ГАС обнаружения сигналов гидролокаторов
ГАС обнаружения сигналов гидролокаторов или входящие в состав ГАК подсистемы ОГС предназначены для обнаружения сигналов из¬лучения активных гидролокаторов, измерения и анализа параметров этих сигналов с целью определения направления на источник излучения и его классификации [61, 108]. Исторически аппаратура ОГС была создана для обеспечения уклонения ПЛ от кораблей ПЛО. Первой отечественной разра¬боткой в этом направлении стала ГАС «Свет-М» (1959). Недостатками ГАС ОГС первого поколения были;
• отсутствие автоматизации процесса обнаружения сигналов, в результа¬те чего оператор-гидроакустик был вынужден не отрываясь смотреть на эк¬ран индикатора;
• ограниченный диапазон частот принимаемых сигналов;
• недостаточная помехоустойчивость.
Указанные недостатки были во многом устранены при разработке трак¬та ОГС ГАК «Рубин», где был реализован параллельный круговой обзор пространства более узкими ХН с использованием максимального метода пеленгования [61]. Антенна ГАС ОГС основного диапазона частот была конструктивно совмещена с главной антенной ГАК, размещенной в носо¬вой оконечности ПЛ, где уровень помех минимален. Помехоустойчивость канала измерения частоты была повышена за счет использования более уз¬кополосных частотных фильтров. С целью автоматизации процесса обнару¬жения сигналов были использованы пороговые схемы. Однако их эффек¬тивность в реальном поле помех оказалась недостаточной из-за наличия импульсных помех. В последующих разработках задача автоматического обнаружения решалась с помощью схемы ШОУ (широкая полоса—ограни¬читель—узкая полоса).
Для ГАС ОГС характерен широкий частотный диа¬пазон принимаемых сигналов (от сотен Гц до сотен кГц), охватывающий рабочие частоты всех известных гидролокаторов и любых ГАС, работа ко¬торых сопровождается излучением звуковых волн в водную среду. К числу ГАС, излучение которых должно быть «перехвачено» и проанализировано трактом ОГС, относятся в первую очередь активные гидролокаторы НК ПЛО и ПЛ, низкочастотные активно-пассивные ГАС с ГПБА, ГАС гидро¬акустической связи, высокочастотные ГАС освещения ближней обстановки и еще более высокочастотные системы самонаведения торпед. Представля¬ет интерес также задача обнаружения сигналов, излучаемых эхолотами и гидроакустическими лагами. Так как ХН этих ГЛ обращены в сторону дна, речь идет об обнаружении сигналов, излученных через боковое поле антенн или рассеянных морским дном. Наконец, в режиме ОГС могут быть обнару¬жены сигналы порожденные взрывами, подводными стартами морского оружия (например, стартом баллистических ракет) и вообще любыми вида¬ми деятельности в океане. В современных трактах ОГС число измеряемых параметров сигналов доходит до 10, в том числе несущая частота, направ¬ление на излучатель, уровень, длительность и частота следования импуль¬сов, вид внутриимпульсной модуляции. По результатам анализа парамет¬ров принятых сигналов может быть получена оценка дальности до источни¬ка сигналов, определены тип гидролокатора, излучившего сигнал, тип корабля-носителя ГЛ и характер его маневрирования. На дисплейный инди¬катор ГАС выводится формуляр с информацией о параметрах принятых сигналов, выработанном решении о классе цели и ее координатах.
Принимаемые ГАС ОГС сигналы имеют большой уровень и обнаружи¬ваются на больших расстояниях от их источника. Поэтому, как правило, при обнаружении прямых сигналов имеет место большой запас помехо¬устойчивости и для режима ОГС можно ограничиться использованием бо¬лее простых и компактных по сравнению с режимом ШП антенн. Зачастую в любой момент времени к антенне ОГС приходит только один гидроаку¬стический сигнал с какого-либо одного направления. Определение пеленга на источник производится с помощью относительно простого пеленгатора. Обычно к тракту ОГС не предъявляются слишком высокие требования по точности определения направления, с которого пришел сигнал. Это также способствует упрощению задачи пеленгования сигнала. Один из самых простых способов определения угла прихода импульсного сигнала заклю¬чается в использовании антенной базы из трех или четырех ненаправлен¬ных разнесенных в горизонтальной плоскости гидрофонов. Часто использу¬ется Г-образная схема, когда три гидрофона располагаются в вершинах прямоугольного треугольника. Если измерить разность времен появления одного и того же импульсного сигнала на входе разных пар гидрофонов, можно вычислить азимут на источник сигнала. Этот способ, однако, стано¬вится ненадежным, если имеют место многолучевость распространения сигнала в море либо паразитные отражения сигнала от корпуса корабля. То¬гда к гидрофонам приходит уже не один импульс, а множество импульсов, характеризующихся неупорядоченными амплитудами и временами запаз¬дывания. В таком случае определение направления на источник становится ненадежным или невозможным вообще. Практика показывает, что база из ненаправленных гидрофонов достаточно удовлетворительно работает, если источник сигнала расположен в пределах зоны прямой видимости (в ближ¬ней зоне акустической освещенности) и если гидрофоны антенной базы расположены на корпусе корабля таким образом, чтобы не воспринимать отражений от корпуса корабля.
