Исследование и построение гидроакустических систем связи ближнего действия тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.11.06, кандидат технических наук Шабаев, Евгений Владимирович

• Шабаев, Евгений Владимирович
• кандидат технических наук
• 1999

Оглавление диссертации кандидат технических наук Шабаев, Евгений Владимирович

ОГЛАВЛЕНИЕ

Введение____4

1. Глава 1. Аналитический обзор по основным проблемам систем гидроакустической связи ближнего действия__9

1.1 . Гидроакустический канал связи и виды помех присутствующие в нем _________11

1.2. Виды модуляции несущей частоты, используемые

в СГАС БД______14

Выводы______________18

2. Глава 2. Модель канала для систем гидроакустической связи ближнего действия____19

2.1. Обоснование вида модели канала связи_

2.2. Оценка параметров канала связи_

2.3. Обобщения___29

2.4. Экспериментальные данные___________30

2.4.1. Эксперименты в гидроакустическом бассейне_

2.4.2. Эксперименты в натурных условиях__52

2.4.3. Приемо-сдаточные и сравнительные испытания_

Выводы____

3. Глава 3. Сравнительный анализ работы СГАС БД с применением различных видов модуляции несущего сигнала_____56

3.1. СГАС БД немодулированного типа__5

3.2. СГАС БД с амплитудной модуляцией______

3.3. СГАС БД с частотной модуляцией______67

3.4. Экспериментальные данные____70

Выводы__86

4. Глава 4. Частотно-вариационные СГАС БД___87

4.1. Линейно-частотная модуляция (ЛЧМ)_____________87

4.2. Ограничение рабочей полосы при ЛЧМ__92

4.3. Поливариантный закон изменения несущей частоты_

4.4. Принципы и структура построения СГАС БД с избыточным спектром сигнала-переносчика^___________106

4.5. Технические решения, реализованные по материалам диссертации__________111

4.6. Экспериментальные данные__115

Выводы ____________126

Заключение________128

Список литератур ы_____133

Приложение___137

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Исследование и построение гидроакустических систем связи ближнего действия»

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность работы. Освоение шельфовой зоны океана требует все большего количества высококачественной гидроакустической аппаратуры.

Одним из видов гидроакустического обеспечения проведения подводно-технических работ является связь. По своему определению, гидроакустическая связь (в дальнейшей ГС ) - это обмен информацией через водную среду по которой распространяются гидроакустические сигналы. ГС осуществляется приемо-передающими станциями, либо системами связи. В настоящее время известно достаточное количество гидроакустических систем и станций связи различного назначения, отличающихся между собой дальностью действия, излучаемой мощностью, типом модуляции, элементной базой и т. д., как отечественных так и зарубежных.

Одними из условий, определяющими параметры систем и станций гидроакустической связи, являются: условие размещения приемопередающих блоков, назначение самих систем и станций, условия осуществления ГС.

В первом случае, условие определяет массо-габаритные и энергетические характеристики как отдельных узлов и блоков так и систем и станций в совокупности. При размещении гидроакустических станций и систем связи (в дальнейшем ГСС и С ) на крупных носителях, либо стационарных сооружениях, имеющих возможность снабжать ГСС и С значительной энергией, параметры ГСС и С могут быть менее ■■■ жестко регламентироваться по массо-габаритным и энергетическим характеристикам. При использовании в качестве носителя автономных подводных аппаратов (АПА) или водолазов эти параметры жестко регламентируются.

Во втором случае, условие определяет наличие режимов ГС. Это режимы телефонии, телеграфии, кодовой связи или режим скрытности. Эти режимы определяют рабочие частоты, необходимые для осуществления режима полосы частот и параметры приемо-передающих трактов.

В третьем случае, условие определят параметры канала связи. По определению, канал связи (в дальнейшем КС) - это совокупность устройств и физической среды, передающих сигнал. Поэтому, параметры КС будут определять способы борьбы с помехами, присутствующими в КС и искажениями излученного сигнала, которые происходят при его прохождении КС.

Данная работа посвящена исследованию и построению ГСС и С, • которые расположены на небольших носителях, имеющих ограничения по энергообеспечению и грузоподъемности. Характерным представителем

такого носителя является водолаз. Эти ограничения определяют использование в ГСС и С модуляции сигнала и небольшую дальность действия. Кроме того, энергетические ограничения требуют использования ГСС и С в резонансной полосе частот своих приемо-излучающих антенн.

Поскольку, основные виды подводно -технических работ с применением водолазов и АПА выполняются вблизи дна или поверхности моря, то КС будет обладать особенностями, характерными для среды с отражающими границами. Т. е. в нем будут присутствовать такие явления как многолучевость распространения сигнала и реверберация.

Выбор тематики работы связан с тем, что для данного типа ГСС и С особенно важной характеристикой является достоверность принимаемой информации. Для телефонного режима критерием достоверности является коэффициент разборчивости речи, который определяется по методикам, изложенным в ГОСТ 7153-76 «Разборчивость речи. Методика измерений и оценки». Этот коэффициент определяет отношение количества правильно воспринятых оператором слов к их общему передаваемому количеству. Для существующих ГСС и С, предназначенных для эксплуатации водолазами, значение коэффициента разборчивости 8 не превышает 65 %, что является недостаточным для эффективного и безопасного проведения подводно-технических работ. Например, из-за низкого качества связи не выполняется около 40% технических действий, причем, этот процент возрастает в случае выполнения глубоководных работ. Кроме того, работами ЦКТБ минморфлота было установлено, что низкая разборчивость ГСС и С приводит к снижению безопасности проведения подводных работ и может являться одной из причин гибели водолазов.

Резюмируя вышесказанное, можно определить, что данная работа направлена на исследование путей увеличения верности принимаемой информации станций и систем гидроакустической связи ближнего действия (в дальнейшем СГАС БД).

Основными отличиями систем гидроакустической связи ближнего действия (СГАС БД) являются:

• небольшие дальности действия ( до 1 км );

• размещение на небольших носителях ( водолазы, обитаемые аппараты );

• ограничения по весу и габаритам;

• наличие модуляции несущей частоты;

• работа в КС, имеющем эффекты отражения сигнала от границ.

Существующие на данный момент СГАС БД имеют аналоговую форму передачи информации; амплитудную, частотную либо их разновидности виды модуляций несущей частоты; габариты и вес, которые удовлетворяют возможностям носителя; дальности действия до 1 километра.

Однако, всем этим системам присущи характерные недостатки. Главный из них - это невысокая разборчивость речи. Это происходит потому, что СГАС БД работают в основном вблизи дна или поверхности моря, что обуславливает появление помехи в виде многолучевого сигнала. Действие многолучевой помехи выражается в замираниях сигнала на приемной части СГАС БД или, что происходит реже, в частотных искажениях принятого сигнала. Сложность борьбы с такой помехой заключается в высокой степени ее корреляции с излучаемым сигналом. Поэтому, существующие СГАС БД имеют невысокую разборчивость речи, достигающую для некоторых образцов порядка 65%, что является недостаточным для обеспечения качественного и безопасного проведения подводно-технических работ. Кроме того, в процессе построения и разработки СГАС БД применяются критерии и показатели не отвечающие в полной мере соответствию требующихся параметров и конечного результата.

Следовательно, повышение разборчивости речи СГАС БД является актуальным направлением в исследованиях и разработках.

Данная работа проводилась в соответствии с планами комплексных научно-технических программ Минвуза РСФСР «Мировой Океан» и «Океанотехника», а также Координационным планом АН РФ по программе «Интеграция». Разработки велись в рамках хоздоговорных НИР и ОКР, которые определялись правительственными постановлениями развития нефтяных и газовых месторождений на шельфе. НИР «Разработка действующего макета комплекса аппаратуры связи, обнаружения и навигации для легководолазов» ( 1976 - 1978 г.г. ), НИР «Разработка макета системы гидроакустической связи для легководолазов» ( 1982 - 1984 г.г.), ОКР «Аппаратура связи и обнаружения для обитаемого подводного аппарата» ( 1993 - 1995 г.г.).

Целью работы является - теоретически и экспериментально обосновать возможность повышение разборчивости речи и выработать принципы и технические показатели для построения СГАС БД с высокой разборчивостью речи.

В процессе выполнения работы были получены следующие результаты, которые можно охарактеризовать термином «научая новизна».

1. Предложен показатель помехоустойчивости работы СГАС БД в двухлучевом канале связи. Определен наиболее неблагоприятный для работы СГАС БД диапазон относительных задержек отраженного сигнала.

2. Определено и экспериментально показано равенство по помехоустойчивости СГАС БД с применением амплитудной и частотной модуляции при их работе в двухлучевом канале со статистически однородной отражающей границей. Получено предельное значение показателя помехоустойчивости для этих систем

в неблагоприятном диапазоне задержек отраженного сигнала. Определена численная связь между показателем помехоустойчивости и коэффициентом разборчивости речи. 3- Предложены способы построения СГАС БД, имеющие высокий коэффициент разборчивости речи и способные работать в режиме резонанса своей антенны при использовании в качестве сигнала -переносчика сигналов с избыточным спектром.

Практическая ценность работы заключается в создании принципов и схем построения СГАС БД с высокой (более 90%) разборчивостью речи. Теоретические и экспериментальные результаты работы дают возможность оценить потенциальные возможности как разрабатываемых, так и уже существующих СГАС БД по критерию разборчивости речи через показатель помехоустойчивости.

На защиту выносятся следующие основные положения:

1. Показатель помехоустойчивости для систем связи ближнего действия, работающих в условиях двухлучевого канала.

2. Теоретические результаты оценки и экспериментальные исследования сравнительной помехоустойчивости систем связи ближнего действия с амплитудной и частотной модуляцией, работающих в условиях двухлучевого канала.

3. Принципы и схемы построения систем связи ближнего действия с избыточным спектром сигнала - переносчика, работающих в режиме резонанса акустической антенны.

