Гидроакустическая система навигации и система ее калибровки

1. Гидроакустическая система навигации, содержащая установленные на подводном объекте гидроакустический передатчик (ГП) и передающую гидроакустическую антенну (ГА), установленные на судне три приемные гидроакустические антенны (ПГА) с базовыми линиями а и b и датчик вертикальной ориентации судна (ДВО), а также размещенные на судне блок приема и измерения гидронавигационных параметров (БПИ), опорный генератор (ОГ), блок вычисления углов (БВУ) между базовыми линиями a и b и направлением прихода гидроакустического сигнала от ГП подводного объекта, блок измерения скорости звука (БИСЗ), переключатель режимов (ПР) "калибровка-работа", систему калибровки (СК) пространственной ориентации, преобразователь координат (ПК) и индикатор местоположения (ИМ), причем выходы трех ПГА подключены к первому-третьему входам БПИ, к четвертому входу которого подключен выход ОГ, первый-четвертый выходы БПИ подключены к первому-четвертому входам БВУ, к пятому входу которого подключен выход БИСЗ, первый и второй выходы БВУ подключены к первому и второму входам ПР, первый и второй выходы ДВО подключены к первому и второму входам ПК, первая пара выходов ПР подключена к третьему и четвертому входам ПК, вторая пара выходов ПР подключена к первому и второму входам СК, первый и второй выходы СК подключены к пятому и шестому входам ПК, а выход ПК подключен к первому входу ИМ, отличающаяся тем, что СК выполнена с возможностью измерения пространственной ориентации в горизонтальной плоскости (ОГП) и ориентации в вертикальной плоскости (ОВП) и содержит переключатель режимов калибровки (ПРК), блок измерения ОГП (БИГП) и блок измерения ОВП (БИВП), а ДВО выполнен в виде процессора для вычисления крена и дифферента судна (ПВКД), вход которого подключен к приемнику спутниковой радионавигационной системы (ПСНС), причем первый и второй входы СК являются первым и вторым входами ПРК, первая пара выходов ПРК подключена к паре входов БИГП, вторая пара выходов ПРК подключена к первому и второму входам БИВП, третий выход которого является третьим входом СК и подключен к третьему выходу ДВО (ПВКД), четвертый выход ДВО (ПВКД) подключен к второму входу ИМ, а два выхода БИВП являются третьим и четвертым выходами и подключены к седьмому и восьмому входам ПК.

2. Система по п.1, отличающаяся тем, что БПИ содержит три приемника гидроакустических сигналов, выходы которых подключены к первым входам измерителей гидронавигационных параметров (ИГП), к вторым входам которых подключен выход ОГ, а на выходе ИГП формируются сигналы вида Ф = Ф_к-Ф_ог, где Ф_к - фаза гидроакустических сигналов, принимаемых к-й (к=1, 2, 3) антенной; Ф _ог- фаза сигнала опорного генератора.

3. Система по п.1, отличающаяся тем, что БВУ выполнен в виде блока вычисления углов _A и _B прихода гидроакустического сигнала в соответствии с выражениями cos_A = C_3BФ_A/2fa, cos_B = C_3BФ_B/2fb, где Ф_A, Ф_B - разность фаз соответственно по базовым линиям а и b; С_ЗВ - скорость звука, измеряемая БИСЗ; f - несущая частота гидроакустического сигнала.

4. Система по п.1, отличающаяся тем, что ДВО выполнен в виде процессора для вычисления крена и дифферента судна (ПВКД) по интерференционным измерениям ПСНС в дифференциальном режиме.

5. Система по п.1, отличающаяся тем, что ПК выполнен в виде спецвычислителя по аппаратурной реализации алгоритма преобразования прямоугольных координат х, у, z в геодезические координаты В, L, Н, алгоритма параллельного переноса и поворота осей координат, алгоритма учета крена и дифферента при определении координат судна и подводного объекта, а также алгоритма вычисления относительных координат судна и подводного объекта х _о, у_о из соотношений:
x ₀ = Hcos_Acos₁/F,
y₀ = Hcos_Bcos₂/F,
F = (1-cos ²_Acos²₁-cos²_Bcos²₂)^1/2,
где Н - глубина подводного объекта относительно ПГА;
_A, _B - углы между базовыми линиями а и b и направлениями прихода гидроакустических сигналов;
₁, ₂ - углы пространственной ориентации блока ПГА относительно плоскости ОХY палубы судна.

