технические решения, реализованные в ППУ, существенным образом влияют на технические характеристики электронной системы МЭГ в целом.

Основу конструкции модулей ППУ составляет высококачественная элементная база. Характеристики элементов позволяют обеспечить электрическую мощность масштаба 50...100 Вт на один гидрофон при входном шуме электроники уровня десятых долей микровольт.

Структурная схема ППУ приведена на рис. 4. На схеме изображены усилитель мощности (УМ) с источником питания (ИП) и схемой управления (УТТР), гидрофон (ГФ), схема согласования (С) гидрофона с приемником и усилителем мощности, приемник (ПР). Назначение всех блоков структурной схемы очевидно, за исключением схемы согласования, поэтому о ней следует упомянуть особо.

Схема согласования предотвращает протекание через УМ недопустимо больших токов (в случае их возникновения), обеспечивает (совместно с УМ) необходимое напряжение на гидрофоне в режиме передачи, реализует требуемые частотные характеристики в режиме передачи (согласование УМ и ГФ), отключает УМ от ГФ в режиме приема во избежание появления ложных сигналов (наводок, помех и т. д.), предотвращает попадание высокого напряжения в режиме передачи на вход приемника, реализует входной импеданс приемного канала, обеспечивающий требуемые частотные характеристики приемного канала (согласование ГФ и ПР), обеспечивает малое влияние разброса и нестабильности параметров ГФ на частотные характеристики приемного канала и приемлемое отношение сигнал / шум.

Выполнение перечисленных выше требований на практике сопряжено со значительными трудностями, которые обусловлены тем, что во-первых, схема не должна потреблять заметную (по сравнению с гидрофоном) мощность в режиме передачи; во-вторых, схема должна согласовывать по шумам ГФ и ПР (согласование импедансов), но при этом не вызывать дополнительных шумов в режиме приема; и, в-третьих, массогабаритные параметры схемы согласования должны быть минимальными. Отсюда следует, что на пути прохождения полезного сигнала в схемах согласования могут быть использованы (при необходимости) только реактивные элементы — конденсаторы, катушки индуктивности, трансформаторы, а также малошумящие ключи и диоды, причем их количество следует минимизировать из-за относительно больших размеров.

Схема согласования в ППУ МЭГ (рис.5) образована согласующим трансформатором, первичная обмотка которого зашунтирована встречно-параллельными диодами, а вторичная — конденсаторами.

Рис.4 Структурная схема ППУ

от системы управления я обработки данных

акустическое поле

к системе упправленкя и обработки данных

Рис. 5. Функциональная схема трактов ППУ

При излучении ГФ через диоды подключается непосредственно к выходу УМ с незначительной потерей мощности в диодах, которые одновременно защищают вход ПР от перегрузки по напряжению. Ограничение всплесков тока при переключении транзисторов УМ из-за перезаряда статической ёмкости' ГФ обеспечивается токоограничивающими низкоомными резисторами в цепях истоков транзисторов (это допустимо при относительно небольших величинах статической ёмкости ГФ). При приёме нижние транзисторы УМ открыты, чем обеспечивается подключение ГФ параллельно первичной обмотке трансформатора и, как следствие, передача без потерь энергии принятого сигнала от ГФ на вход ПР. Параметры трансформатора (коэффициент трансформации, индуктивность первичной обмотки), а также ёмкости шунтирующих конденсаторов выбраны так, чтобы согласовать импеданс ГФ с входным сопротивлением ПР и обеспечить требуемые АЧХ и ФЧХ схемы согласования.

В результате проектирования создано малогабаритное 16-канальное ППУ, конструктивно реализованное в четырёх четырёхканальных модулях. При этом выходная мощность ППУ составила до 50 Вт на канал, а спектральная плотность шумов, приведенная ко входу, — около 5 нВЛ/Гц.

Помимо модулей ППУ в состав БЭ МЭГ входят: модули вторичного электропитания, модуль управления, осуществляющий общее управление МЭГ и связь с внешними устройствами, и вычислительный модуль, формирующий массив данных для ¡управления излучением и реализующий алгоритмы обработки данных.

Глава 3. Алгоритмы управления и обработки данных.

Методы управления изделием базируются на тех же основных принципах, что и большинство современных гидролокационных приборов НК.

Рассмотрим : некоторые особенности алгоритма управления МЭГ. Наличие трёх режимов работы и возможность их переключения и 1 изменения параметров как по команде оператора, так и автоматически позволяет адаптивно варьировать параметры и режимы в зависимости от изменения внешних условий (глубина под килем, коэффициент обратного рассеяния грунта, уровень и характер шумов, поглощение звука в воде и др.). Например, при небольших глубинах возможно

адаптивное снижение напряжения питания в усилителях мощности до уровня, позволяющего обеспечить требуемые точностные характеристики. При этом .экономится ресурс, улучшаются показатели надёжности изделия. При высоком уровне помех возможно адаптивное уменьшение сектора обзора или переход к последовательному обзору; сектора с выдачей рекомендаций по снижению скорости движения судна. При изменении глубины или других внешних параметров в процессе съёмки или поиска возможно автоматическое переключение диапазонов. В принципе, автоматический режим работы позволяет снизить до минимума вмешательство оператора, что значительно облегчает эксплуатацию и снижает квалификационные требования к обслуживающему персоналу.