Реализация и внедрение результатов исследований. Результаты исследований использовались при создании нескольких модификаций СГАС БД. Две последние разработки прошли межведомственные приемосдаточные испытания и приняты заказчиком ( Харьковский филиал ВНИПИ морнефтегазпром ). Кроме того, разработанная аппаратура использовалась для проведения исследований в натурных условиях ( Азовское, Японское моря ) рядом организаций ( ЦПКТБ минморфлота, НИИ «Берег», ДВПИ ). Отдельные технические решения были использованы в учебном процессе на кафедре гидроакустики ДВГТУ.

Основные положения и результаты работы докладывались на 1 Всесоюзной конференции по проблеме «Мировой океан», Владивосток, 1976 г.; на 4 Всесоюзной конференции «Проблемы научных исследований в области изучения и освоения Мирового океана», Владивосток, 1983 г.; на Всесоюзной конференции «Разработка и моделирование в технических и социально-экономических проблемах освоения океана», Владивосток, 1985 г.; на 4 Всесоюзном симпозиуме «Новые пьезоматериалы и их применение», Абрау-Дюрсо, Краснодарский край, 1992 г.; на 5 Всесоюзном симпозиуме «Новые пьезоматериалы и их применение», Белореченск, Краснодарский край, 1993 г.; на Международной конференции «Развитие системы высшего образования на Дальнем

Востоке на основе интеграции высшей школы и академической науки, международного сотрудничества. Секция «Технические средства освоения океана», ВГУЭС, Владивосток, 1997 г.

По теме диссертации опубликовано 16 печатных работ, проведены четыре НИР и пять ОКР, по результатам которых разработаны технические описания, инструкции по эксплуатации, программы и методики испытаний общим числом 18 наименований. Пять технических решений построения СГАС БД, в том числе и сама система связи, признаны изобретениями и защищены авторскими свидетельствами.

1. АНАЛИТИЧЕСКИЙ ОБЗОР ПО ОСНОВНЫМ ПРОБЛЕМАМ СИСТЕМ ГИДРОАКУСТИЧЕСКОЙ СВЯЗИ

БЛИЖНЕГО ДЕЙСТВИЯ

Многообразие проблем, возникающих при работе СГАС БД требует выделить те из них, которые являются наиболее важными для достижения высоких параметров, а именно достоверности принимаемой информации в условиях помехи, которая имеет высокую степень корреляции с сигналом, распространяющимся в КС. Типичную картину такой помехи образует многолучевое распространение сигнала. Аналогичные проблемы, которые возникают в радиосвязи, исследованны достаточно давно и классифицируются соответствующим образом. Хорошо известно, что практически все радиоканалы подвержены влиянию замираний. Различают замирания быстрые, имеющие, как правило, интерференционную природу и медленные, вызываемые изменением условий распространения волн на трассе. Интерференционные замирания в многолучевом канале связи определяют как аддитивную, так и мультипликативную помеху, которые даже при наличии аддитивных шумов, являются основным препятствием для обеспечения надежной связи /1, 2, 3, 4/. Данные рассуждения можно в полной мере отнести к гидроакустическим системам связи /5, 6/.

Поскольку, в работе проводится исследование гидроакустических систем связи ближнего действия, то следует привести некоторые характерные признаки, присущие этим системам.

Первый признак - это дальность действия, определяемая как характеристика некоторой производственной функции носителя системы связи. Причем, эта дальность действия может быть разбита на несколько поддиапазонов. Проведенный статистический анализ типовых подводно -технических работ, выполняемых водолазами с автономными средствами жизнеобеспечения и разрешенными удалениями водолаза от колокола в случае глубоководных погружений, показывает, что для решения 90% технических задач достаточно дальности действия СГАС БД до 300 метров. При этом в СГАС БД закладывается полуторный запас. В случае использования СГАС БД подводными аппаратами для связи между собой дальность действия возрастает до 1 километра 111.

Второй признак - это ограничения по энергопотреблению, весовым и габаритным показателям. Эти ограничения снижают количество способов борьбы с замираниями и вызваны функциональными и тактико. техническими характеристиками носителей СГАС БД.

Третий признак - это наличие, как правило, того или иного типа модуляции несущей частоты как средства снижения массо-габаритных показателей системы связи и повышения эффективности действия.

Четвертый признак - это особенности отдельных узлов и блоков СГАС БД. Например, для радиосвязи используются различные диапазоны частот, а в пределах каждого частотного диапазона возможно изменение рабочей частоты в широком диапазоне. В СГАС БД такая возможность либо отсутствует полностью, либо сильно ограничена по абсолютной величине. Причиной этого является, с одной стороны, необходимость работы на частотах, близких к оптимальной, с другой - невозможность использования существующих акустических антенн в широкой полосе частот без значительных энергетических потерь ( резонансный режим работы ). Поэтому станции гидроакустической связи работают на достаточно строго фиксированных частотах, причем в симплексном режиме, что снижает и без того невысокую скорость обмена информацией между корреспондентами.

Поскольку, для систем гидроакустической связи не существует государственных или отраслевых стандартов на квалификационное деление, то суммируя четыре вышеперечисленных признака можно по аналогии с системами радиосвязи определить, что системы гидроакустической связи ближнего действия должны отвечать требованиям ГОСТ 17834 - 86, как портативные станции связи с автономным источником питания, переносимые, 3 класса разборчивости речи.

Требования, предъявляемые к системам связи этого класса , должны / учитываться при разработке таких систем, работающих в специфических условиях, которыми являются условия многолучевого канала связи.

•

Основными проблемами при разработке СГАС БД являются:

• определение реальных параметров канала связи для СГАС БД и обоснование ограничений для осуществления ГС;

• определение типов помех и шумов, присутствующих в этих каналах, которые оказывают наибольшее воздействие на работу СГАС БД;

• определение видов сигналов, в том числе и видов модуляций сигналов, способных улучшить работу СГАС БД.

Существуют еще некоторые специфические проблемы присущие той или иной разновидности СГАС БД. Это, например, проблемы, связанные с условиями речеобразования в станциях связи для водолазов и т.д. В . данной работе они не анализируются, но достаточно полно описаны в работах / 5, 6, 7, / автором настоящей диссертации.

1.1.Гидроакустический канал связи и виды помех присутствующие

в нем

Распространение различных типов волн характеризуется их ослаблением вследствие многих факторов, из которых основными являются потери на расширение фронта волны, затухание и флуктуации принимаемого сигнала - замирания. Затухание определяет затраты энергии на преодоление того или иного вида потерь, присущих среде распространения. Не смотря на различные механизмы образования таких потерь, они, в виде затрат энергии на прохождение трассы, присущи как радиоволнам, так и акустическим колебаниям. Рассеяние волн ослабляет поле в направлении приема, что приводит к необходимости уменьшать порог восприятия системы связи и снижению помехоустойчивости системы /2,3,4/.

Замирания сигнала вследствие интерференции волн, пришедших в точку приема различными путями, приводят к снижению помехоустойчивости систем связи и поиску путей избавления от этого явления.

Исследования каналов распространения сигналов тесно связано с вопросом видов помех и шумов, присутствующих в этих каналах. Модели и характеристики радиоканалов, подходящих к условиям работы СГАС БД достаточно полно описаны в [ 3, 4, 8 ]. Однако, гидроакустический канал характеризуется более сложным механизмом образования факторов, вызывающих флуктуацию принятого сигнала. К этом факторам можно отнести механизмы образования многолучевого сигнала и реверберации /9,10,11,12,13,14,15,16,17,18/.

Существуют способы снижения основных видов потерь. В случае потерь на расширение фронта волны и поглощения эти способы сводятся, в основном, к выбору оптимальных частот осуществления ГС и созданию направленного действия приемо-передающих антенн. Заметим, что данные виды потерь не вызывают искажений исходного сигнала в диапазоне работы СГАС БД.

Присутствие многолучевого распространения и реверберации, которые приводят к интерференции сигнала на приемной антенне, может вызвать искажение исходного сигнала. Поэтому, для СГАС БД большую опасность представляет интерференция сигнала на приемной антенне.

В научной литературе подробно освещены вопросы отражения сигналов от морской поверхности и дна, рассмотрены амплитудные и спектральные искажения суммарных сигналов на приемной антенне и сделаны выводы о преимущественном воздействии на исходный сигнал именно отраженных сигналов по сравнении с остальными видами помех, присутствующих в гидроакустическом канале /7, 8, 10, 11, 12, 13, 14, 15/. К примеру,; если мешающее действие шумов моря можно компенсировать повышением уровня излучения, то интенсивность многолучевой помехи растет прямо пропорционально интенсивности излучения.

Простейшим КС с интерференционными замираниями является двухлучевой канал при флуктуации одного из лучей. Для радиотехники такая модель КС может быть применена в ВЧ - диапазоне распространения, что для гидроакустики соответствует сантиметровому диапазону рабочих частот. Следует сразу отметить, что соответствие диапазонов частот в гидроакустике и радиотехнике не отражает» соответствие в картине образования многолучевого сигнала. Так, для Мнного диапазона частот в радиотехнике характерно присутствие отраженного сигнала не во всех временных интервалах сеанса связи. Это фязано с особенностями образования отраженного сигнала в ионосфере и тропосфере /2, 3, 8,/. Для гидроакустического канала связи характерно постоянное наличие отраженного сигнала на приемной системе СГАС БД Это происходит из-за близкого расположения отражающей границы при работе СГАС БД.

В том случае, когда на приемной антенне интерференционную картину образуют несколько отраженных сигналов, то степень искажения исходного сигнала увеличивается. Так, например, для трехлучевого КС степень сложности обработки приемного сигнала возрастает в четыре раза /4/. В радиотехнике такая модель используется при анализе систем связи на ионосферных линиях. В гидроакустике эта модель также получила свое отражение в виде исследований суммарных воздействий на приемную систему отражений сигнала от дна и поверхности /11/.

Общей моделью КС является многолучевая модель: поле в точке приема представляет собой сумму сигналов с различными амплитудами и случайными фазами. При дискретной многолучевости сумма конечна, при диффузной - бесконечна. Коэффициент передачи такого канала есть случайная функция частоты и времени /2 /. Эта достоверная модель канала распространения сигнала налагает всевозможные требования на системы передачи сигналов, которые зачастую противоречивы и , в частности для исследуемых в данной работе систем связи не выполнимы.