6. Система по п. 1, отличающаяся тем, что в качестве блоков БВУ, ДВО (ПВКД), СК, ПК и ИМ использованы стандартные блоки, входящие в состав компьютерной системы или персональный компьютер.

7. Система калибровки (СК) гидроакустической системы навигации (ГСН), подключенная через переключатель режимов (ПР) к блоку приема и измерения гидронавигационных параметров (БПИ) ГСН, а также к приемнику спутниковой радионавигационной системы (ПСНС) и включающая блок измерения пространственной ориентации приемных гидроакустических антенн (ПГА) ГСН в горизонтальной плоскости (БИГП), выполненный в виде вычислителя, отличающаяся тем, что дополнительно включает блок измерения ориентации ПГА в вертикальной плоскости (БИВП) и переключатель режимов калибровки (ПРК), первая пара выходов которого подключена к входам БИГП, а вторая пара выходов - к входам БИВП, причем БИГП выполнен в виде спецвычислителя по аппаратурной реализации алгоритма вычисления угла _A поворота системы координат x ₁, y₁, образуемой базами а и b ПГА относительно системы координат х_с, у _с, связанной с судном, в соответствии с выражениями:
sin_A = (x_cy₁-y_cx₁)/(x²¹+y ²¹),
cos_A = (x_cx₁-y_cy₁)/(x²¹+y ²¹),
x₁ = dcos_A,
y₁ = x₁tg_A,
cos_A = Ф_AC_3B/2fa,
cos_A = dcos_A/(x^2c+y ^2c)^1/2,
где d - наклонная дальность блока ПГА - подводный объект;
_A - угол прихода гидроакустических сигналов к базовой линии а ПГА;
_A - угол между осью х ₁ и проекцией наклонной дальности d на поверхность моря;
Ф_A - фазовые измерения по базовой линии а;
С_ЗВ - скорость звука;
f - несущая частота гидроакустического сигнала,
а БИВП выполнен в виде спецвычислителя, реализующего алгоритм вычисления поправок B_i (П/К) и L_i (П/К) в широту и долготу в зависимости от пеленга П и/или курсового угла К судна на подводный объект в соответствии с выражениями:
B_i(П/K) = B_0i -B_1i,
L_i(П/K) = L_0i -L_1i,
где В_0i , L_0i- геодезические координаты, измеренные ПСНС;
В_1i, L_1i - геодезические координаты, определенные по соответствующим прямоугольным координатам x_1i, y _1i, определенным в i точках (i=30-100) циркуляции судна в зоне подводного объекта с известными геодезическими координатами В_м, L_м:
В_1i=x_1i(1-е ₃²sin²В _0i^3/2/a₃(1-e₃²)+B _м,
L_1i=y _1i(1-е₃²sin ²В_0i+L_м ^1/2/a₃cosBo_i+L_м,
а₃, е₃ - большая полуось и эксцентриситет земного эллипсоида.

8. Система СК по п.7, отличающаяся тем, что БИГП выполнен с возможностью определения среднего значения угла _A по n измерениям (n=50-100), производимым ПГА при движении судна по прямому и обратному курсам в зоне подводного объекта на удалении L₁ от него, определяемом выражением
Н/2L₁Н,
где Н - глубина подводного объекта.

9. Система СК по п.7, отличающаяся тем, что БИВП выполнен с возможностью определения среднего значения поправок B_i, L_i по m измерениям (m=30-100), производимым при циркуляциях судна радиусом R по и против часовой стрелки в зоне подводного объекта с известными координатами на удалении L₂ от подводного объекта, определяемом выражением 2RL₂4R.