автореферат диссертации по транспорту, 05.22.19, диссертация на тему:Метод уменьшения погрешностей корреляционных гидроакустических лагов на основе использования функций средних модулей разностей

На правах рукописи

Воробьев Всеволод Владимирович

МЕТОД УМЕНЬШЕНИЯ ПОГРЕШНОСТЕЙ КОРРЕЛЯЦИОННЫХ ГИДРОАКУСТИЧЕСКИХ ЛАГОВ НА ОСНОВЕ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ФУНКЦИЙ СРЕДНИХ МОДУЛЕЙ РАЗНОСТЕЙ

05.22. 19 - Эксплуатация водного транспорта, судовождение

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Владивосток — 2006

Работа выполнена на кафедре технических средств судовождения в Федеральном государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования Морском государственном университете имени адмирала Г. И. Невельского

Научный руководитель:

кандидат технических наук, доцент Завьялов Виктор Валентинович

Официальные оппоненты:

доктор технических наук Розенбаум Анатолий Наумович;

кандидат технических наук, профессор Карасев Владимир Владимирович

Ведущая организация:

Тихоокеанский военно-морской институт им. С. О. Макарова

Защита состоится 15 ноября 2006 г. в 14:00 часов в ауд. 241 на заседании диссертационного совета Д 223. 005. 01 в Морском государственном университете имени адмирала Г. И. Невельского: 690059, г. Владивосток, 59, ул. Верхнепортовая, 50а.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Морского государственного университета имени адмирала Г. И. Невельского.

Автореферат разослан_2006 г.

Ученый секретарь диссертационного совета

Резник А. Г.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Одной из важнейших задач судовождения была и остается задача автономного определения путевой скорости и угла сноса судна. В связи с этим возросли требования к технико-эксплуатационным характеристикам лагов, информация от которых совместно с данными от приборов кур-соуказания позволяет вести непрерывное, притом автономное счисление, а также используется для исключения методических погрешностей других технических средств навигации.

Исходя из опыта эксплуатации индукционных лагов на транспортных судах, следует отметить, что их погрешности непостоянны во времени вследствие обрастания корпуса судна, изменения его посадки и, как следствие, изменения толщины и других характеристик пограничного слоя под корпусом судна в районе установки индукционного преобразователя. Через 0,5-И год после очередного докования судна уменьшение показаний лаговой скорости может достигать 30 % и более. В результате этого скорость судна на большинстве судов в настоящее время вырабатывается, как правило, в основном по данным приемо-индикаторов СНС и РНС, причем только относительно грунта.

Специалисты в области судовождения уделяют большое внимание вопросам практического использования лагов (способам измерения абсолютной и относительной скоростей, определению и учету поправок лагов, методам расчета методическйх и инструментальных погрешностей лагов, а также их компенсации, минимизации и учету во время плавания).

Теоретические и экспериментальные исследования, проводимые с целью дальнейшего совершенствования и развития аппаратуры автономной навигации, привели, по мнению отечественных и зарубежных специалистов, к разработка достаточно перспективных корреляционных гидроакустических лагов. В теоретическом и техническое плане эти лаги изучены не достаточно полно, практически отсутствуют исследования по методам уменьшения погрешностей этих лагов.

Учитывая сказанное, можно утверждать, что разработка методов уменьшения погрешностей корреляционных гидроакустических лагов является актуальной задачей.

Научный базис для решения проблемы. Опубликованные в 1970-2004 годах работы отечественных и зарубежных ученых (Абрамович Б. Г., Бор-кус М. К., Бочкарев А. М., Воловов В. И , Козубовский С. Ф., Тарасенко В. П., Andermo I., Denbigh P. N., Dickey F. R., и др. ) по корреляционным экстремальным системам, корреляционным лагам позволяют сделать вывод о существовании нескольких способов измерения скорости и их конструктивных реализаций. Некоторые аспекты специальных исследований аппаратуры с применением случайных процессов описаны в литературе (Бендат Дж., Быков В. В., Мир-ский Г. Я., Грибанов Ю. И., Жуковский А. П. и др.), где рассматриваются задачи, связанные с анализом случайных процессов, формированием реализаций случайных процессов с заданными спектральными характеристиками, разработкой аппаратных средств анализа корреляционных и спектральных характеристик случайных процессов.