Указанные ограничения в меньшей степени свойственны другой рас¬пространенной схеме построения антенны ОГС, которая использует ориен¬тированный в горизонтальной плоскости веер из нескольких ХН. Каждая ХН формируется с помощью ЭАП, снабженного тыльным экраном. Такая схема более устойчива по отношению к помехам, возникающим из-за отра¬жении сигнала от корпусных конструкций корабля, а также к помехам, связанным с явлением многолучевости. Для повышения точности определения пеленга используется процедура интерполяции отсчетов по данным сосед¬них ХН. Рассмотренные выше варианты построения антенн ОГС исполь¬зуются на частотах более высоких, чем верхняя частота главной антенны т. е. выше нескольких кГц.
В частотном диапазоне, в котором работают главные антенны ГАК ПЛ и НК, для приема сигналов в низкочастотном диапазоне ОГС обычно ис¬пользуют некоторое количество приемных элементов главной пассивной или активно-пассивной антенны. Если главная антенна имеет форму цилин¬дра, удобно использовать приемные элементы из одного горизонтального пояса, к которым подключаются входные цепи тракта ОГС. Формирование веера ХН для режима ОГС производится с помощью собственных цепей с применением более простых по сравнению с режимом ШП методов, на¬пример с использованием нескомпенсированных дуг.
В высокочастотном диапазоне, охватывающем частоты систем самона¬ведения торпед (от нескольких десятков кГц и выше), создание многоэлементных антенн встречает технические трудности. Поэтому приходится отказаться от задачи точного определения пеленга и использовать уп¬рощенные решения. Одно из них — использование ЭАП с экраном, форми¬рующим ХН шириной 90°. С помощью четырех таких ЭАП, установленных на корпусе корабля спереди, сзади и по бортам, можно определить угол прихода гидроакустического сигнала с точностью до квадранта. Таким об¬разом, в состав тракта ОГС, как правило, входит несколько собственных ан¬тенн среднечастотного и высокочастотного диапазонов.
Задача обнаружения излучаемых гидролокаторами зондирующих сигнал-лов обладает определенной спецификой. Если гидролокатор излучает про¬стые импульсные сигналы, задача их обнаружения на фоне шумовых или широкополосных импульсных помех решается относительно просто, на¬пример с использованием схемы ШОУ. Задача резко усложняется, когда гидролокатор излучает сложные сигналы такие, как например ЧМ или ФМ, шумоподобные или комбинированные сигналы нескольких видов. Для вы¬деления сложных сигналов на фоне помех требуется набор цифровых фильтров, согласованных со всеми типами применяемых на практике сиг¬налов. Использование библиотеки сигналов для их обнаружения создает предпосылки одновременного решения и классификационной задачи, по¬скольку параметры сигнала содержат признаки его принадлежности к опре¬деленной модели гидролокатора и соответственно признаки типа кораб¬ля-носителя ГЛС.
Тракт ОГС имеется во всех без исключения ГАК ПЛ и в большинстве ГАК НК. В отдельных случаях создаются автономные ГАС ОГС, например устанавливаемые на АПЛ ВМС Великобритании ГАС Туре 2019 фирм thales Underwater Systems и Cogent Defense Systems. Антенна этой ГАС по¬казана на рис. 2.37 [161]. Развитием ГАС Туре 2019 стала ГАС Туре 2082 фирмы Ultra Electronics, Великобритания, предназначенная для установки на АПЛ типа «Swiftsure» и «Trafalgar» ВМС Великобритании. В этой 1 АЬ расширен частотный диапазон принимаемых сигналов, повышена чувстви-теяьность обеспечены дополнительные возможности при анализе перехва¬ченных сигналов. Пример одной из последних моделей аппаратуры ОГС аппаратура «Velox M7» фирмы Safare Crouzet, Франция, которая может ус¬танавливаться как автономно, так и интегрироваться в структуру боевой системы [161]. Частототный диапазон принимаемых сигналов составляет 2.5—100 кГц и может быть расширен до пределов 0.5—250 кГц. При этом обеспечивается автоматическое обнаружение и сопровождение до 8 источ¬ников излучения, приняты меры по поддержанию постоянным уровня лож¬ных тревог.