В алгоритме обработки эхо-сигналов можно выделить этапы предварительной, первичной и вторичной обработки, а также постобработку. На этапе предварительной обработки осуществляется усиление, аналого-цифровое преобразование, цифровая фильтрация и формирование комплексной огибающей для каждого из 16 каналов. В результате обработки в каждый момент времени (с тактом 64 мкс) формируется выборка отсчётов (п=1,2..ЫN=16). В результате первичной

обработки производится пространственная обработка сигнала. Обычно для решения этой задачи с помощью временных задержек или дискретного преобразования Фурье формируют большое количество лучей, ширина которых (0.5°-2°) соответствует апертуре А приёмной антенны (55Х/А)°, а затем вдоль каждого луча определяют дальность. В нашем случае этот метод неприменим, поскольку из-за крайне ограниченной апертуры не удаётся сформировать требуемое количество независимых лучей.

В гидро- и радиолокации часто применяют т.н. методы с высокой разрешающей способностью (метод Кейпона, метод максимальной энтропии, метод Писаренко и др.). Эти методы основаны на манипуляциях с корреляционной матрицей сигналов антенны. Эффективность этих методов напрямую зависит, в том числе, и от времени усреднения, но в нашем случае это приводит к неприемлемому увеличению ошибки определения дистанции. \

Для нашей задачи больше подходят методы, позволяющие определять параметры плоских волн,

регистрируемых антенной, независимо для каждого временного отсчёта (среза). Таким методом, например, является метод Прони. Рассмотрим его подробнее.

Если выборка отсчётов комплексной огибающей {2п} представляет собой сумму нескольких экспонент (действительных или комплексных), метод позволяет непосредственно определить параметры этих экспонент (амплитуды и пеленги возможных целей). Алгоритм Прони состоит из следующих подэтапов.

Первый — это решение системы линейных уравнений

Рш-гу =Ау где

Н-Р Ы-Р

у - 1,2...Р , Р— порядок метода Прони (число

обнаруживаемых целей) На этом подэтапе определяется вектор Второй подэтап заключается в факторизации полинома

Этот подэтап позволяет определить вектор корней 2г для полинома Ф(г). Целью третьего подэтапа является вычисление амплитудного вектора Прони Аг. Этот вектор находится из матричного уравнения:

(Му+-Му)Аг = Му+г где =(ZrjУ~i , ] —1,2..Р; "+" означает эрмитово

сопряжение. Каждая компонента Аг представляет собой комплексную амплитуду цели, а направление на цель Вг} можно найти как

Бг] = агсзт

-•агё(2гу) я *

Применив алгоритм к каждой выборке отсчётов каналов для всех моментов времени, можно определить параметры всех целей, расположенных в поле зрения. В нашем случае хорошие результаты даёт метод второго порядка (см. рис. 7).

При вторичной обработке данные предыдущего этапа обработки преобразуются в формат, соответствующий конкретному режиму работы.

Алгоритмы постобработки реализуют дополнительные функции МЭГ, которые могут понадобиться при автономном применении изделия, т.е. когда отсутствуют такие внешние приборы, как, например, датчик скорости звука и измеритель качки, которые позволяют устранить соответствующие систематические погрешности. Дополнительная обработка данных позволяет в значительной степени компенсировать указанные факторы.

Влияние качки может быть уменьшено на 15-20 дБ за счёт анализа и фильтрации низкочастотной составляющей в функциональных зависимостях текущей глубины и наклона видимой линии дна от номера цикла излучения-приёма. Этот метод особенно эффективен при значительном перекрытии озвученных полос, т.е. при небольших скоростях движения судна. Скорость звука вблизи поверхности антенны может быть оценена с погрешностью до 10 м/с с помощью анализа характерных искажений видимой линии плоского дна, возникающих при анализе сигналов плоской антенны при несовпадении фактической и заложенной в алгоритме обработки данных скорости звука. Этот метод эффективен при съёмке рельефа илистых и илисго-песчаных грунтов, лишённых характерных мелкомасштабных неровностей.

Глава 4. Технические характеристики МЭГ

Технические характеристики МЭГ оценивались путём расчётов и моделирования на основе фактических значений параметров блоков изделия применительно к каждому режиму работы. Расчёты и моделирование проводились применительно к типовым (модельным) гидрологическим условиям: скорость звука 1500 м/с, солёность 35 промилле, донная поверхность — ровный илисто-песчаный грунт с коэффициентом обратного рассеяния минус 30 дБ, приведённая спектральная плотность внешних шумов в месте расположения антенны не превышает 0.02 Па/Гц .