Цель работы. Совершенствование корреляционных лагов с Целью уменьшения их погрешностей на основе использрвания функций средних модулей разностей амплитуд эхо-сигналов.

Предметом исследования является разработка новых систем обеспечения безопасности плавания, а объектом исследования — методы уменьшения погрешностей корреляционных гидроакустических лагов на основе использования функций средних модулей разностей амплитуд эхо-сигналов.

Для достижения цели в работе поставлены и решены следующие научные задачи:

1. Уточнение информационно-физической модели лага с учетом условий эксплуатации.

2. Разработка структурных схем вычислительных устройств лагов с использованием функций средних модулей разностей эхо-сигналов.

3. Уточнение классификационной таблицы лагов с включением в нее

схем построения вычислительных устройств корреляционных лагов на основе использования функций средних модулей разностей эхо-сигналов.

4. Оценка флюктуационных погрешностей лагов, построенных на основе использования функций средних модулей разностей.

5. Оценка влияния помех на входах коррелятора и неидентичности амплитудных характеристик приемных каналов лага на погрешности измерения составляющих вектора скорости судна.

6. Разработка структурной схемы лага с компенсацией влияния изменения характеристик отражающей поверхности на флюктуационную погрешность,

7. Имитационное моделирование работы гидроакустического относительного лага, построенного на основе использования функций средних модулей разностей амплитуд огибающих эхо-сигналов в различных условиях.

Основные положения* выносимые на защиту:

1. Уточненная информационно-физическая модель лага с учетом специфики его применения.

2. Новые типы вычислительных устройств гидроакустических относительных лагов.

3. Методы уменьшения погрешностей измерения составляющих вектора скорости гидроакустическими корреляционными лагами.

Методы исследования. При решении поставленных научных задач использовались методы Теории гидроакустики, корреляционного и спектрального анализа случайных процессов, имитационного моделирования и натурного эксперимента, теории автоматического управления.

Научная новизна работы заключается в применении нетрадиционных методов обработки эхо-сигналов для разработки высокоэффективного гидроакустического лага с уменьшенными погрешностями и его стендовых испытаний, в том числе: уточнена информационно-физическая модель лага с учетом специфики его применения; разработаны новые типы вычислительных устройств лагов с линейной базой направленных приемников (ЛБНП); уточнена классификация лагов с ЛБНП; получены сравнительные выражения для флюк-

туационных погрешностей лагов, построенных на основе использования функций средних модулей эхо-сигналов; получены выражения для оценки влияния неидентичности амплитудных характеристик приемных каналов на погрешно^ сти измерения скорости корреляционными способами; разработаны метод и структурная схема стабилизации флюктуационных погрешностей лага при изменяющихся характеристиках отражающей поверхности.

Достоверность результатов доказывается корректностью применения хорошо апробированного математического аппарата и совпадением результатов теоретических исследований с данными имитационного моделирования работы лагов.

Практическая ценность работы. Практическая ценность работы заключается в разработке рекомендаций по выбору алгоритмов работы и построению гидроакустических лагов с ЛБНП с уменьшенными погрешностями. Важным практическим результатом является разработка новых типов лагов с ЛБНП. Основные выводы анализа, который приведен в диссертационной работе, подтверждены при имитационном моделировании, морских экспериментах с отдельными блоками и образцами лагов с ЛБНП.

Тема связана с НИР и ОКР, проводимыми на кафедре «Технические средства судовождения» в ФГОУ ВПО МГУ им. адм. Г. И. Невельского в соответствии с федеральными целевыми программами: «Мировой океан» (1998-2012 гг.) в рамках задачи создания технологий для освоения ресурсов и пространств Мирового океана, транспортные коммуникации России в Мировом океане; «Модернизация транспортной системы России» (2002-2010 гг.) в рамках задачи «Комплексная информатизация транспорта на основе использования современных телекомммуникационных и навигационных систем», планами НИР вуза в рамках темы «Повышение эффективности технических средств навигации и разработка методов их комплексного использования».