Для ограничения сложности модели КС необходимо рассмотреть степень влияния отраженных сигналов на прямой. Прямым сигналом будем

называть сигнал, который приходит на приемную антенну первым и не претерпевает отражений от границ.

В общем случае, структура многолучевости предполагает наличие однократно отраженных сигналов ( ООС ) и многократно отраженных сигналов ( МОС ), причем первые могут быть как с малым так и с большим временем запаздывания по отношению к прямому сигналу, а вторые имеют только большое, по сравнению с ООС, запаздывание. Анализ результирующего поля на приемнике, проведенный в ряде работ /10, 11/, показывает, что основное мешающее действие оказывают ООС. Это происходит вследствие незначительной разницы в затухании сигналов при распространении по траекториям с малой разностью длины. И хотя, при устремлении к нулю разности хода лучей отраженный сигнал становится положительной добавкой к прямому /2/, существуют ограничения на минимальную разность хода лучей при которой отраженный сигнал считается положительной добавкой к прямому. Эти ограничения связаны с частотными инвариациями сигнала на приемнике в случае интерференции нескольких волн с различными фазами прихода на приемник и последующими частотными искажениями принятого сигнала из-за малости длины волны как несущей, так и модулирующей частоты /9/.

МОС оказывают слабовыраженное действие на прямой сигнал, так как чем больше задержка, тем меньше амплитуда отраженного сигнала. Однако, влияние МОС может сказываться при снижении порога чувствительности системы связи, либо в случае гипотетического отсутствия других типов помех / 10, 11 /.

При исследовании КС в случае присутствия отражающих границ использовались, в основном, импульсные сигналы с монохроматическим заполнением. Это объясняется значительным удобством исследований, т.к. прямой и отраженные сигналы имеют различное время прихода на приемную систему и появляется возможность разделить эти сигналы с помощью «временного окна» /9,10,11/.

Для определения типа КС для СГАС БД требуется рассмотреть вопрос шумов и помех, присутствующих в этом канале, выявить наиболее характерные и определить степень их влияния на излучаемый сигнал.

Классификация мешающих факторов определяет их разделение на помехи и шумы / 2 /. При обсуждении методов борьбы с помехой обычно предполагают сигнал и помеху статистически независимыми, или, что является менее жестким условием, не коррелированными между собой.

* Однако, для каналов связи с многолучевым распространением сигнала помеха не только коррелированна с сигналом, но и полностью им

обусловлена. Поэтому, влияние отраженного сигнала на прямой удобнее представлять в форме искажения прямого сигнала, так как в этом случае происходит детерминированное преобразование исходного сигнала / 2, 8 /. Это искажение является функцией изменения параметров канала связи. С другой стороны, при неизменности параметров канала связи в нем присутствуют собственные, слабо коррелированные с распространяющимся в нем ^сигналами, помехи Для гидроакустического канала связи это обозначается термином «шумы моря» и для них определены частотно-энергетические характеристики.

С другой стороны, сигнал, распространяющийся в канале связи со статистически неоднородными отражающими границами дополняет собственную шумовую картину канала связи, новообразованными помехами, которые, с одной стороны являются порождением распространяющегося сигнала, а с другой стороны они имеют слабую корреляцию с исходным сигналом. Таким видом помехи для СГАС БД является граничная реверберация. Это происходит вследствие образования шумоподобной картины при отражении основного сигнала от статистически неоднородной границы, характерным представителем которой является взволнованная поверхность моря /12,14,15 /.

Таким образом, в многолучевом КС помимо прямого сигнала присутствуют отраженные сигналы, собственные шумы канала связи, обусловленные его физическими характеристиками и шумоподобными сигналами, образованными основным сигналом при достаточности статистической неоднородности отражающих границ.

1.2. Виды модуляций несущей частоты, используемые в СГАС БД

Применение модуляции информативного сигнала как в радиотехнике, так и гидроакустике преследует одинаковые цели. Это, в первую очередь снижение массо - габаритных характеристик систем, повышение эффективности действия и потенциальной помехоустойчивости в условиях определенных типов помех.

Известно, что системы связи, использующие амплитудную модуляцию, имеют выигрыш по помехоустойчивости в тех условиях, когда помеха слабо коррелированна с излучаемым сигналом (например, гауссов шум). В тех же условиях системы связи, использующие частотную и фазовую модуляции являются еще более помехоустойчивыми по сравнению с амплитудными. Поэтому, как в радиотехнике, так и в гидроакустике широко используются эти виды модуляции при проектировании систем • связи / 10,19, 20,21, 22,23,24, 25 /.

С другой стороны, широко распространенная в радиотехнике импульсная модуляция и ее разновидности, позволяющие представить речевой сигнал в цифровом виде, в гидроакустике практически не используются.

Это связано с тем, что большинство СГАС БД для улучшения энергетических характеристик используют резонансный режим работы гидроакустических антенн, который в большинстве случаев является узкополосным. А так как для представление речевого сигнала в цифровой форме требуется применение коротких импульсов с соответствующими расстояниями между ними, определяемыми теоремой Котельникова и сохранение амплитудных соотношений в соседних формантах, то для передачи речевого сигнала в цифровой форме требуется намного большая полоса частот, чем может обеспечить резонансный режим работы гидроакустической антенны /10, 26 /.

Вид модуляции сигнала той или иной системы связи зависит в первую очередь от частотного диапазона ее использования или, с другой стороны, от дальности действия. Другим важным фактором для определения вида модуляции является носитель системы связи 111. Очевидно, что системы связи, предназначенные для больших носителей типа НК, ПЛ и т. д. отличаются от систем связи, предназначенных для подводных аппаратов, водолазов и других малогабаритных носителей по возможностям энергопотребления, габаритам и пространственному размещению.

Как правило, системы связи, устанавливаемые на ПЛ и НК и предназначенные для работы на больших дальностях, не имеют модуляции несущего сигнала и их защита от многолучевой помехи строиться на создании пространственной избирательности приемо-передающих антенн, либо введением в цепи обработки приемного тракта сложной системы корректирующих кодов /2,19/, что влечет за собой усложнение всей системы передачи из-за необходимости синхронизации начала передачи информации и расширение рабочей полосы частот, вследствие импульсного представления непрерывного сигнала согласно теоремы Котельникова, либо развертывание антенной системы на значительной площади, что приводит к ухудшению гидродинамических параметров носителя. Существующие на данный момент простейшие системы связи, в которых звуковые колебания непосредственно излучаются в воду, а их прием осуществляется на слух, используются только для музыкального озвучивания акваторий, предназначенных для массовых мероприятий из-за их низких параметров II, 241.

Влияние многолучевой интерференции на смодулированный сигнал-носитель в этом случае выражается в амплитудной модуляции этого

сигнала, имеющей произвольный характер в соответствии с линейно-фазовыми соотношениями входящих сигналов, хотя частота носителя остается неизменной. Кроме того, в этом случае имеет место внесение в спектр прямого сигнала составляющих отраженного, что приводит к снижению разборчивости связи / 10, 11 /.

СГАС БД, использующие модуляцию сигнала - носителя информации, как правило располагаются на небольших механических носителях, водолазах и по своим тактическим характеристикам не требуют больших дальностей действия. В СГАС БД, по аналогии с радиотехникой, для повышения помехоустойчивости применяют различные виды модуляции. Для СГАС БД теоретически могут быть применены любые виды модуляции, используемые в радиотехнике, в том числе амплитудная, частотная или фазовая, многократная передача с разделением по частоте и по времени / 7 /. В этом случае появляется возможность увеличить к.п.д. при излучении до 70 %, снизить уровень собственных шумов среды за

счет , использования более высокого диапазона частот и повысить в некоторых случаях разборчивость речи.

Диапазон, используемых в системах связи несущих частот, отличается в своей верхней и нижней части на порядок - от 8 кГц до 80 кГц и в большинстве своем ничем не обоснован. Однако, некоторые образцы СГАС БД используют несущую частоту около 50 кГц /7, 23, 24, 25/. Это объясняется тем, что в этом районе находится оптимум зависимости уровня собственных шумов моря от частоты и затухания звука в море от частоты. Использование более низких чем 50 кГц несущих частот предполагает применение амплитудной или однополосной модуляции. Если в качестве несущей используется звуковая частота, то применяется только однополосная модуляция III. Небольшое количество работ уделяет внимание использованию частотной модуляции для СГАС БД. Причем, приводящиеся сведения зачастую бездоказательны, не аргументированы, противоречивы или вытекают из других факторов. К примеру в / 9 / указывается, что применение частотной модуляции может дать хорошие результаты системы требуют использования высокой (более 100 кГц ) несущей частоты для получения больших индексов модуляции, что по классической теории радиотехники обеспечивает высокую помехоустойчивость и что технически сложно из-за большого затухания этих частот при распространении в водной среде и соответственно они имеют меньшую дальность действия. Однако, исследования /11,40,41,43 / показывают, что применение частотной модуляции возможно и на частотах ниже 100 кГц, при этом разработан ряд устройств, способных обеспечить техническую осуществимость частотной модуляции /34,36,39/.

выводы

Обзор основных проблем по СГАС БД показывает, что при достаточно большом количестве научно-технической и патентной литературы, посвященных этим проблемам, отсутствуют решения, позволяющие производить построение СГАС БД с высокой разборчивостью речи. ; Исключение составляют системы, работающие в условиях отсутствия отраженного сигнала, что бывает крайне редко в условиях работы СГАС БД. Кроме того, отсутствуют показатели, по которым можно прогнозировать в процессе разработки системы, качество связи.