Приведём основные результаты моделирования. Для разработанной антенной решётки при к.п.д. электроакустического преобразования 50% акустическая мощность излучения одного канала в импульсе должна быть 25 Вт и 10 Вт для ВЧ и НЧ диапазонов соответственно. Ниже приведены прогнозируемые характеристики МЭГ для различных режимов работы.

В режиме ОЭ (синфазное излучение всеми каналами коротких тональных импульсов) приведенное к 1 м давление излучения на оси ДН должно составлять 160 кПа в ВЧ диапазоне и 60 кПа в НЧ диапазоне. Если учесть, что МЭГ в режиме ОЭ позволяет достоверно определять дистанцию до дна при отношении сигнал/помеха на входе 0.3 и более, то максимальная рабочая глубина должна составить 650 м для ВЧ диапазона и 800 м для НЧ диапазона. СКО оценки глубины составляет не более 1%.

При работе в режиме МЛЭ функционирование осуществляется на основной частоте — 155 кГц. Излучаются короткие импульсы с тональным заполнением. Ширина ДН по излучению в рабочей плоскости формируется фазовыми коэффициентами (задержками) и составляет примерно 100°, вследствие чего приведённое давление излучения уменьшается до 40 кПа. Поскольку в данном режиме осуществляется высокоточная пеленгация доступных целей (участков дна) с СКО не более 0.3°, отношение сигнал/помеха на входе должно составлять не менее 3. Максимальная рабочая дистанция в этом случае составляет 270 м, что соответствует глубине под килем около 200 м. При использовании функции последовательного обзора рабочий сектор осматривается последовательно узким лучом. Это позволяет расширить сектор обзора до 120° и увеличить рабочую дистанцию до 330 м, однако платой за это будет вынужденное снижение скорости движения судна для обеспечения полного покрытия.

Для режима ГБО основным диапазоном является низкочастотный, позволяющий формировать светотеневую картину в секторе обзора до 150°. Это становится возможным, поскольку шаг расположения преобразователей антенны для НЧ диапазона составляет 0.28Х, что позволяет избежать интерференции, несмотря на большие углы отворота луча. Излучение осуществляется поочерёдно влево и вправо от траектории движения в сектор от 45° до 80°. Акустическое давление на оси ДН составляет 45 кПа, что позволяет обнаруживать цели с эквивалентным радиусом 0.2-0.3 м на дистанциях до 400 м (предполагается, что объект может быть надёжно идентифицирован, когда отношение сигнал/помеха более 1), т.е. при глубине дна около 100 м; ширина полосы обзора составит почти 800 м.

Глава 5. Результаты стендовых и натурных испытаний

Стендовые испытания МЭГ проводились в заглушённом гидроакустическом бассейне размерами 10x10x20 м с помощью гидроакустического измерительного комплекса Broel&Kjaer и стандартного оборудования. Испытания подтвердили основные параметры МЭГ, среди которых: приведённое давление излучения в режиме ОЭ — 150 кПа на 1 м; чувствительность канала антенны в режиме приёма — 250 мкВ/Па; уровень собственных шумов канала электронного блока, приведённый ко входу •— не более 0.5 мкВ. Из значений второго и третьего параметров следует, что приведённый ко входу уровень собственньЬс шумов канала МЭГ составляет не более 2 мПа.

Отметим, что некоторые параметры МЭГ близки к предельным. Так, например, рассчитанное по формуле Найквиста среднеквадратическое значение напряжения тепловых шумов при эффективной полосе частот 10 кГц и сопротивлении нагрузки 1 кОм (номинальные параметры канала антенны МЭГ, см. рис.2) составляет порядка 0.3 мкВ. Удельная акустическая мощность, излучаемая в импульсе с единицы поверхности антенны, составляет 7-8 Вт/см2. Предельно допустимым принято считать значение 10-12 Вт/см2; это ограничение связано с кавитационной прочностью воды.

Натурные испытания МЭГ проводились в Северном и Балтийском морях (март 2004 г) и в Чёрном море (август 2005 г). В проливе Каттегат с помощью МЭГ проводилась съёмка рельефа в составе гидрографического комплекса фирмы MARIMATECH (рис. 6). В Чёрном море с помощью изделия проводились поисковые и исследовательские работы (рис. 7).

На рис. 6 приведён фрагмент планшета. Галсы проложены вдоль склона вблизи затонувшего, судна. Глубина места составляла 10-15 м; при обработке данных в секторе 90° формировалось 60 лучей через 1.5°.