Реализация результатов работы. Результаты работы непосредственно использованы при выполнении госбюджетных научно-исследовательских работ, которые велись на кафедре «Технические средства судовождения»

ФГОУ ВПО МГУ имени адмирала Г. И. Невельского.

Выводы и рекомендации, полученные при разработке диссертации, внедрены в процесс обучения курсантов и студентов ФГОУ ВПО МГУ имени адмирала Г. И, Невельского (лекции, курсовое и дипломное проектирование).

Апробация результатов работы. Основные теоретические положения подтверждены экспериментально при машинном моделировании лагов. При разработке Программ для ЭВМ использованы результаты теоретических исследований, изложенных в диссертационной работе.

Материалы работы были доложены и одобрены на: международной научно-технической конференции «Безопасность на море. Научно-технические проблемы и человеческий фактор» - 2002 г.; пятой международной научно-практической конференции «Проблемы транспорта Дальнего Востока» — 2003 г.; шестой международной научно-практической конференции «Проблемы транспорта Дальнего Востока» — 2005 г.

Публикации. Пр результатам исследований опубликовано 11 работ, в том числе 1 без соавторства.

Структура и объем диссертации. Диссертация представлена на 152 листах машинописного текста и состоит из введения, трех глав, заключения, списка использованных источников и одного приложения. Работа содержит рисунков, 1 таблицу и список использованных источников из 122 наименований.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении кратко рассмотрены задачи судовождения и роль лагов в решении этих задач в комплексе с другими техническими средствами навигации. Обоснована актуальность и сформулирована цель работы, дано краткое изложение результатов работы.

В первой главе произведен анализ способов измерения скорости судна с использованием прямых методов оценок корреляционных функций и их некоторых технических реализаций.

Выявлено четыре корреляционных способа измерения скорости судна:

автокорреляционный, позволяющий измерить модуль полной скорости, использовать который автономно практически невозможно; взаимно корреляционный, позволяющий измерить так называемую кажущуюся (индицируемую) скорость; взаимно автокорреляционные, позволяющие измерять модуль полной скорости и продольную (курсовую) скорость.

Рассмотрены аналитические зависимости этих способов измерения скорости. Показан существенный недостаток алгоритмов работы этих способов — необходимо выполнять математическую операцию умножения амплитуд двух сигналов, что представляет определенные схемотехнические и программные трудности.

Проведен обзор литературных источников по использованию функций средних модулей разностей для целей измерения скорости судна; способам построения корреляционных лагов, в частности, по информационно-физическим моделям эхо-сигналов и структурам вычислительных устройств лагов; анализу способов моделирования случайных процессов; проведен анализ погрешностей корреляционных лагов и методов их уменьшения.

По результатам проведенных теоретических исследований сделаны выводы, в которых сформулированы научные задачи, требующие решения.

Вторая глава посвящена уточнению информационно-физической модели гидроакустических лагов с ЛБНП с учетом специфики их применения, разработке новых вычислительных устройств лагов, классификации гидроакустических лагов с ЛБНП и оценке погрешностей лагов.

Корреляционный гидроакустический лаг, назначением которого является получение скорости судна, представляет собой достаточно сложную систему. Для понимания роли факторов, влияющих на различные характеристики этой системы, его необходимо представить в виде некоторой информационно-физической модели. Гидроакустический лаг является одной из разновидностей радио- и гидролокационных систем. Однако наиболее близкой к нему по типу является информационно-физическая модель гидролокации. С учетом специфики применения, отличающейся от радиолокационных систем, и принципа

работы корреляционного гидроакустического относительного лага, его функционирование можно представить в виде информационно-физической модели, характеризующей взаимодействие между объектами локации, водной средой, судном, самим лагом и возможными потребителями информации.