Поэтому, для решения проблем построения СГАС БД, способных качественно работать в условиях КС с присутствием отраженных сигналов требуется исследовать следующие вопросы:

• обосновать модель канала связи для СГАС БД. Выработать и обосновать критерии и показатели, характеризующие работу СГАС БД в этом канале;

• провести исследование сравнительной эффективности ' применения амплитудной и частотной модуляции несущего

сигнала в условиях работы СГАС БД;

• исследовать пути улучшения характеристик СГАС БД по критерию разборчивости речи;

• выработать и обосновать принципы и схемы построения СГАС БД с высокой разборчивостью речи.

При частотной модуляции амплитуда сигнала не несет полезной информации, так что паразитная амплитудная модуляция, наложенная на несущую при прохождении через среду может снята амплитудным ограничителем в приемнике. Однако при частотной модуляции влияние многолучевости усложняется условием соблюдения фазовых соотношений между отдельными компонентами сигнала (например, речевого). Фазовые интервалы при многолучевости распределены также как и временные интервалы между сигналами, создающими интерференционную картину на приемной антенне. Поэтому, когда сигналы проходят через предварительные цепи приемника, то эффекты биения вызывают не только . амплитудную, но и фазовую, а следовательно и эквивалентную ей частотную модуляцию /10, 40, 43/.

Анализ работ, посвященных исследованиям видов модуляции несущего сигнала в случае присутствия его многолучевого распространения показывает, что единого мнения у авторов нет и в основном все сводится к ссылкам на исследования в области радиотехники. Отсутствуют критерии и показатели по которым может производиться оценка сравнительной помехоустойчивости видов модуляции для СГАС БД. Сравнение помехоустойчивости производиться по канонам радиотехники. Однако, между ГС и радио связью существуют отличия.

Эти отличия заключаются в следующем. Первое - радиотехнический канал связи имеет более широкие возможности по расширению полосы 1 пропускания рабочих частот и не накладывает временного ограничения на дискретное преобразование речевого сигнала. Второе - принципы построения систем связи в радиотехнике не предполагают всевременного нахождения в канале связи мешающего отраженного сигнала, т.к. существующие допущения позволяют отстроиться от отраженного сигнала во временном интервале, характеризующимся очень медленными изменениями параметрами канала. Третье отличие связано с полосой пропускания приемо-передающих антенн, которые используются при работе радиотехнических и гидроакустических устройствах. Известно, что гидроакустические системы связи используют для излучения и приема антенны в резонансным режимом работы. Однако, гидроакустические антенны отличаются высокой добротностью. Поэтому, применение способов борьбы с многолучевостью из области радиотехники не всегда I подходит к гидроакустическим устройствам связи.

2. МОДЕЛЬ КАНАЛА ДЛЯ СИСТЕМ ГИДРОАКУСТИЧЕСКОЙ СВЯЗИ БЛИЖНЕГО ДЕЙСТВИЯ

Наличие близко расположенных отражающих границ, которыми являются дно и поверхность моря является характерным признаком присутствия многолучевой помехи. Дополнительные трудности создает статистическая неоднородность отражающих границ, что приводит к возникновению сложной лучевой картины с различными степенями воздействия отдельных лучей и реверберации.

Модели каналов связи, в том числе и многолучевых, достаточно подробно изучены и хорошо описаны в /3, 4/. Построение модели сводится к тому, чтобы в математической форме выразить связь между сигналами на входе канала (передаваемый сигнал) б 0 и на его выходе у(Х)

(на входе приемного устройства ). В зависимости от выбора математических соотношений, описывающих связь между сигналами на входе и выходе канала, возможны различные математические модели канала связи. Выбор математической модели определяется удобствами оперирования с ней при синтезе радиотехнической или гидроакустической системы и адекватностью описания канала. Обычно используются модели, основанные на связи между мгновенными значениями входных и выходных сигналов канала связи, т.е. уф = 0[ 1)] + пф, где й - оператор, отображающий

влияние канала связи на входной сигнал; п(1) - собственная шумовая характеристика канала, приведенная к аддитивному шуму. Конкретная математическая модель канала будет определяться видом оператора в. Для / гидроакустического канала связи с отражающими границами характерно распространение сигналов с различными типами отражений и образованием сложной лучевой картины. В основном, лучи принято разделять на три группы. К первой группе относятся прямые сигналы ( ПС ), которые не отражаются ни от одной из границ и являются основным источником достоверной информации. Ко второй группе относятся однократно отраженные сигналы ( ООС ), которые в процессе распространения по пути на приемник претерпели только одно отражение от границы. Их можно разделить на сигналы, приходящие с большим запаздыванием по отношению к прямому сигналу ( ООС БЗ ) и с малым запаздыванием ( ООС МЗ ). Критерием запаздывания служит количество длин волн излучаемого сигнала, которые укладываются в разность хода прямого и отраженного лучей. По данным работ /9,11,43/ принята следующая классификация лучей: ООС МЗ - до 1000 длин волн информативного сигнала; ОСС БЗ - свыше 1000 длин волн. К третьей группе относятся многократно отраженные сигналы (МОС ) (рис. 1).

Основные типы лучей, присутствующие в канале связи

ПС;

ООС МЗ;

ООС БЗ;

мое

о

Кроме того, в канале связи присутствует реверберационная помеха, вызванная оражением сигнала от статистически неоднородных границ.

2.1. Обоснование вида модели канала связи

Рассмотрим подробнее действие помех, вызванных ООС и МОС. Будем считать, что любой отраженный сигнал является помехой прямому сигналу, а также, что излучение и прием производятся ненаправленными антеннами.

Выбор модели канала распространения сигнала в значительной степени зависит от допустимой сложности реализации системы связи. Стационарные и крупногабаритные автономные системы связи допускают использование в качестве модели канала трех и более разновидности лучей, присутствующих в нем. При этом резко возрастает число каналов параллельной обработки принимаемых сигналов, а также число каналов обратной связи для определения отклика канала / 3 /. Это приводит к увеличению массо - габаритных показателей СГАС БД, снижению скорости обмена информацией, уменьшению времени непрерывной работы и другим ухудшениям тактико - технических параметров СГАС БД. Кроме того, большинство существующих гидроакустических антенн, работающих в резонансном режиме не в состоянии обеспечить требуемую ширину полосы пропускания для осуществления в ее пределах формирования дополнительных частотных каналов как обратной связи, так и обработки информации. Для рассматриваемых в данной работе систем связи ближнего действия, характерным представителем которых являются системы связи для водолазов, необходимо обосновать достаточно простую, но ' корректную модель канала распространения, на основании которой можно проводить исследования принципов работы и построение систем связи, способных работать в условиях многолучевости. Одной из характеристик канала связи является количество лучей, участвующих в интерференции сигнала на приемной антенне. В общем случае количество лучей не ограничено, что делает невозможным построение системы связи, способной бороться с таким видом помехи.

Поэтому, требуется оценить степень влияния на искажение сигнала отраженных лучей. Рассмотрим геометрическое расположение излучателей и приемников СГАС БД при проведении типовых подводно-технических работ ( рис.2). По данным /7/ существует два типа водолазных работ. Это работы, выполняемые в порту (портовый водолаз) и работы, выполняемые в открытом море. Как правило, работы, выполняемые портовым водолазом не требуют большого радиуса действия и производятся на небольших глубинах (до 25 м). Условия работы портового водолаза предполагают длительное нахождение под водой, что обеспечивается шланговым оборудованием, в состав которого входит проводная телефонная связь. Следовательно, в

Схема стандартного расположения приемника и излучателя при проведении

основных видов подводно-технических работ

-*•■■ ПС

оос

Рис. 2

Го

СГАС БД портовый водолаз не нуждается. В открытом море, водолазы выполняют до 95% работ находясь на грунте. При этом, средняя глубина погружения в воздушно-баллонном снаряжении составляет 40 метров, а радиус действия водолаза относительно обеспечивающего судна составляет от 50 м до 200м. Очевидно, что при проведении сеанса связи между водолазами, они располагаются на дне и максимальное возвышение антенны * над дном не превышает двух метров. Для связи водолаза с поверхностью антенну бортового блока станции связи опускают на глубину, приблизительно соответствующую заглублению антенны водолаза для преодоления слоя скачка. Следовательно, поверхность моря (одна из отражающих границ) расположена много дальше от приемо-передающих антенн чем дно. При проведении глубоководных работ (свыше 100 м) поверхность моря отдаляется еще больше.

Таким образом, для частот, используемых в СГАС БД канал связи можно считать как канал с одной отражающей границей (морское дно).

Следующим вопросом, требующим своего обоснования, является определение структуры отраженных от дна сигналов, образующих основную помеху. Рассмотрим влияние дна на акустическое поле сигнала. Согласно /12,14,17/ неровности морского дна в большинстве случаев невелики, особенно в большинстве районов континентального шельфа, где производится основная часть подводно-технических работ с использованием СГАС БД. Следовательно, в большинстве случаев дно можно считать практически гладким. Согласно формуле Рэлея, поверхность отражает зеркально, если высота неровностей не превышает четверти волны падающих на них сигналов, отнесенная к удвоенному синусу угла скольжения - 2Н8ту < АУ4. Для верхней границы рабочего диапазона частот и существующих углах скольжения эта высота будет составлять около 10 см. Согласно общей теории образования осадочных пород (основное покрытие материкового шельфа), размер их частиц не превышает это значение. Таким образом, при работе СГАС БД будет соблюдаться условие зеркального отражения от дна. Уровни донной реверберации также будут незначительными.

Суммируя вышеизложенное, можно сформулировать: условия работы СГАС БД в большинстве случаев будут удовлетворять условиям для двухлучевого канала связи с одной гладкой, отражающей границей (ДКС).Рассмотрим отдельные параметры ДКС.

Поскольку, интерференционную картину, которую создают на приемной антенне ПС и ООС, нельзя считать стационарной, то следует определить границы соотношений ПС и ООС для всего диапазона работы

СГАС БД. Универсальной характеристикой оценки помехоустойчивости систем, является отношение сигнал/помеха. Для СГАС БД помехоустойчивость будет определяться отношение ПС к ООС. Определим основные различия между ПС и ООС. Разные длины путей распространения и, как следствие, наличие разности хода лучей. Количество источников потерь при распространении.