На рис. 7 приведён фрагмент рабочего окна управляющей программы. В верхней части показан результат первичной обработки эхо-сигнала одного из циклов излучения-приёма с

¡^ЁггжЗйг!®1*

в^чшфйэ

ущв

ЩШЯЯ

Ч 1 ГТ •' 1 • ™ *л

шшщ

1*74 ЛТ ; К' а; у '[•'Л'ч! * >;п: I: »■ I

£ й ¡¡Г

в ж {эти::«; г:-гв-

::г-.'Л1 ^ "

Рис.6 Режим многолучевого эхолота

Рис. 7. Режим гидролокатора бокового обзора (внизу). Результаты первичной обработки данных (вверху).

использованием алгоритма Прони. Точное определение пеленгов и амплитуд рассеивателей позволяет обнаружить, определить координаты и классифицировать объект (затонувшее судно) на глубине 40 м. В нижней части показан фрагмент светотеневой картины морского дна.

Испытания показали, что изделие надёжно функционирует во всех режимах работы, реализуя возможности промерного эхолота, многолучевого эхолота и гидролокатора бокового обзора. Испытания в составе гидрографического комплекса также показали, что МЭГ соответствует требованиям стандартов ШО ( 1998 г., 4-я редакция).

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В результате проведённых исследований был разработан многоцелевой эхолот-гидролокатор, сочетающий в себе возможности различных типов устройств — однолучевого эхолота, многолучевого эхолота и гидролокатора бокового обзора.

На основе методов обработки сигналов с повышенной разрешающей способностью разработаны , алгоритмы, обеспечивающие высокую точность пеленгования в условиях ограниченной апертуры антенны МЭГ. В постобработке реализованы алгоритмы компенсации качки и уточнения значения скорости звука в воде на уровне антенны.

На основе данных алгоритмов разработано программное обеспечение, позволяющее использовать МЭГ в режимах ОЭ, МЛЭиГБО.

Разработаны приёмоюлучающая фазированная антенная решётка и электронный блок управления и обработки данных для МЭГ, обеспечивающие генерирование импульсов излучения в двух частотных диапазонах, усиление, фильтрацию и цифровую обработку эхо-сигналов.

Основные характеристики МЭГ подтверждены испытаниями в гидробассейне и в акваториях Северного, Балтийского и Чёрного морей.

ПУБЛИКАЦИИ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

Публикации в изданиях, рекомендуемых ВАК РФ:

1 Быковский Ю.А., Колосов К.В., Зуев В.В., и др. Определение рекомбинационных параметров

полупроводникового материала с помощью метода Прони. (статья) // Журнал технической физики, 1999, 69-4, С.54-59. (Автор - 30%).

2 Колосов К.В, Электронные системы гидроакустики (статья) // Электроника, микро- и наноэ л еюгрон и к а. Сборник научных трудов,— М. : МИФИ, 2000. — С.132-134. (Автор -100%)

3 Буров В.А., Дмитриев О.В., Колосов К.В., Прудникова И.П. Восстановление профиля донной поверхности с помощью модифицированных методов спектрального оценивания (статья).// 5-я межд. конференция «Прикладные технологии гидроакустики и гидрофизики». Сборник трудов. — СПб., ФГУП «ЦНИИ «Морфизприбор», 2000. — С.131-135. (Автор-25%)

4 Dmitriev О., Kolosov К., Prudnikova I. Methods Of Multibeam Echosounders Resolution Increasing.// Proceedings of 25th International Acoustical Imaging Symposium, 2000, Bristol, Great Britain.— p.235-240. (Автор - 30%)

5 Буров B.A., Дмитриев O.B., Колосов К.В., и др. Проектирование многолучевых эхолотов и результаты их испытаний, (статья)// 5-я межд. конференция «Прикладные технологии гидроакустики и гидрофизики». Сборник трудов. — СПб., ФГУП «ЦНИИ «Морфизприбор», 2000. — С.244-247. (Автор - 30%)

6 Колосов К.В., Плешко А.Д. Приёмо-передающее устройство многолучевого эхолота (статья)// Электроника, микро- и наноэлектроника. Сборник научных трудов.— М. : МИФИ, 2002. — С.151-154. (Автор - 50%)

7 Колосов К.В. Малый многоцелевой эхолот-гидролокатор. Решение задач в прибрежной зоне моря, (статья)// 8-я межд. конференция «Прикладные технологии гидроакустики и гидрофизики». Сборник трудов. — СПб., ФГУП «ЦНИИ «Морфизприбор», 2006. — С.131-135. (Автор - 100%)

Колосов Кирилл Владимирович

МНОГОЦЕЛЕВОЙ ЭХОЛОТ - ГИДРОЛОКАТОР : РЕШЕНИЕ ЗАДАЧ СЪЁМКИ РЕЛЬЕФА, ПОИСКА И КЛАССИФИКАЦИИ В ПРИБРЕЖНОЙ ЗОНЕ

АВТОРЕФЕРАТ

Отпечатано в ОАО «ГНПП «Регион» 115230, Москва, Каширское шоссе, д. 13А

Подписано к печати 17.11.2006 Заказ 155-012

Формат 60x84/16 Тираж 100 экз.