На семантическом уровне информационно-физическая модель лага представлена в виде нескольких подсистем: судна с установленным на нем лагом, с основными блоками и источниками полезных и мешающих помех; водной среды и объекта локации с их характеристиками (рисунок 1),

Рисунок 1 — Структурная схема информационно-физической модели корреляционного лага

Общую характеристику подсистем и входящих в них вектор-функций с уравнениями их преобразований можно представить в следующем виде:

1. Физические характеристики излучающего преобразователя 77(сги) в

акустйческие характеристики водной среды В{<р) с учетом влияния физических характеристик источников помех //(¿) и физических характеристик блока глубины ¿(я):

[П(ам)/й{с\Ё{н)1 (1)

где - оператор преобразования вектор-функции //(<?„) в В{ф) с учетом

й(с) и ё{н)> <х„ — физические характеристики излучающего преобразователя (амплитуда подводимого напряжения, площадь, частота сигнала несущей, чувствительность на излучение); С — физические характеристики источника помех (частота и амплитуда вибрации, частота и амплитуда качки и рыскания, снос

9

судна); Н — физические характеристики подсистемы измерения глубины (время распространения сигнала до грунта и обратно); ф - акустические характеристики водной среды (плотность, температура, соленость, давление, скорость звука в воде).

2. Акустические характеристики водной среды В(ф) в физические характеристики объекта локации о{л):

д{л)=ёов[йШ (2)

где — оператор преобразования вектор-функции В{<р) в о(а); Л — физические характеристики грунта (площадь облучения грунта, характеристики неровностей, плотность грунта).

3. Физические характеристики объекта локации о(я) в акустические характеристики водной средыЛ(^):

в{ф)=вво [о{Х)], (3)

где дво ~ оператор преобразования вектор-функции о(л) в В{<р).

4. Акустические характеристики водной среды В{ф) в физические характеристики приемных преобразователей, в количестве от одного до п, П{ах с

учетом влияния физических характеристик блока источника помех й{с) и физических характеристик блока глубины ь{Й):

л«»)=ёш [В(ФУЙ{С),Ё{Н)], (4)

где — оператор преобразования вектор-функции В{ф) в /7(сг, с учетом

#(с) и б(Й); д~1г1 — физические характеристики преобразователей, работающих на прием (чувствительность преобразователей на прием, их площадь, часг тота сигнала несущей, полосы пропускания фильтров усилителей, коэффициенты передачи, способ получения огибающей, гашение нуля, АРУ, ВАРУ).

5. Физические характеристики блока преобразователей #(<т, „) в физи-

ческие характеристики блока квантования А'(/у):

к{Р})=вкп1Ц^..п)1 (5)

где 9кц — оператор преобразования вектор-функции Л(<х, „) в Ру -

физические характеристики квантователя (количество уровней квантования j = 2^*^^N, где N — максимальное число уровней квантования).

6. Физические характеристики блока квантования к{Pj) в физические

характеристики блока определения глубины

(6)

где вцк — оператор преобразования вектор-функции в ¿>(//), причем

как правило, равно двум.

7. Физические характеристики блока глубины ¿(н) в физические характеристики блока преобразователя (управляющий сигнал поступает с блока глубины на преобразователь:

П(ди) = вПБ{Б{н)1 (7)

где Опе -оператор преобразования вектор-функции />(//) в 77((хи).

8. Физические характеристики блока квантования в физические характеристики корреляторов К{?}):

(8)

где - оператор преобразования вектор-функции ) в г, - фи-

зические характеристики корреляторов (время задержки — То, Г/, г?).

9. Физические характеристики корреляторов Я(т/) в физические характе-рйстики блока индикации скоростей ♦

Щ)=0уК[П{^)1 (9)

Где ёуя - оператор преобразований вектор-функции в У(У,)-

10. Физические характеристики блока глубины ¿{й) в физические характеристики блока индикации глубины :

?(#,)= [¿(я)], (10)

где ёуБ — оператор преобразования вектор-функции б{н) в .

На основе составленной информационно-физической мод ел р корреляционного лага на семантическом уровне и описанной с помощью уравнений можно выделить основные процессы, которые происходят при его функционировании. В рамках предложенной модели в диссертации произведена частичная декомпозиция уравнений (1) - (5), (8) и (9) на алгоритмическом уровне.