Согласно /10,11/, интервалы задержек ОСС по отношению к ПС (суть -разность хода лучей) не отражают амплитудных соотношений между ПС и ООС. Характеристика, которая отражает это соотношение - это, отношение величины разности хода лучей прямого и отраженного сигналов к величине пройденного пути прямым сигналом - Ar/r, предложенное автором данной диссертации в работе / 10 /. Эта характеристика позволяет определять граничные параметры СГАС БД по отношению сигнал/помеха. Следует ' отметить, что подобной характеристикой может быть отношение At/t , где: At - разность во времени прихода ПС и ООС, а t - время распространения ПС. Однако, легче рассчитать геометрическую лучевую картину, чем выразить ее во временных координатах. Поясним это на примере. Основной вклад в затухание при распространении сигнала вносит расширение фронта волны, которое пропорционально пройденному расстоянию. Поэтому, разница в пройденном пути будет определять амплитуды сигналов на приемной антенне. Тоже относиться к частному затуханию. Согласно практическим данным /11,40,43,44,46/ превышение сигнала над помехой в 10 раз считается достаточным для того, чтобы не учитывать помеху. Приблизительно столько же получается при соотношении Ar/r =k. / Следовательно, при соотношении Ar/r < ij будет наблюдаться ухудшение отношения сигнал/помеха. Налагая жесткие условия по отношению }, сигнал/помеха, можно определить относительный спектр задержек ООС как Ar/r < 1. Но это отношение должно быть связано с прогнозируемыми характеристиками СГАС БД. Поясним это на примере. Дальность действия СГАС БД для водолазов не превышает 300 метров. При этом антенны подняты над дном максимум на 2 метра. В этом случае относительный спектр задержек будет варьироваться от 0,3 на минимальной дистанции 5 метров(Аг = 1,5 м), до, практически, нуля на максимальной дистанции (Аг=0,25 м). Для АПА, расположенного над дном на расстоянии 10 метров, относительный спектр задержек будем варьироваться от 1 на минимальной дистанции 10 метров (Аг= Юм), до, практически, нуля на максимальной дистанции (Ar = 2 м).

В отличие от ПС, ООС претерпевает отражение от границы. Для СГАС БД тип отражающих границ достаточно обоснован в работах / 12, 13, 14, 15,16 /. На рис. 2 показаны основные точки расположения излучателей и приемников систем гидроакустической связи для водолазов при проведении

стандартных подводно - технических работ с указанием направления прохождения прямого и отраженного сигналов для каждого конкретного случая. Как было указано выше, основной вклад в помеху ПС вносит ООС, отраженный от дна. В работах /12,14,16/ показано, что коэффициент отражения от дна в диапазоне функционирования СГАС БД будет варьироваться от 0,4 до 1. В дальнейшем, коэффициент отражения от дна равный 1- будет использоваться только для проведения экспериментов в гидроакустическом бассейне.

Для оценки величины частотного поглощения, определим границы использования СГАС БД по частоте. Абсолютная величина частотного диапазона СГАС БД определяется его тактико - техническими параметрами, а суммарный диапазон - совокупностью типов СГАС БД, предназначенных для выполнения различных видов работ. Поскольку, СГАС БД используют различные виды модуляции частоты и не имеют возможности применять крупногабаритные антенны, то нижняя граница будет определяться величиной требуемого коэффициента модуляции и допустимым резонансным размером антенны. В работе /7/ показано, что рабочая частота СГАС БД не опускается ниже 25 кГц. С другой стороны, для достижения широкой полосы пропускания антенн на резонансе и снижения их габаритов, рабочую частоту повышают до 100 кГц. При этом, конкретное значение резонансной частоты определяется стандартным рядом преобразовательных элементов, выпускаемых промышленностью. Приведенный выше пример по определению относительного спектра задержек, позволяет пояснить, почему в дальнейших рассуждениях можно не учитывать часть величины пространственного затухания, определяемую поглощением и рассеянием (коэффициент (3). Поскольку, эта часть определяется как е"^Лг , то потери, вызванные этой частью будут ничтожно малы по сравнению с потерями на расширение волнового фронта. Естественно, что в данном случае, соотносятся потери ПС И ООС,

2.2. Оценка параметров канала связи

Рассмотрим математические соотношения, которые могут оценить параметры канала. Для оценки параметров КС воспользуемся его коэффициентом передачи.

Для двухлучевой модели КС коэффициент передачи по ПС запишем в

виде:

Кпр = КП|) ехр{]фпр}. (1)

Тогда коэффициент передачи по ОСС запишется в виде:

Kocc = Koccexp{j((pnp- Дер)},

(2)

где Аф - набег фазы из-за разности хода лучей.

Для детерминированных сигналов Аф будет определяться разностью хода лучей и волновым числом Аф = кАг.

Результирующий коэффициент передачи К = К2лехр{]ф2л}. Обозначив Котр/КПр = g, получим:

К2л = Кпр (l+g2+2gcosA9 )т ; (3)

ф2л = arctg {вшАф (КсовАф)"1 + ф0}. (4)

| Уравнения (3) и (4) описывают интерференционную картину на

приемной антенне для двухлучевого канала связи в общем случае.

Анализ этих уравнений показывает, что результирующий коэффициент передачи зависит от коэффициента передачи ПС и фазовых соотношений между ПС и ООС, которые определяются разностью хода лучей Ar.

Очевидно, что g определяется соотношением потерь при распространении ПС и ООС и зависит от соотношения Ar/r. С другой стороны, фазовая компонента результирующего коэффициента передачи также зависит от этого соотношения. Произведем анализ результирующего сигнала на приемной антенне. За точку отсчета возьмем время прихода ПС.

■ В этом случае ф о=0. При малых Аф, что соответствует условию Аг/г<1, выражение (4) стремится к нулю и К будет определяться выражением (3).

Выражение (3) содержит амплитудную составляющую интерференционного сигнала, которая определяется коэффициентом g, и фазовую составляющую Аф, определяющую соотношение амплитуд/ результирующего сигнала. Следует отметить, что обе составляющие зависят от соотношения Ar/r.

Сделаем оценку вклада в интерференционную картину на приемной антенне этих компонентов. Очевидно, что в случае малых значений Аф, в уравнении (3) отношение сигнал/помеха будет определяться амплитудным соотношением ПС и ООС, а само что уравнение (3) будет иметь вид:

K2Jr=K„p(l+g). (5)

Поскольку, g представляет собой безразмерный коэффициент, то можно проследить его зависимость от соотношения Ar/r.

Коэффициент g представляет собой соотношение амплитуд ПС и ОСС. В процессе распространения ПС и ОСС затухают из-за одинаковых причин. Однако, ОСС распространяется по более длинному пути и, отражаясь от границы получает дополнительные потери. Поэтому, можно представить:

Кпр = к00с В , (6)

где В - коэффициент отношения потерь при распространении ПС к ООС, который имеет вид В^=К0ф г ( г +Дг). Коф - коэффициент отражения от дна. Следовательно: К2п= Кпс(1+ В) и с учетом вида В будет:

^=Knc[l + (l+Ar/r)(K0Tpn. (7)

Второе слагаемое в квадратных скобках есть мера оценки вклада ) отраженного сигнала в результирующий коэффициент передачи КС.

Физический смысл уравнения (7) состоит в определении вклада ПС и ООС в амплитудные соотношения интерференционной картины, а поскольку любой отраженный сигнал принимается за помеху прямому сигналу, то второе слагаемое представляет собой показатель, по которому можно оценивать отношение сигнал/помеха для двухлучевого канала связи с гладкой отражающей границей. Т. е. показатель помехоустойчивости:

D = [ 1 + Ar/rj /К отр* (8)

где Котр - коэффициент отражения от границы.

С другой стороны, можно рассмотреть нормированный коэффициент | передачи КС через его классическое определение. Это - отношение сигнала на приемной антенне к излучаемому сигналу.

Представим излучающий сигнал в виде детерминированной, квазигармонической функции:

U(t) = Um(t) cos m (9)

где Um(t) представляет амплитудную составляющую сигнала, a xP(t),ero фазо-частотную зависимость.

Тогда на выходе приемной антенны прямой сигнал будет иметь вид:

R(t) = Um(t) cos ^CtXJnp)"', (Ю)

где: Jnp - параметр, учитывающий потери прямого сигнала при распространении от излучателя до приемника. В выражении ( 10 ) не

учитывается фаза прихода прямого сигнала, т.к. дальнейший отсчет разности фаз будет производиться от мгновенного времени прихода на приемник прямого сигнала.

В этом случае суммарный сигнал на приемнике запишется в виде:

7 Up(t)=R(t)+K(t) = Um(t)cosT(t) (JncUm(t)cosmt)+A9](J00C) , (11)

г

Из определения коэффициента передачи канала связи следует, что его можно выразить в виде отношения амплитуд суммарного сигнала на выходе приемной антенны к амплитуде излучаемого сигнала. Для двухлучевой модели коэффициент передачи принимает следующий вид.

D(t) = {ЩЪр |cos[^(t)+kAr(t)] [ cos¥(t) r'HJnc)"1. (12)

>

Очевидно, что уравнение (12) имеет относительно постоянную составляющую, которая выражает соотношение потерь сигналов при распространении и фазо-частотную зависимость, отражающую соотношение фаз прихода отдельных лучей на приемную антенну. В случае противофазного прихода, т.е. появления частичных замираний прямого сигнала выражение ( 12 ), с некоторыми допущениями можно

представить в виде: л?

■ t - -

? DK = [ 1 + (В)^ ] (Jnc )_1. (13)

i

Нормируя выражение (13) по ПС на приемной антенне и учитывая

' выражение (7), получим:

1 ' DK= [i + a + Ar/rKKoTp)'1]. (14)

В этом случае, второе слагаемое в квадратных скобках, также определяет вклад амплитудных соотношений ПС и ООС в интерференционную картину. С другой стороны, это соотношение отражает отношение сигнал/помеха через отношение их путей распространения:

D_ — [ 1 + (Ar/r) ] (Котр)"1. (15)

/

/ где: К- коэффициент отражения сигнала от границы.