Введение.

Глава 1. Гидролокационные системы надводных кораблей.

1.1 Основные классы гидролокационных устройств.

1.2 Базовые принципы обработки данных.

1.3 Постановка задачи работы.

Глава 2. Принципы проектирования многоцелевого эхолотагидролокатора. Особенности конструкции.

2.1 Общие принципы проектирования изделия.

2.2 Особенности конструкции антенного блока.

2.3 Особенности конструкции электронного блока.

Глава 3. Алгоритмы управления и обработки данных.

3.1 Особенности алгоритма управления изделием.

3.2 Алгоритмы обработки эхо-сигнала. Метод Прони.

3.3 Алгоритмы постобработки.

Глава 4. Технические характеристики многоцелевого эхолотагидролокатора.

4.1 Исходные данные для расчётов и моделирования.

4.2 Результаты моделирования.

4.3 Режимы функционирования изделия.

Глава 5. Результаты стендовых и натурных испытаний.

5.1 Условия и методики проведения испытаний.

5.2 Испытания изделия в гидробассейне.

5.3 Натурные испытания. Съёмка рельефа.

5.4 Натурные испытания. Поиск и классификация.

5.5 Автокомпенсация систематических погрешностей.

Бурное развитие электроники во второй половине XX века обусловило её определяющее влияние на все области науки и техники. В этом смысле, гидроакустика не является исключением. Если 30-50 лет назад функциональные возможности электрорадиоизделий (ЭРИ) во многом определяли облик гидроакустической аппаратуры в целом, то в настоящее время ситуация совершенно иная. На основе современных ЭРИ можно создавать компактные высоконадёжные многоканальные гидроакустические системы (ГАС) на основе фазированных антенных решёток, причём возможности ГАС лимитируются в основном конструктивными особенностями антенн, параметрами гидроакустических преобразователей, возможностями кабельной сети и другими факторами, не связанными с параметрами ЭРИ; могут быть реализованы практически любые алгоритмы управления и обработки данных, поскольку на несколько порядков выросли возможности вычислительных устройств [2, 3, 5, 6].

На современном рынке гидролокационного оборудования надводных кораблей (НК) по-прежнему наиболее широко представлены традиционные устройства — однолучевые эхолоты различного назначения (ОЭ), многолучевые эхолоты (МЛЭ), гидролокаторы бокового обзора (ГБО). Такое разделение сложилось ещё в середине XX в., когда возможности электроники не позволяли создавать многофункциональные устройства с приемлемым соотношением цена/качество. Эта ситуация сохраняется и поныне, несмотря на то, что и ОЭ, и МЛЭ, и ГБО часто используются для решения одних и тех же задач (например, для съёмки рельефа морского дна) [8,27, 37].

ОЭ являются самыми недорогими из обозначенных типов устройств; поэтому они широко распространены и имеют высокий уровень продаж не только в России, но и за рубежом. Средняя цена импортного ОЭ в России составляет 300-400 тыс. руб. Цена МЛЭ и ГБО на порядок выше. По всей видимости, этим и определяется их относительно слабое (по сравнению с ОЭ) распространение.

Основной круг задач, решаемых гидролокационным оборудованием НК, связан с прибрежной зоной (с глубинами до 500 м). Это поисковые, исследовательские, промерные, промысловые и другие задачи. Все перечисленные задачи сводятся к проблемам обнаружения, пеленгации и идентификации линии дна, а также различных объектов под водой [38, 43, 45]. Методы решения задач ОЭ, МЛЭ и ГБО различны. ОЭ определяет дистанцию до дна или подводного объекта вдоль одной оси (луча), как правило, ориентированной вертикально вниз. МЛЭ определяет дистанции вдоль множества лучей, расположенных равномерно в угловом секторе 90°-150°. Сектор ориентируют вниз и располагают в плоскости шпангоутов (поперёк направления движения НК). ГБО формирует светотеневую эхо-картину морского дна в секторе до 180°, за исключением подкилевой области [8].

В процессе своего развития в конце XX века возможности ОЭ, МЛЭ и ГБО значительно возросли и стали значительно пересекаться. Так, ОЭ объединяют в группы по 5-20 и более единиц и создают многоканальные эхолоты (МКЭ), МЛЭ оснащают функцией формирования светотеневой картины, современные ГБО обладают возможностью оценки направления на объект. Также нельзя не отметить стремление некоторых разработчиков к комплексированию, т.е. к совместному применению ОЭ, МЛЭ и ГБО в различных сочетаниях для решения определённых задач [40, 41, 42].

Анализируя функциональные возможности различных классов гидроакустических устройств, можно обнаружить значительный разрыв между сравнительно дешёвыми однолучевыми эхолотами и сложными системами на основе многолучевых эхолотов, т.е. в продукции ведущих производителей гидроакустического оборудования не представлен «средний класс» устройств, который в функциональном и ценовом плане занимал бы промежуточное положение между однолучевыми и многолучевыми эхолотами [36].