Одним из косвенных методов определения нормированных корреляционных функций является метод функций среднего модуля разности (СМР) исследуемых процессов, алгоритм которого описывается уравнением:

G^r) = M[\X(t)-X{t + r)l (11)

где М - знак операции математического ожидания, X(t) rt X(t+r) — амплитуды случайных процессов в моменты времени t и t+ т, т— корреляционная задержка. В корреляционных лагах, где каналы усиления и преобразорания эхо-сигналов идентичны и предполагается, что величины амплитуд огибающих имеют гаус-совское распределение вероятностей, выражения для среднего модуля авторазности и среднего модуля взаимной разности G (т) амплитуд огибающих имеют соответственно вид

= (12)

GJr) = ~^l-Pxy(r)t (13)

где ах — среднее квадратическое отклонение амплитуд процесса, я^Дт),

- нормированные функции автокорреляции и взаимной корреляции соответственно.

В результате исследований, проведенных А. В. Артемьевым и В. В, За-

вьяловым, предложены новые методы использования функций средних модулей разностей для измерения величин составляющих вектора скорости судна.

При цифровых методах обработки эхо-сигналов выражения для функций средних модулей авторазностей первого и второго каналов будут соответственно иметь вид:

п +1 „.о

<зп(т)=—л-г • Е \по - п*+*о|. <15)

и + 1

Аналогично можно записать выражение для функции средних модулей взаимных разностей

о^т)=-Ц.. ¿Но - Д'+■ (16)

« + 1 п=0

Разработаны структурные схемы вычислительных устройств лагов на основе использования функций средних модулей разностей амплитуд эхо-сигналов, которые предстарлены на рисунке 2.

Управляющий сигнал на входе системы слежения (сигнал ошибки) и(т0) для СМВРИ Г АЛ описывается следующим выражением:

и(т0) = М[\ХЦ + г0 + Дг)-Г(/ + гти)|-|АЧ' + т0 -Дг)-Г(/ + гги)|], (17) где и(т0) - управляющий сигнал на входе системы слежения (сигнал ошибки).

Управляющий сигнал для способа измерения модуля полной скорости по среднему модулю взаимно авторазностей (СМВАРМ) можно представить в виде

£/(г,) = М [\Х(0 - Х(/ + г,)| - \Х(1 + г,)-Г(г + гтм )|]. (18)

Управляющий сигнал для способа измерения курсовой скорости по СМВАРК запишется в виде

Щтг ) = М [|А'(0 - Х(г + т2 )| - \Х({ + г2)-У(' + )|]. (19)

Анализ схемы позволяет сделать вывод, что составляющие части вычислительных устройств одинаковы для любого способа измерения скорости, ме-

няются только межблочные связи. Это удобно при разработке алгоритмов, программного обеспечения и изготовлении лагов, работающих по функциям средних модулей разностей эхо-сигналов.

Х(1) — огибающая эхосигнала первого канала; - огибающая эхосигнала второго кана-

ла; БРЗ(Н>, БРЗ(п) - блоки регулируемой задержки; ВУ1, ВУ2, ВУЗ - вычитающие устройства; УВМ1, УВМ2 — устройства выделения модуля; ФНЧ — фильтр низкой частоты; ЭР -экстремальный регулятор, СМВРИ - измерение кажущейся (индицируемой скорости), СМВАРМ - измерение модуля полной скорости, СМВАРК - измерение продоль-ной(курсовой) скорости

Рисунок 2 - Функциональная схема лага, работающего нэ основе использования функций средних модулей разностей амплитуд эхо-сигналов

В диссертационных исследованиях, исходя из многообразия способов измерения скоростей с использованием линейной базы направленных приемников и их технических реализаций» была существенно доработана и расширена классификационная таблица корреляционных лагов. Переработаны уровни с первого по третий, существенно дополнен шестой уровень. Предложенная схема классификации имеет шесть уровней и произведена по виду локации, количеству приемных гидроакустических преобразователей в антенной системе и виду ориентации их характеристик направленности; режимам излучения, видам модуляции излучаемого сигнала и способам выделения огибающей эхо-сигналов; количеству и видам комбинаций обработки огибающих эхо-сигналов для измерения составляющих вектора скорости судна; по виду основной функции и способам измерения скорости (прямые ц косвенные способы оценки корреляцион-

