3. Алгоритм формирования результирующего сигнала на выходе приемного тракта
В общем случае при моделировании результирующего сигнала на выходе приемного тракта следует учитывать коэффициенты усиления тракта до начала (минимальный) и в конце действия ВАРУ (максимальный), используемый закон ВАРУ, полосу пропускания и алгоритмы предварительной обработки сигналов.
При отсутствии значительных доплеровских смещений частоты (что практически всегда соблюдается в имитируемом ГБО), отказе от моделирования шумовых составляющих и наличии в имитируемой аппаратуре полос пропускания, согласованных с длительностью зондирующих импульсов, влиянием величин полос пропускания на амплитуду результирующего сигнала можно пренебречь.
Для
учета минимального коэффициента усиления
приемного тракта
все величины, полученные в соответствии
с выражением (6), необходимо просуммировать
с константой
.
В
комплексе ПЭВ-К в приемном тракте на
дистанциях от 1 до 100 м используется
предварительная ВАРУ с законом
регулирования
.
Учет изменения коэффициента усиления
под воздействием ВАРУ должен осуществляться
путем суммирования выборок сигнала,
полученных с дистанций в пределах от 1
до 100 м, с зависящей от дистанции величиной
определяемой как
.
Так как на дистанциях свыше 100 м в комплексе ПЭВ-К коэффициент усиления остается постоянным и равным его величине на дистанции 100 м, то для выборок сигнала, полученных с дистанции свыше 100 м, к полученным величинам надо добавить константу равную 40 дБ.
Таким образом, уровень сигнала на выходе приемного тракта при установке аттенюатора (пункт “Ослабление” в меню комплекса ПЭВ-К) в положение “0 дБ” в зависимости от дистанции определяется следующими выражениями:
при
1 м, (7)
при 1 м
100 м, (8)
при
100 м. (9)
При
установке аттенюатора в положения
отличные от “0 дБ” из полученных в
соответствии с выражениями (7) – (9)
величин
необходимо вычитать значения ослабления
сигнала в децибелах, указываемые в меню.
В приемном тракте комплекса ПЭВ-К дискретизация входных сигналов производится с периодом в 10 мкс. В связи с ограниченной пропускной способностью канала связи с центральным процессорным модулем (ЦПМ) в ЦПМ предаются выборки сигналов с более низкой тактовой частотой – на диапазоне 10 м период следования передаваемых выборок составляет 30 мкс, то есть осуществляется прореживание полученных выборок. При этом используется алгоритм отбора по максимуму амплитуды из трех последовательных выборок. На остальных диапазонах коэффициент прореживания увеличивается пропорционально увеличению диапазона относительно диапазона 10 м также с использованием алгоритма отбора по максимуму.
4. Учет коэффициента затухания звука в воде
Для выполнения расчетов по формуле (6) необходимо знание величины коэффициента затухания звука , которая должна изменяться в зависимости от установленных в сценарии значений температуры и солености воды. Существует довольно большое количество эмпирических выражений для определения значений коэффициента , но в последнее время практически все ведущие фирмы, разрабатывающие гидроакустическую рыбопоисковую аппаратуру, используют формулу Франсуа и Гаррисона /2, 3/, которая сокращенно записывается в следующем виде (для размерности в дБ/км)
.
(10)
Коэффициенты, входящие в формулу (10) определяются в соответствии со следующими выражениями:
;
;
;
;
;
;
(для
20 С);
(для
20
С);
,
где
- частота звуковых колебаний, кГц;
- скорость звука
в воде, м/с;
-
водородный показатель воды;
- соленость воды,
промилле;
- температура воды,
С;
- глубина горизонта,
на котором определяется величина
,
м.
Величина в реальных водоемах изменяется в незначительных пределах, поэтому при моделировании целесообразно принять эту величину постоянной и равной среднему значению = 8.
Так как комплекс ПЭВ-К предназначен для эксплуатации в условиях мелководья, то величиной можно пренебречь или принять ее постоянной и равной, например, 5 м (среднее значение рабочих глубин).
Величина
скорости звука, в свою очередь, также
зависит от параметров
,
и
и с достаточной степенью точности может
быть определена по формуле Лероя /4, 5/
.
(11)