Более того, по всей видимости, мы можем говорить об объективной потребности в гидроакустическом устройстве, базирующемся на новых принципах и объединяющем функции и возможности ОЭ, МЛЭ и ГБО для решения задач в прибрежной зоне. Необходимым условием широкого применения устройства нового типа является приемлемое соотношение цена/качество. По оценкам автора, для обеспечения устойчивого спроса цена устройства при мелкосерийном производстве должна превышать цену ОЭ не более чем в три-четыре раза.

Целью настоящей работы является разработка и исследование возможностей многоцелевого эхолота-гидролокатора — компактного гидроакустического устройства нового типа для надводных кораблей на основе фазированной антенной решётки, сочетающего в себе возможности основных типов гидроакустического оборудования судов: промерного (однолучевого) эхолота, многолучевого эхолота и гидролокатора бокового обзора.

Для достижения поставленной цели автором использован ряд методов исследований:

1. Анализ современного уровня техники в части гидролокационного оборудования надводных кораблей (однолучевых эхолотов, многолучевых эхолотов, гидролокаторов бокового обзора).

2. Синтез конструктивных, системных, технико-экономических и других требований к многоцелевому эхолоту-гидролокатору.

3. Моделирование работы изделия, расчёт параметров.

4. Экспериментальное изучение опытного образца многолучевого эхолота-гидролокатора на стендах и в натурных условиях.

Научная новизна полученных результатов состоит в том, что:

1. Разработан и исследован многоцелевой эхолот-гидролокатор, обеспечивающий решение задач съёмки рельефа, поиска и классификации и сочетающий в себе возможности традиционных типов устройств — ОЭ, МЛЭ и ГБО.

2. Разработаны алгоритмы работы МЭГ на основе методов спектрального анализа с повышенной разрешающей способностью, позволяющие обеспечить высокую точность пеленгования в условиях ограниченной апертуры антенны МЭГ.

3. Разработаны программно-алгоритмические решения, позволяющие реализовать в МЭГ функции ОЭ, МЛЭ и ГБО.

4. Разработаны и реализованы алгоритмы постобработки, компенсирующие систематические погрешности при автономном применении устройства.

5. Разработана малогабаритная приёмоизлучающая фазированная антенная решётка, обеспечивающая решение задач МЭГ в двух частотных диапазонах.

6. Разработана управляющая электроника, генерирующая импульсы излучения для двух частотных диапазонов и осуществляющая усиление, фильтрацию и цифровую обработку эхо-сигналов.

7. Проведено экспериментальное исследование многоцелевого эхолота-гидролокатора в стендовых и натурных условиях в акваториях Северного, Балтийского и Чёрного морей.

В первой главе диссертационной работы рассмотрены особенности основных классов гидроакустических устройств надводных кораблей — однолучевого эхолота, многолучевого эхолота, и гидролокатора бокового обзора; проведён сравнительный анализ некоторых зарубежных и отечественных образцов; представлен обзор современных методов обработки гидролокационных сигналов, в том числе методов с высокой разрешающей способностью. На основе проведённого анализа сформулированы основные задачи работы.

Вторая глава посвящена обсуждению базовых принципов проектирования многоцелевого эхолота-гидролокатора, как устройства, предназначенного для широкого применения на надводных кораблях, а также описанию особенностей конструкции основных блоков изделия — антенного блока и электронного блока.

В третьей главе описаны алгоритмы, реализованные в программном обеспечении изделия. Особое внимание уделено алгоритму обработки данных, в частности, методу Прони, позволяющему реализовать повышенное угловое разрешение при ограниченной приёмной апертуре антенной решётки. В главе также представлены алгоритмы постобработки, реализующие возможности изделия в части компенсации систематических погрешностей.

В четвёртой главе изложены исходные данные для расчёта и прогнозирования основных технических характеристик изделия, методики расчёта и моделирования, а также результаты моделирования; приведено описание функционирования изделия в различных режимах.

В пятой главе описаны методики испытаний опытного образца МЭГ; приведены результаты испытаний изделия в гидроакустическом бассейне, а также в акваториях Северного, Балтийского и Чёрного морей.

Основные результаты работы опубликованы в периодических изданиях, обсуждались на всероссийских и международных конференциях и симпозиумах (Москва 2000 г., 2001 г., 2002 г.; Санкт-Петербург, 2000 и 2006 г; Бристоль 2000 г. ), а также на семинарах в Московском Государственном университете и Московском инженерно-физическом институте.

Основные результаты диссертационной работы внедрены в производство и реализованы в следующих изделиях:

1. Многоцелевой эхолот Р-161. Головной разработчик — ЗАО «НТП «Реаконт».