Сравнивая уравнения (8) и (15), можно отметить их полное совпадение. Уравнение (8) выводилось из рассмотрения отдельных коэффициентов передачи ПС и ОСС, а уравнение (15) - из рассмотрения общего, нормированного коэффициента передачи КС.

2S

С третьей стороны, рассмотрим отношение сигнал/помеха на приемной антенне. Запишем ПС в виде: Рпс (t) = Por'V^ cos(cot - кг). Тогда ОСС запишется в виде: Pooc(t) =KP0(r + Ar)"1 e"ß(r+Ar) cos [cot - к(г + Ar)]. Произведем деление и выразим отношение сигнал/помеха через P0(t).

P0(t) = [ 1 + (Ar/r) ] (К)-1 ерАг cos(cot - kr){ cos [cot - k(r + Ar)]}"1. (16)

Принимая, как было показано выше, ßAr =0, получим амплитудную часть отношения Po(t) в виде:

Р0 = [ 1 + (Ar/r) ] (К)"1. (17)

Фазовая часть соотношения (16) определят мгновенные амплитудные I соотношения интерференционной картины на приемной антенне. В случае монохроматического сигнала это будет существенно. И то, общая картина интерференции будет определяться амплитудными соотношениями составляющих сигналов. Однако, для речевого сигнала не суть важно, пришли сигналы в фазе, либо в противофазе, т^ к. из-за разности хода лучей изменяются мгновенные спектральные параметры сигналов, участвующих в интерференции. А вот их соотношение (вклад в общую картину), будет определяться их мгновенными амплитудами, т. е. выражением (17).

Следовательно, для условий появления замираний, а точнее противофазного прихода ПС и ООС, в качестве экспертной оценики можно применять амплитудное значение коэффициента передачи КС, выраженное через отношение разности хода ПС и ООС к пути ПС.

Применение выражения ( 15 ) в качестве экспертной оценки | работоспособности систем связи в условиях двухлучевого канала позволяет производить предварительные расчеты по их устойчивости к действию многолучевой помехи, выражающееся в появлении замираний прямого сигнала не прибегая к сложным расчетам фазовых соотношений отдельных лучевых компонент.

Следует отметить, что все принятые выше допущения возможны только для гармонических и квазигармонических сигналов, детерминированных сигналов. В противном случае в вышеприведенных выражениях следует оперировать соотношениями функции (t ) в различные промежутки времени.

2.3. Обобщения

Анализируя материал, изложенный в п.п.2.1. и 2.2. можно сделать следующие обобщения.

Общая модель многолучевого канала распространения сигнала является функцией нескольких переменных, а его коэффициент передачи имеет сложный вид.

Однако, есть стандартные, т.е. используемые в большинстве случаев, геометрические расположения приемника и излучателя. Так, при проведении подводно-технических и аварийно- спасательных работ приемник- и излучатель располагаются вблизи дна. В этих случаях доминирующим видом помехи являются ООС МЗ.

Исходя из принципа поглощения менее сильно мешающего фактора более сильным, можно сделать вывод, что оператор в должен отображать копию 8( со сдвигом по X,причем эта копия должна быть единственной.

В радиотехнических системах существует модель канала связи для коротковолнового диапазона с однократно отраженным единственным сигналом, который принимается за доминантную помеху и на базе этой модели синтезируется стационарная система связи с единственным временным допущением - величина задержки отраженного луча меняется медленно, сообразно среднесуточным изменением погодных условий / 3,4 /.

На основании этой модели, была предложена модель для гидроакустического канала связи с непрерывным изменением величины задержки единственного отраженного луча /4,8/. Согласно этой модели синтез системы связи должен строится исходя из присутствия на приемнике однократно отраженного сигнала с малой задержкой по отношении к прямому в каждое мгновенное значение I проведение сеанса связи.

Коэффициент передачи данного канала может быть описана выражением ( 16 ), а предельные амплитудные соотношения выражением (14 ). Кроме того, показатель помехоустойчивости определяется выражением ( 15 ), которое к тому же позволяет производить предварительные расчеты параметров систем связи перед их проектированием.

Определение вида показателя помехоустойчивости через различные параметры КС показало, что вид показателя, выражения (8,15,17), одинаков.

2.4.Экспериментальные данные

Для подтверждения корректности применения предложенной модели канала связи и положений п.п 2.1 и 2.2. в ходе разработки и создания нескольких вариантов рабочих макетов станций для водолазов и обитаемых подводных аппаратов, а также навигационных и маркерных

систем, автором диссертации был проведен ряд экспериментов. Часть результатов была приведена в отчетах по НИОКР /40,43,45,46/.

Эксперименты проводились в гидроакустическом бассейне ПО «Дальприбор», в натурных условиях залива Петра Великого Японского моря и, при проведении приемо-сдаточных и сравнительных испытаний, на полигонах министерств морского транспорта и нефтяной и газовой промышленности.

2.4.1. Эксперименты в гидроакустическом бассейне

При проведении экспериментов использовался большой гидроакустический бассейн ПО «Дальприбор», аттестованный согласно РД 5.8361 - 86 с использованием стандартных приемо-излучающих блоков, применяемых для проведения текущего контроля и приемосдаточных испытаний гидроакустических антенн. Приборы и средства измерения были поверены, аттестованы и разрешены для проведения испытаний согласно РД 5. 8361 - 86. Условно-графическая схема проведения испытаний представлена на рис. 3.

Где:

1 - излучатель; 2 - усилитель мощности; 3 - формирователь импульса; 4 - задающий генератор; 5 - блок управления параметрами импульса; 6 -приемная антенна; 7 - коммутатор; 8 - предварительный усилитель; 9 -осциллограф; 10 - формирователь временного окна.

Блоки (1-5)и(7-10) представляют собой элементы промышленной измерительной системы, предназначенной для снятия характеристик гидроакустических антенн в среднем диапазоне ультразвуковых колебаний.

В данной схеме использовалась приемная гидроакустическая антенна, выполненная с применением патентов № 791001 и 134226, принадлежащих автору диссертации. Оригинальность антенны состоит в том, что ее отдельные цилиндрические гидрофоны имеют более точную центровку благодаря применению развязывающих элементов специальной формы. Это позволяет повысить точность измерений из-за уменьшения паразитного набега фазы на отдельных элементах гидрофона. Собственно антенна состоит из 6 отдельных цилиндрических преобразователей с резонансной частотой 54 кГц, которые образуют линейную, эквидистантную базу. Расстояние между акустическими центрами гидрофонов составляло 0,5 м. Таким образом, перекрывалась практически вся глубина гидроакустического бассейна и на резонансной частоте гидрофоны были акустически независимы.

Схема экспериментов предполагала посредством вертикального перемещения излучателя 1 от поверхности до дна, исследовать

Условно-графическая схема проведения экспериментов в гидроакустическом

Си

Ьо

амплитудное изменение суммарного импульсного сигнала с помощью временного окна.

Расстояние между излучателем 1 и приемной антенной 6 устанавливалось в 2 метра, что при 10-и метровой ширине и 20-и метровой длине бассейна позволяло надежно отстраиваться от отраженных сигналов, пришедших от боковых поверхностей бассейна. Таким образом, во временное окно попадали прямые и однократно отраженные от дна и поверхности сигналы. Регулируя ширину временного окна, последовательно измерялись на каждом элементе приемной антенны 6 (а, б, в, г, д, е): амплитуда прямого сигнала; амплитуда суммы прямого и отраженного сигнала; амплитуда отраженного сигнала при четырех различных положения излучателя 1 по вертикали. Геометрия размещения приемной антенны и излучателя с указанием основных лучей представлена на рис. 4.

Были рассчитаны расстояния от излучателя 1 до каждого гидрофона приемной антенны для прямых сигналов и отраженных сигналов от дна и поверхности. Результаты расчетов приведены в таблицах 1, 2 и 3.

Кроме того, для этих точек были рассчитаны разности хода прямых и отраженных от поверхности и дна отраженных сигналов. Результаты расчетов приведены в таблицах 4 и 5.

В результате анализа расчетных геометрических данных, были выявлены так называемые «точки-близнецы», в которых должны совпадать либо отдельные элементы лучевой картины, либо вся картина в целом.

Нумерация «точек-близнецов» по отдельным параметрам приведена в таблицах 6 и 7. Кроме того, были рассчитаны численные значения отношения Ar/r для отраженных от дна и поверхности сигналов. Результаты расчетов представлены в таблицах 7 и 8. Для оценки влияния близости отражающей границы были рассчитаны относительные значения вклада отражающей границы обозначенной как цд/|1п и представляющие собой отношения величин относительной разности хода отраженного от дна сигнала и относительной разности хода отраженного от поверхности сигнала. Данные расчета представлены в таблице 9.

Следует отметить, что предлагаемый способ проведения измерений путем сравнения амплитуд составляющих суммарного сигнала на приемнике в точках с одинаковой геометрией распространения прямого и отраженных сигналов является простым и надежным инструментом для исследования различных картин распространения сигналов и моделей каналов распространения. Данный способ был обоснован автором диссертации в работах [ 7, 24 ] и был использован при проведении нескольких НИОКР [ 43, 47, 48 ]. С помощью этого способа проводились также работы по определению оптимальной конфигурации гидроакустической антенны связи для бортового блока системы

Геометрическая схема расположения приемной антенны и излучателя

д О

ООО пов

ООС дно

А1- 1м

А2- 2 м

АЗ - Зм

А4- 4 м

е О

Си

Заключение диссертации по теме «Акустические приборы и системы», Шабаев, Евгений Владимирович

выводы

Рассмотренные в четвертой главе теоретические положения и экспериментальные данные можно конкретизировать следующим образом.

1. Проведенные теоретические расчеты показали, что временная селекция прямого сигнала по принципу перестройки несущей частоты позволяет избавиться от полных замираний результирующего сигнала на приемной части СГАС БД.