ных функций, интерполяционные); способам определения положения экстремума корреляционной функции и количеству моделей объекта регулирования в вычислительных устройствах; способам получения выборок отсчетов, видам задержки по времени в моделях и методам вывода измерителей в область экстремума при больших начальны* отклонениях. Каждый новый уровень в общем случае является продолжением отдельных выходов предыдущего уровня. В разработанной классификации систематизированы данные о лагах, которые позволяют синтезировать на нижнем уровне более 10000 типов лагов с линейной базой направленных приемников, при описании которых используется единая терминология.

В диссертационной работе показано, что время корреляции амплитуд огибающих эхосигналов и среднее квадратическое значение помехи на входе системы слежения для прямых и косвенных оценок корреляционных функций примерно одинаковы. Однако крутизна функций в точках слежения различна. Получены выражения для качественной и количественной оценки величин флюктуационных погрешностей при использовании прямых и косвенных оценок корреляционных функций для измерения скорости методом сравнения крутизны функций в точках слежения для заданной амплитуды функций, которые имеют вид

01Х (г) = • VI - ехр(-аК V ) , (20)

^ (г) = - • VI - ехр {-а • [Х20 (зт(С))2 + (Х0 сов(С) ~Ут)2]}, (21)

где а = 2жА2э/)?; А* — эквивалентная ширина характеристики Направленности антенной системы; X — длина волны излучаемых колебаний; V - скорость движения судна; т — корреляционная рременная задержка; Хц - половина расстояния между центрами приемных антенн; С - угол сноса судна.

Численное моделирование показало, что величины отношений крутизны авто- и взаимных функций прямых к косвенным (средние модули разностей) методам оценок корреляционных (ОК^т) и ОК^т)) меньше едини ць! практически во всем временном диапазоне точек слежения для заданных условий. Та-

ким образом, флюктуационные погрешности лагов, построенных на использовании функций средних модулей разностей, будут меньше, чем у лагов, построенных с использованием прямых оценок корреляционных функций, почти в 1,5 раза.

Йри измерении скорости судна взаимно автокорреляционными способами измеряется корреляционная задержка, при которой уровни взаимной корреляционной функции при определенном сдвиге и автокорреляционной функции равны. При неравенстве амплитудных характеристик приемных каналов лага (изменении средних квадратических отклонений амплитуд эхо-сигналов а) будет наблюдаться сдвиг фиксируемой корреляционной задержки. Аналитическим путем получены выражения для относительных погрешностей измерения корреляционных задержек соответствующих модулю полной скорости (т/) и продольной (курсовой скорости) (тг) при использований прямых методов измерения корреляционных функций (г*) и косвенных (средние модули разностей) (тс) соответственно:

<?г*[%] =

~&(Ту • 100%

(22)

2 > ^ • [¿«(сг^/о-,) + аХ0] х ау * V • г,

х

2т, 'V* ¡-а-ЬН

2*1

(23)

х

2стк.ехр(-оХ02)-2<т,

2сгхо-у-ехр(~аХ^)

-Асгу * 100%

(24)

дсг-100%

_х_I__(25)

2 ■ а\ • а • V2 • г2с • ехр(-а • К2 • (г2е)2) ^

Путем численного моделирования получены соответствующие корреляционные задержки при величине дисперсии сигналов второго канала сту = 0,9: г/ = 0,00281 с, т/с = 0,002467 с, х2к = 0,00151 с, т/ = 0,001283 с. Погрешности измерения скорости при этом составили: дт* = -6,9 % (по выражению (22) --7,2 %), = +4,6 % (по выражению (23) - +7,2 %), ¿г/ = -15,3 % (по выражению (24) - -14,4 %), <5т/ = +1,9 % (по выражению (25) - +2,7 %).