2. Бортовой комплекс сбора и обработки навигационной и гидрографической информации с многолучевым эхолотом «Мускат-01Б» ПНБИ.462531.001 ТУ. Головной разработчик — ЗАО «Гирооптика»

3. Поисково-обследовательский комплекс «Кальмар» ВШАЕ.361192.001 ТУ. Головной разработчик — ООО «ТЕТИС-ПРО»

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В результате проведённых исследований был разработан многоцелевой эхолот-гидролокатор, сочетающий в себе возможности различных типов устройств — однолучевого эхолота, многолучевого эхолота и гидролокатора бокового обзора.

На основе методов обработки сигналов с повышенной разрешающей способностью разработаны алгоритмы, обеспечивающие высокую точность пеленгования в условиях ограниченной апертуры антенны изделия. В постобработке реализованы алгоритмы компенсации качки и уточнения значения скорости звука в воде на уровне антенны.

На основе представленных алгоритмов разработано программное обеспечение, позволяющее использовать многоцелевой эхолот-гидролокатор в режимах однолучевого эхолота, многолучевого эхолота и гидролокатора бокового обзора.

Разработаны приёмоизлучающая фазированная антенная решётка и электронный блок управления и обработки данных для многоцелевого эхолота-гидролокатора, обеспечивающие генерирование импульсов излучения в двух частотных диапазонах, усиление, фильтрацию и цифровую обработку эхо-сигналов.

Основные характеристики многоцелевого эхолота-гидролокатора подтверждены стендовыми испытаниями в гидробассейне, а также ходовыми испытаниями (автономными и в составе гидрографического комплекса) в акваториях Северного, Балтийского и Чёрного морей.

1. Монзинго P.A., Миллер Т.У. Адаптивные антенные решётки: Пер. с англ. — М.: Радио и связь, 1986.— 448 с.

2. Куо Б. Теория и проектирование цифровых систем управления: Пер. с англ. — М.: Машиностроение, 1986.— 448 с.

3. Френке JI. Теория сигналов: Пер. с англ. — М.: Советское радио, 1974.—344 с.

4. Ван Трис Г. Теория обнаружения, оценок и модуляции: В 3 т.: Пер. с англ. — М.: Советское радио, 1972.

5. Применение цифровой обработки сигналов. Под ред. Э.Оппенгейма: Пер. с англ. — М.: Мир, 1980 — 552 с.

6. Моисеев B.C. Системное проектирование преобразователей информации.— Л.: Машиностроение, 1982.— 256 с.

7. Урик Р.Дж. Основы гидроакустики: Пер. с англ. — Л.: Судостроение, 1978.—450 с.

8. Справочник по гидроакустике. Евтютов А.П., Колесников А.Е., Ляликов А.П. и др. — Л.: Судостроение, 1982.— 344 с.

9. Смарышев М.Д. Направленность гидроакустических антенн.— Л.: Судостроение, 1973. — 280 с.

10. Таранов Э.С., Тюрин A.M., Сташкевич А.П. Гидроакустические измерения в океанологии.— Л.: Гидрометеоиздат, 1972. — 328 с.

11. Лихарев В.А. Цифровые методы и устройства в радиолокации.— М.: Советское радио, 1973.— 456 с.

12. Вайнштейн Л.А., Зубаков В.Д. Выделение сигналов на фоне случайных помех.— М.: Советское радио, 1973.— 456 с.

13. Левин Б.Р. Теоретические основы статистической радиотехники: В 3 т. — М.: Советское радио, 1966.— Т.1.— 752 с.

14. Сверхбольшие интегральные схемы и современная обработка сигналов. Под ред. С.Гуна: Пер. с англ. — М.: Радио и связь, 1989.— 472 с.

15. Кук Ч., Бернфельд М. Радиолокационные сигналы. Теория и применение: Пер. с англ. — М.: Советское радио, 1971.— 568 с.

16. Стенин В.Я. Электронные системы с дискретизацией сигнала: В 2 ч. — М.:МИФИ, 1994.

17. Аверьянов Г.П., Рошаль A.C. Элементы информатики. — M.: МИФИ,1995.

18. Подводная акустика и обработка сигналов. Под ред. Л.Бьёрнё: Пер. с англ. — М.: Мир. — 1985. — 488 с.

19. Римский-Корсаков A.B. Электроакустическая аппаратура. — М.: Московский горный институт, 1968. — 294 с.20IHO Standards For Hydrographie Surveys.— Monaco: International Hydrographie Bureau. 1998.— № 44.

20. Подводные технологии. Каталог продукции ЦНИИ «Морфизприбор». — Санкт-Петербург, 2000 — 62 с.

21. Малогабаритный гидроакустический комплекс для мелководья. Проспект КБ «Вектор». — Таганрог, 2000 .

22. Каталог продукции фирмы «MARIMATECH A/S». — Орхус, Дания, 2002 — CD.

23. Каталог продукции фирмы «RESON A/S». — Копенгаген, Дания, 2004 —CD.