2. Возможно применение двух принципов временной селекции прямого сигнала - ЛЧМ и ПЧМ при работе СГАС БД в резонансной полосе своей антенны.

3. Для осуществления работы СГАС БД в режиме ЛЧМ необходимо вводить ограничения по скорости и длительности перестройки частоты. СГАС БД, работающие в режиме ПЧМ достигают ограничения полосы рабочих частот за счет изменения знака и закона перестройки частоты в отдельных интервалах времени полной перестройки.

4. Показатель помехоустойчивости для СГАС БД с ЛЧМ и ПЧМ выше, чем у СГАС БД с АМ и ЧМ.

5. СГАС БД с ЛЧМ могут достигать больших значений показателя помехоустойчивости, чем СГАС БД с ПЧМ. Однако, отношение показателя помехоустойчивости к занимаемой полосе частот, при одинаковом коэффициенте разборчивости речи, у СГАС БД С ПЧМ ниже.

6. Экспериментальные данные по определению соотношения между величинами коэффициента разборчивости речи и показателя помехоустойчивости показали, что это соотношение существует, форма зависимост и близка к экспоненте с показателем -( 1ЛЭ).

7. Спроектированные по указанным принципам СГАС БД показали высокие характеристики по разборчивости речи, причем, введение запатентованных схемотехнических решений позволило достигнуть значение коэффициента разборчивости речи 93% при дальности связи до 500 метров. 4 27

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В настоящей работе, главной целью которой было повышение достоверности принимаемой информации в гидроакустических системах связи ближнего действия, на примере СГАС БД для водолазов, были рассмотрены три главных вопроса.

Первый вопрос - это обоснование модели канала связи и показателя помехоустойчивости работы СГАС БД в этом канале. Решение этого вопроса необходимо для дальнейшего анализа и построения систем гидроакустической связи ближнего действия.

В рамках решения этого вопроса, автор диссертации обосновал и доказал возможность применения при работе СГАС БД, двухлучевой <; модели канала связи, которая характеризуется параметрами задержки отраженного сигнала по отношению к прямому как Ar/r <1, причем Дг Ф 0. Основные параметры обоснованного канала связи следующие. В качестве сигналов, распространяющихся в канале связи, рассматривались два луча исходного сигнала. Первый луч - это прямой сигнал, второй луч - это отраженный сигнал от близко расположенной границы - дна моря. Отраженный луч, представляющий помеху прямому лучу, оказывает свое мешающее действие в каждый момент сеанса связи, т. е. на приемной антенне постоянно присутствует смесь прямого и отраженного сигналов. Временные и энергетические характеристики соотношения прямого и отраженного сигналов определяются их относительной разностью хода (отношение разности хода лучей Ar, к расстоянию, пройденному прямым сигналом г ). Причем, для гидроакустических систем ближнего действия это отношение не превышает единицы - Ar / г < 1. На основании расположения приемников и передатчиков системы связи при проведении ^ типовых подводно-технических работ был сделан вывод, что отраженный луч, оказывающий главное мешающее действие - это однократно отраженный луч, причем, его мешающее действие должно возрастать при приближении одной из антенн системы связи к отражающей границе.

Для подтверждения корректности модели канала связи был произведен анализ условий работы СГАС БД, определено, что отражающая граница (дно) имеет однородную структуру с зеркальным отражением лучей для частотного диапазона и углов скольжения работы СГАС БД. Расчет коэффициента передачи канала связи через: отдельные коэффициенты передачи прямого и отраженного лучей; обобщенный, нормированный коэффициент передачи; отношение сигнал/помеха, определил, что амплитудные соотношения между прямым и отраженным сигналом на входе приемной антенны, могут определяться соотношением D = [ 1 + Ar/r] /К охр . Это соотношение получило определение «показатель помехоустойчивости».

Проведенные эксперименты подтвердили соответствие обоснованной модели канала связи и показателя помехоустойчивости. В ходе проведения экспериментов как по подтверждению корректности модели канала связи, так и в ходе проведения дальнейших экспериментов, автором диссертации были использованы оригинальные технические решения, которые выразились в использовании в качестве приемных элементов гидроакустической антенны цилиндрических преобразователей со стабильными электромеханическими параметрами. Данные решения были запатентованы автором диссертации .

На основании расчета результирующего поля была выведена и подтверждена экспериментальными данными формула показателя помехоустойчивости, позволяющая производить дальнейший анализ гидроакустических систем ближнего действия.

Второй вопрос - это оценка возможности и сравнение эффективности применения СГАС БД, которые используют традиционные виды модуляции частоты несущего сигнала, применяемые в гидроакустике.

По определению, одной из характеристик гидроакустических систем связи ближнего действия, являются их относительно небольшие массо-габаритные показатели. Особенно, это относится к гидроакустическим системам обеспечения подводно-технических работ, производимым с помощью водолазов. Это достигается, в основном, за счет применения модуляции несущей частоты, которая позволяет резко снизить эти показатели.

Поэтому, вопрос о преимуществе типа модуляции для СГАС БД, работающих в ДКС является актуальным для решения проблемы повышения достоверности принимаемой информации.

В рамках решения этого вопроса, автором диссертации, на основании обоснованных модели канала связи и показателя помехоустойчивости, был произведен анализ работоспособности систем связи как с применением модуляции несущей частоты, так и систем связи прямого действия. Теоретический анализ не выявил преимущества какой-либо из систем связи для ДКС в случае статистически однородных отражающих границ и достаточном уровне излучения, который позволяет преодолеть собственные шумы канала распространения.

В случае близости статистически неоднородной отражающей границы, характерным примером которой является взволнованная поверхность акватории некоторое преимущество ( 15 - 20 % ) имеют системы связи с применением модуляции несущей частоты, причем, это преимущество больше у систем с применением частотной модуляции, что соответствует классической теории помехоустойчивости в случае слабой корреляции сигнала и помехи. Данное утверждение, в полной мере, относится и к случаю излучения сигнала малого уровня, когда на приемной части системы связи оказывается недостаточным отношение излучаемого сигнала к собственным шумам канала связи.

Рассчитанная потенциальная помехоустойчивость систем связи с применением различных типов модуляций, при работе в ДКС, по определенному выше показателю помехоустойчивости, не превышает значения пяти единиц. При этом, главная составляющая показателя помехоустойчивости, предложенного автором диссертации, является отношение потерь при распространении отраженного и прямого сигналов, которое пропорционально относительной разности хода прямого и отраженного лучей.

Проведенные эксперименты и сравнительные испытания систем связи с применением частотной и амплитудной модуляции, подтвердили теоретические выводы. В случае строго соблюдения граничных условий модели канала связи, ни один из традиционных видов модуляции несущей частоты не имеет преимущества. Кроме того, предельное значение показателя помехоустойчивости, не позволяет получить большие величины коэффициента разборчивости речи, которые обеспечивали бы высокое качество связи.

Третий вопрос - это решение задачи анализа и принципов построения системы связи, работающей в условиях ДКС, с повышенным ( более 5 ) показателем помехоустойчивости и коэффициентом разборчивости речи, позволяющим классифицировать систему связи в параметрах общепринятых стандартов для промышленного производства.

В рамках решения этой проблемы, автором диссертации был предложен принцип использования в качестве переносчика информативного сигнала, нескольких разновидностей сигналов с избыточным спектром. Суть этого принципа состоит в непрерывном изменении несущей частоты по определенным законам, которое Синхронизируется с приходом прямого сигнала. В этом случае, сигнал помехи, приходящий по отраженному лучу, который имеет запаздывание по времени прихода по сравнению с прямым лучом, не попадает, или значительно ослабляется за счет смещения полосы пропускания приемной системы, в блоках обработки и выделения информативной составляющей на приемной части системы связи.

По первому принципу построения, предложенному автором, несущая частота перестраивается по линейному закону, причем, скорость перестройки частоты зависит от минимальной задержки разности хода лучей, а время перестройки зависит от максимальной задержки лучей, в требуемом диапазоне расстояний связи. Для ограничения полосы перестраиваемых частот, в случае применения линейной модуляции несущей частоты, автором диссертации были введены параметры, позволяющие снизить скорость перестройки несущей частоты и сократить длительность самой перестройки. Ограничение скорости перестройки частоты достигается уменьшением временем нахождения основных формант речи, в мгновенной полосе пропускания приемной части СГАС БД. При этом достигается сокращение скорости перестройки более чем в пять раз.

С другой стороны, длительность перестройки частоты можно ограничить требуемым показателем помехоустойчивости, величина которого-обеспечивает работу системы связи в заданных параметрах. Определителем этого ограничения, являются необходимые значения коэффициента разборчивости речи, которые имеют связь со значениями показателя помехоустойчивости. Выявленная зависимость между показателем помехоустойчивости и коэффициентом разборчивости речи, позволяет осуществлять построение систем гидроакустической связи, используя в качестве заданного отношения сигнал/помеха относительную разность хода лучей прямого и отраженного сигналов, или, геометрию расположения приемной и передающей антенн. С помощью ЛЧМ удалось спроектировать СГАС БД с коэффициентом разборчивости речи более 80 %, при значении показателя помехоустойчивости от 8 до 12. При этом, стало возможным сокращение рабочей полосы частот до 30-40 кГц, что является приемлемым для гидроакустики.

По второму способу, предложенному автором, несущая частота в пределах полного цикла, несколько раз меняет свой закон или знак перестройки, что позволяет уменьшить общую полосу перестраиваемых частот во столько раз, сколько раз изменяется закон или знак перестройки. Данный способ позволил уменьшить полосу перестраиваемых частот до величины полосы пропускания цилиндрического преобразователя с добротностью меньше трех, что является достижимым в гидроакустике.

На основании предложенных принципов были выработаны схемы построения СГАС БД , позволяющие достигать необходимые параметры в ходе разработки и проектирования гидроакустических систем ближнего действия. Кроме того, по этим схемам построения была разработана, изготовлена и запатентована подводная система связи и комплекс научной аппаратуры для проведения исследований работы гидроакустических систем с избыточным спектром.