На основании проведенных теоретических исследований сделан вывод, что не идентичность амплитудных характеристик приемных каналов наименьшим образом влияет на погрешности измерения продольной скорости судна при обработке эхо-сигналов по оценкам функций средних модулей разностей.

Во второй главе также проведены теоретические исследования по оценке влияния аддитивных помех на погрешности лага; выполнены оценки погрешностей цифрового полярного коррелятора, для минимизации и стабилизации погрешностей которого в диапазоне измеряемых скоростей судна предложена схема построения логического множительного устройства, причем количество разрядов регистра сдвига «модели» необходимо выбирать равное: и =2, 6, 10, 14, 18.

Предложен метод и разработана структурная схема стабилизации ширины функции взаимной корреляций и, как следствие, флюктуационных погрешностей лага при изменяющихся характеристиках отражающей поверхности, которая изображена на рисунке 3. В цепи амплитуд эхо-сигналов между центрирующими фильтрами и входами коррелятора включаются управляемые фильтры нижних частот (УФНЧ-1 и УФНЧ-2). Источник опорного напряжения 1/оп выдает сигнал постоянного тока с амплитудой, равной величине функции взаимной корреляции при нулевом временном сдвиге, которая определяется исходя из характеристик отражающей поверхности. На выходе первого интегратора, который может представлять собой обычный фильтр нижних частот, получаем величину оценки функции взаимной корреляции амплитуд эхо-сигналов при

нулевом временном сдвиге. На вход второго интегратора подается разность напряжений между амплитудой опорного сигнала и амплитудой текущего значения оценки величины функции взаимной корреляции амплитуд эхо-сигналов при нулевом временном сдвиге. После интегрирования разностный сигнал поступает на управляющие входы У&НЧ. На информационные входы УФНЧ по-г ступают амплитуды огйбающИх эхосигналов с выходов приемников. Процесс управления будет длиться до исчезновения рассогласования.

Преимущество достигается за счет того, что система автоматически следит и корректирует ширину взаимной корреляционной функции амплитуд огибающих эхо-сигналов при нулевом временном сдвиге, что приводит к стабилизации ширины авто- й взаимной корреляционной функций амплитуд эхо-сигналов.

Такое построение корреляционного лага приведет к инвариантности флюктуационных погрешностей по отношению к изменению характеристик отражающей поверхности.

В третьей главе произведено имитационное моделирование разработанных типов вычислительных устройств корреляционного лага с целью доказательства правильности проведенных теоретических исследований.

Для имитационного моделирования были сформированы два случайных процесса, каждый из которых содержит по три случайных процесса длительностью 10 секунд и различной шириной корреляционной функции, зависящей от

характеристик грунта. Статистические характеристики процессов обоснованы и соответствуют характеристикам корреляционного лага Однако ве-

личина частоты несущих колебаний выбрана нйже = 2,5 МГц) длй увеличения расстояния до рабочего слоя водной среды.

В пакете прикладных программ Ма1ЬЬаЬ был^ синтезированы функциональные схемы вычислительных устройств лагов для измерения продольной (курсовой) скорости судна с традиционными корреляторами, а также на основе использования функций средних модулей разностей.

Анализ результатов моделирования позволил сделать вывод о работоспособности обеих синтезированных моделей, а также о том, что дисперсия измеренной задержки сигналов у модели для измерения продольной скорости с использованием функций средних модулей разностей меньше. Дисперсии величины измеренной задержки сигналов в установившемся режиме при измерении продольной скорости судна с использованием прямых методов оценки корреляционных функций еР[т2] ~ 3-Ю'10 с2, а при использовании функций средних модулей разностей -£>7^7 ~ 0,М0'10 с2. Средние квадратические (флюктуа* ционные) относительные погрешности измерения скорости (V = 5,2 м/с) составляют соответственно: %, ЬУ* ~ 0,51 %. Результаты моделирования о достаточной степенью сходимости подтвердили ранее сделанные теоретические выводы, полученные в главе 2.