24. SeaBat 8111. Multibeam Echosounder System. Operator's manual. Version 3.00, Copenhagen, Denmark, 2003 — CD.

25. Навигационный эхолот типа «НЭЛ-20К». Технические условия ПЭ1.513.001ТУ.

26. Колосов К.В. Электронные системы гидроакустики // Электроника, микро- и наноэлектроника. Сборник научных трудов.— М. : МИФИ, 2000. — С.132-134.

27. Колосов K.B. Малый многоцелевой эхолот-гидролокатор. Решение задач в прибрежной зоне моря.// 8-я межд. конференция «Прикладные технологии гидроакустики и гидрофизики». Сборник трудов. — СПб., «Наука», 2006. —С.131-135.

28. Колосов К.В., Плешко А.Д. Приёмо-передающее устройство многолучевого эхолота // Электроника, микро- и наноэлектроника. Сборник научных трудов — М. : МИФИ, 2002. — С. 151 -154.

29. Dmitriev О., Kolosov К., Prudnikova I. Methods Of Multibeam Echosounders Resolution Increasing.// Proceedings of 25th International Acoustical Imaging Symposium, 2000, Bristol, Great Britain.— p.235-240.

30. Быковский Ю.А., Колосов К.В., Зуев В.В., и др. Определение рекомбинационных параметров полупроводникового материала с помощью метода Прони.// Журнал технической физики, 1999, 69-4, С.54-59.

31. Alais P., Cervenka P., Challande P., and others. Two Underwater Examples Of Imaging By Multi-Look Synthesis.// Proceedings of 25th International Acoustical Imaging Symposium, 2000, Bristol, Great Britain.— p.217-224.

32. Aoki Y., Iida K., Mukai T., and others. A Satellite Laboratory For Acoustical Imaging Using A Communications Satellite.// Proceedings of 25th International Acoustical Imaging Symposium, 2000, Bristol, Great Britain.— p.241-246.

33. Nielsen E.B. Will Multibeam Echo Sounders Take Over? // Hydro International. 2000 — №3.— p.67-70.

34. Cowls S., Fogg B. A Comparison of Acoustic Imagery of Sea Floor Features Using a Towed Side Scan Sonar and a Multibeam Echosounder. // Survey, Geophysical, Underwater Newslatter. 2002.— №93.

35. Смирнов С.А. Гидроакустические технологии в борьбе с морскими минами// 5-я межд. конференция «Прикладные технологии гидроакустики и гидрофизики». Сборник трудов. — СПб., ФГУП «ЦНИИ «Морфизприбор», 2000. —С.7-9.

36. Лисс А.Р., Рыжиков А.В. Структурное построение цифровых вычислительных комплексов ГАК и ГАС// 5-я межд. конференция «Прикладные технологии гидроакустики и гидрофизики». Сборник трудов. — СПб., ФГУП «ЦНИИ «Морфизприбор», 2000. — С.49-54.

37. Войтов А.А., Каевицер В.И., Селезнёв И.А., Смирнов С.А. Комплекс гидроакустических средств мониторинга морского дна «Карта» // 8-я межд. конференция «Прикладные технологии гидроакустики и гидрофизики». Сборник трудов. — СПб., «Наука», 2006. — С.56-64.

38. Белов Б.П., Шангин К.Ю. Адаптивная антенна гидролокатора с компенсацией бокового поля. // 8-я межд. конференция «Прикладные технологии гидроакустики и гидрофизики». Сборник трудов. — СПб., «Наука», 2006. —С. 187-190.

39. Дмитриев О.В., Першиков В.А., Плешко А.Д., Тутов C.B. Современные приёмо-передающие устройства гидролокаторов. // Научно-техническая конференция по проблемам гидроакустики. Сборник трудов. — М., ЦАГИ, 2001.—С. 10-19.

40. Буров В.А., Касаткина Е.Е., Морозов С.А. Задача синтеза диаграмм направленности как многоцелевая вариационная задача. // Научно-техническая конференция по проблемам гидроакустики. Сборник трудов. — М., ЦАГИ, 2001.—С.49-53.

41. Алюшин М.В., Колосов К.В. Базовый комплект модулей для создания бортовых вычислителей гидроакустических систем с изменяемой архитектурой.// Научно-техническая конференция по проблемам гидроакустики. Сборник трудов. — М., ЦАГИ, 2001.— С.61-66.

42. Берг Дж.П., Люнбергер Д.Г., Венгер Д.Л. Оценивание ковариационных матриц с заданной структурой. // ТИИЭР, 1982, 70-9, С.63-77.

43. Тафте Д.У., Кумаресан Р. Оценивание частот суммы нескольких синусоид: Модификация метода линейного предсказания, сравнимая по эффективности с методом максимального правдоподобия. // ТИИЭР, 1982, 70-9, С.77-94.

44. Джонсон Д.Х. Применение методов спектрального оценивания к задачам определения угловых координат источников излучения. // ТИИЭР, 1982, 70-9, С. 126-138.