Федеральное государственное автономное образовательное учреждение

высшего образования

САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ЭЛЕКТРОТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ «ЛЭТИ» ИМ. В.И. УЛЬЯНОВА (ЛЕНИНА) (СПбГЭТУ «ЛЭТИ»)

ОТЧЕТ

О НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКОЙ РАБОТЕ

АНАЛИЗ ОСНОВНЫХ ТЕХНИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК АКУСТИЧЕСКОЙ СВЯЗИ ПРИ ПОСТРОЕНИИ СИСТЕМ ОПЕРАТИВНОГО КОНТРОЛЯ

Научный руководитель

к.т.н. ________________ Кассациер К.Е.

(подпись, дата)

Исполнитель ________________ Афанасьев Н.К.

(подпись, дата)

Нормоконтролер ________________ Степаненко Н.В.

(подпись, дата)

Санкт-Петербург

2015

РЕФЕРАТ

Отчет 17 c., 2 ч., 2 рис., 5 источников, 1 прил.

СИСТЕМЫ ОПЕРАТИВНОГО КОНТРОЛЯ, ГИДРОАКУСТИЧЕСКАЯ СВЯЗЬ, ПРОПУСКНАЯ СПОСОБНОСТЬ, ДАЛЬНОСТЬ РАСПРОСТРАНЕНИЯ ЗВУКА В ВОДЕ

Объектом исследования являются технические характеристики акустической связи.

Цель работы – анализ характеристик подводной акустической связи при построении систем оперативного контроля за состоянием акваторий.

Проанализированы основные характеристики гидроакустической связи. Рассмотрены существующие технические решения в области подводной беспроводной связи. Также, была построена модель звукового сигнала, передаваемого посредством гидроакустического модема, с помощью программного пакета «MATLAB».

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ…………………………………………………………………………6

1 Системы оперативного контроля за состоянием акваторий…………………..7

2 Основные технические характеристики акустической связи при построении систем оперативного контроля…………………………………………………………..8

2.1. Пропускная способность……………………………………………………8

2.2 Обзор технических решений в области беспроводной передачи информации с помощью гидроакустического канала связи………………………….10

2.3 Дальность распространения сигнала………………………………………11

ЗАКЛЮЧЕНИЕ……………………………………………………………………15

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ……………………………..16

ПРИЛОЖЕНИЕ А………………………………………………………………...17

ОПРЕДЕЛЕНИЯ

В настоящем отчете о НИР применяют следующие термины с соответствующими определениями:

Пропускная способность канала — наибольшая возможная в данном канале скорость передачи информации называется его пропускной способностью.

Рефракция звука — искривление звуковых лучей в неоднородной среде (атмосфера, океан), в которой скорость звука зависит от координат.

ОБОЗНАЧЕНИЯ И СОКРАЩЕНИЯ

АПЛ – атомная подводная лодка

АНПА – автономный необитаемый подводный аппарат

ГАМ – гидроакустический модем

Введение

Целью данной научно-исследовательской работы является обзор наиболее важных характеристик гидроакустической связи при построении систем оперативного контроля за состоянием водной среды.

Основной целю использования систем оперативного контроля является непрерывный комплексный мониторинг акваторий, создание статистических баз данных о состоянии водной среды, а также выявление нарушения её параметров. Обмен информацией между элементами в подобных системах осуществляется посредством использования гидроакустического канала связи, что накладывает определенные ограничения на ряд важных параметров передачи информации (скорость передачи данных, частотный диапазон и т.п.).

Актуальность темы настоящей работы заключается в том, что системы оперативного контроля получают всё более широкое распространение в области охраны природы. Кроме того, различные модификации позволяют использовать такие системы для ряда других задач, например, поиск полезных ископаемых и обнаружение сторонних подводных аппаратов.

1 Системы оперативного контроля за состоянием акваторий

Системы оперативного контроля за состоянием акваторий представляют собой комплекс аппаратуры для забора различных проб, их анализа и устройств связи с оператором.

Системы оперативного контроля предназначены для обеспечения следующих работ:

• Океанографические исследования в Мировом океане (как самостоятельно, так и во взаимодействии с научно-исследовательскими судами), с целью изучения и освоения Мирового океана;

• Поисково-обследовательские работы с целю нахождения подводных потенциально опасных объектов, получение данных о их состоянии и качестве водной среды в местах расположения этих объектов;

Оснащение систем оперативного контроля должно обеспечивать достаточный уровень для проведения научно-исследовательских работ и получения достоверных данных по отрабатываемым направлениям – экология, гидрохимия и радиохимия водной среды, геология и геофизика морского дна.

Предполагается оснащение подобными системами, которые могут работать также и в автономном режиме, атомных подводных лодок (АПЛ) для проведения поисково-обследовательских работ в водной среде. Такое технические решение позволит расширить зону возможных исследований ввиду высокой манёвренности малогабаритных автономных необитаемых подводных аппаратов (АНПА), а при наличие ультразвукового канала связи с АПЛ даст возможность передавать данные оператору о результатах отбора проб и опасных объектах в районе расположения АПЛ.