Проведенные эксперименты и испытания подтвердили возможность применения для гидроакустических систем ближнего действия сигналов -переносчиков с избыточным спектром при их работе в резонансной полосе частот антенны.

Основные положения диссертации были апробированы на научно-технических конференциях различного уровня. По тематике диссертации, автором было опубликовано более десяти печатных работ, запатентовано пять изобретений. Научно-технические результаты диссертации были использованы в 4 НИР и 5 ОКР. На базе проводимых по теме диссертации работ, были спроектированы, изготовлены и испытаны следующие системы и устройства.

• Система гидроакустической связи КАСОН-УЗС.

• Система гидроакустической связи ГСЛВ - 1 и СГАС ЛВ.

• Комплект приборов для проведения научно-исследовательских работ по изучению гидроакустических систем связи ближнего действия КПГАС-БД- 001.

• Гидроакустический навигационный комплекс «Визирь- ШЛ - 0310».

• Гидроакустическая система связи обитаемого подводного аппарата «Глубина - СД - ВК- 1002».

• Гидроакустическая система вызова крабовых ловушек «Краб - УЗ - 1».

• Гидроакустическая система наведения плавучей буровой установки на устье донной скважины «Точность СК - 2Т».

• Гидроакустическая система обнаружения притопленных ярусных порядков «Веха - КЛ - СЗ».

Кроме того результаты данной работы можно рекомендовать для дальнейшего использования в перспективных разработках глубоководных систем связи для водолазов, которые работают на гелиевых смесях дыхания, системах ближнего наведения повышенной точности, гидроакустических системах точного обнаружения и слежения. К тому же, появляются перспективы использования изложенных методов, для осуществления более качественной мобильной радиосвязи и радиопеленгования .

Список литературы диссертационного исследования кандидат технических наук Шабаев, Евгений Владимирович, 1999 год

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Связь с подвижными объектами в диапазоне СВЧ., под. Ред. У. К.

Джейкса/, Связь; М., 1979.

2.Харкевич А. А. Борьба с помехами., ГИФМЛ, М., 1963.

3. Немировский А. С. Борьба с замираниями при передаче аналоговых

сигналов. Радио и связь., М., 1984.

4. Поляков П. Ф. Прием сигналов в многолучевых каналах. Радио и связь.,

М, 1986.

5. Глухоманюк Г.Г., Червоненко Г. Н., Шабаев Е.В. Средства связи, обнаружения и навигации для легководолазов. - Материалы 1 Всесоюзной конференции по проблеме «Мировой океан»., Владивосток, 1976.

6. Сальников Б. А., Червоненко Г. Н., Шабаев Е. В. Комплекс аппаратуры связи, обнаружения и навигации для легководолазов. - Материалы 1 Всесоюзной конференции по проблеме «Мировой океан»., Владивосток, 1976.

7 Шабаев Е. В. Проблемы подводной связи для водолазов. Сборник

рефератов ДР, ВИМИ, вып.1, ЦНИИ «Румб», 1990.

8. Кеннеди Р. Каналы с замиранием и рассеиванием., Советское радио, М., 1973.

9. А. С. Kibblewhite, R. N. Denhman, Experiment on sound propagation in shallow water under isonelosity conduction . JASA., v. 40,№ 6, 1966.

10. Шабаев E. В. Анализ акустического поля на приемнике в условиях многолучевости распространения сигнала при различных видах модуляции несущей частоты. БАУ Судостроение.,вып.1. ЦНИИ «Румб», 1986.

11. Исследование статистических параметров акустического поля в мелком море. Отчет по НИР «Азимут», ТРТИ, Таганрог, 1973.

12. Лысанов Ю. П., Житковский Ю. Ю. Отражение и рассеяние звука дном океана. Акустический журнал, т. XIII, вып.1, 1967.

13. Гулин Э. П. Оценка корреляционных характеристик флуктуаций сигналов, отраженных поверхностью и дном океана. Труды АКИН, № 8, 1970.

14. Воловов В.И. Об экспериментальном определении ширины индикатриссы рассеяния звука дном океана. Труды АКИН, №8, 1970.

15. Гулин Э. П. Корреляционные функции поля, рассеяного взволнованной поверхностью при скользящем распространении. Известия высших учебных «Радиофизика», t.XIV, №1, 1973.

16. Гулин Э. П. Об ослаблении звука при рассеянии на неровностях морской поверхности. Труды АКИН, №2, 1967.

17. Житковский Ю.Ю. Исследование рассеяния звука дном океана. Труды АКИН, №2, 1967.

18. Гулин Э.П., Малышев К. И. Пространственная корреляция флюктуаций амплитуды непрерывного тонального сигнала при наличии отражения от взволнованной морской поверхности. Акустический журнал, т. VIII, вып. 3,1967.

19. Палащенко В. Д. Последовательные корректирующие коды на основе слабо распространяющихся цепей. БАУ «Судостроение», в.З, 1987.

20. Фомин А.Ф. Помехоустойчивость систем передачи непрерывных сообщений. Советское радио, 1975.

21. Зельдович A.B. Искажение частотно-модулированных колебаний. Советское радио, 1974.

22. Верещагин Е.М., Никитенко ЮГ. Частотная и фазовая модуляция в технике связи., Советское радио, 1980.

23. Качанов С. П., Хазанов A.A., Шабаев Е.В. Комплекс аппаратуры связи по гидроакустическому каналу .Труды XXVI НТК ДВПИ, Владивосток, 1980.

24. Хазанов A.A., Червоненко Г.Н., Шабаев Е.В. Комплекс научно-исследовательской аппаратуры для изучения связи по гидроакустическому каналу. Труды XXVI НТК ДВПИ, Владивосток, 1980.

25. Хазанов A.A., Шабаев Е.В. Система связи для легководолазов. Труды XXVIII НТК ДВПИ, Владивосток, 1984.

26. Шабаев Е.В. Система гидроакустической связи для осмотра портовых сооружений. Межвузовский сборник «Разработка и моделирование в технических и социально-экономических проблемах освоения океана. Владивосток, 1985.

27. Шабаев Е.В. Система подводной связи с перестройкой несущей частоты. БАУ «Судостроение», вып. 3, 1986.

28. Шабаев Е.В. Возможность уменьшения полосы перестройки несущей частоты в частотно избыточных системах. БАУ «Судостроение», вып. 2, 1987.

29. Шабаев Е.В. Система гидроакустической связи с использованием градиентных законов изменения рабочей частоты. БАУ «Судостроение», вып. 1, 1989.

30. Шабаев Е.В. Уменьшение полосы перестройки частоты в гидроакустических системах, использующих ЛЧМ. Международная конференция «Развитие системы высшего образования на Дальнем Востоке на основе интеграции высшей школы и академической науки, международного сотрудничества». Секция «Технические средства освоения океана». ВГУЭС, Владивосток, 1997.

31. Шабаев Е.В. Гидроакустическая система связи с поливариантным изменением несущей частоты. Международная конференция. «Развитие

•мч

системы высшего образования на Дальнем Востоке на основе интеграции высшей школы и академической науки, международного сотрудничества». Секция «Технические средства освоения океана». ВГУЭС, Владивосток, 1997.

32. Хазанов А,А., Шабаев Е.В. Электронное обеспечение для определения коэффициента разборчивости речи. Труды XXVIII НТК ДВПИ, Владивосток, 1984.

33. Покровский Н. Б. Расчет и измерение разборчивости речи. ГИЗЛ по вопросам связи и радио. М.,1962.

34. Качанов С.П., Хазанов A.A., Червоненко Г.Н., Шабаев Е.В. Направленная гидроакустическая антенна. A.c. № 791001.

35. Качанов С.П., Хазанов A.A., Червоненко Г.Н., Шабаев Е.В. Подводная система связи. A.c. № 1207381.

36. Хазанов A.A., Цымбал A.B., Шабаев Е.В. Реактивный двухполюсник, имитирующий индуктивность. A.c. № 1185575.

37. Хазанов A.A., Шабаев Е.В. Гидроакустическая цилиндрическая антенна. A.c. № 1342261.

38. Хазанов A.A., Шабаев Е.В. Гидроакустический буй. A.c. № 1289024.

39. Хазанов A.A., Шабаев Е.В. Генератор частотно-модулированных колебаний. A.c. № 1356185.

40. Отчет по НИР "Разработка действующего рабочего макета комплекса аппаратуры связи обнаружения и навигации для легководолазов". Г.р. № 16045335, ДВПИ, Владивосток, 1978.

41. Отчет по НИР "Испытания рабочего макета КАСОН". Г.р. № 77117430, ДВПИ, Владивосток, 1979.

42. Отчет по НИР "Разработка действующего макета буя-маркера для отметки подводной буровой скважины". Г.р. № 81025603, ДВПИ, Владивосток, 1981.

43. Отчет по НИР "Разработка макета системы гидроакустической связи для легководолазов". Г.р. № 01830002018, ДВПИ, Владивосток, 1984.

44. Отчет по ОКР "Гидроакустическая навигационная система и судовая аппаратура", шифр "Визир". НИИ "Берег", Владивосток, 1991.

45. Отчет по ОКР "Разработка опытного образца гидроакустической системы для обнаружения крабовых ловушек", шифр "Краб". НИИ "Берег", Владивосток, 1994.

46. Отчет по ОКР "Аппаратура связи и обнаружения для обитаемого подводного аппарата", шифр "Глубина". НИИ "Берег", Владивосток, 1995.

47. Отчет по ОКР "Система наведения плавучей буровой установки на устье донной скважины", шифр "Точность". НИИ "Берег", Владивосток, 1995.

48. Отчет по ОКР "Система обнаружения притопленных ярусных порядков", шифр "Веха". НИИ "Берег", Владивосток, 1995.

49. ГОСТ 16600-86 Передача речи по трактам радиотелефонной связи. Требования к разборчивости речи и методы артикуляционных измерений.

50. ГОСТ 7153 -76 Разборчивость речи. Методика измерений и оценки.

51. РД 5. 8361-86 Антенны и преобразователи. Методы измерения электроакустических параметров в измерительных бассейнах.