Для моделирования работы схемы стабилизации флюктуационных погрешностей были использованы сформированные случайные процессы Заданный уровень стабилизации рху(0) = 0,3. Уровень нормированной взаимной корреляционной функции при нулевом временной сдвиге и при заданных характеристиках грунта изменяется от 0,08 до 0,304. Флюктуационные погрешности лагов при таких условиях могут изменяться более чем в 2 раза. Результаты моделирования показаны на рисунке 3. Величина относительной средней квадра-тической погрешности измерения заданной корреляционной задержки при включенной схеме фильтрации уменьшилась с 0,42 % до 0,28 % и остается достаточно стабильной.

Рисунок 3 — График изменения уровня функции взаимной корреляции при нулевом временном сдвиге на выходе схемы стабилизации

Результаты моделирования показали, что предложенные методика постановки эксперимента и схема стабилизации уровня взаимно^ корреляционной функции при нулевом временном сдвиге, а следовательно, и флюктуационных погрешностей лагов с линейной базой направленных приемников, работоспособны и гЛогут найтй применение в новых разработках.

Рисунок 4 - Графики переходных процессов измерения модуля полной (1,2) и продольной скоростей (3, 4) с использованием прямых методов оценок корреляционных функций (1, 3) и функций средних модулей разностей (2, 4)

Функционирование схем лагов с неидентичными амплитудными характеристиками каналов лагов моделировалось при уменьшении амплитуд второго канала Ц^ 10%. Переходные процессы вычислительных устройств лагов представлены на рисунке 4. Результаты моделирования показали достаточно хорошую сходимость полученных величин погрешностей и погрешностей, рассчитанных по выражениям (22)-(25). Расхождение в величинах погрешностей от 0 % до 30%.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В диссертационной работе, на основании выполненных исследований, получены следующие основные научные результаты и выводы:

1. В результате уточнения информационно-физической модели лага, на основе составленной и описанной с помощью уравнений семантической схемы корреляционного лага, выделены основные процессы, которые происходят при работе корреляционного лага с учетом условий эксплуатации.

2. Разработаны структурные схемы новых вычислительных устройств лагов на основе использования функций средних модулей разностей для измерений модуля, курсовой и измеренной (индицируемой) скоростей.

3. Уточнена классификационная таблица лагов с включением в нее других схем построения вычислительных устройств измерителей скорости с линейной базой направленных приемников, которая приводит в единую систему терминологию в этой области научных исследований и позволяет синтезировать более 10000 типов лагов для различных условий эксплуатации.

4. Получены математические выражения для оценки величин флкжтуаци-ойных погрешностей при использовании прямых и косвенны* оценок корреляционных функций для измерения 9корости методом сравнения крутизны корреляционных функций в точках слежения для заданной амплитуды функций.

5. Получены математические зависимости для оценки влияния помех на входах коррейятора й неидентичности амплитудных характеристик приемных каналов лага на погрешности измерения составляющих вектрра скорости судна.

6. Теоретически доказано и подтверждено экспериментальным путем, что флюктуационные погрешности и влияние неидентичности амплитудных характеристик приемных каналов на погрешности измерения скорости существенно меньше (от 1,5 до 5 раз) у лагов, построенных на основе использования функций средних модулей разностей амплитуд эхо-сигналов.

7. Разработана структурная схема лага с компенсацией влияния изменения характеристик отражающей поверхности на флюктуационную погрешность измерения скорости судна.

8. Имитационное моделирование работы гидроакустического относительного лага на основе использования функций средних модулей разностей амплитуд огибающих эхо-сигналов в различных условиях подтвердили правильность выводов и рекомендаций, полученных теоретическим путем.

Основные положения диссертации опубликованы в следующих работах:

1. Завьялов, В. В. Варианты построения вычислительных устройств измерителей скорости по среднему модулю разностей [Текст] / В. В. Завьялов, А. В. Артемьев, В. В. Воробьев // Междунар. науч.-техн. конф. "Безопасность на море. 1Цуч1 (О—'технические проблемы и человеческий фактор". — Владивосток : Морск. гос. унив. - 2002 С. 40-44.

2. Воробьев, В. В. Анализ некоторых проблем создания гидроакустического корреляционного относительного лага [Текст] / В. В. Воробьев // Материалы пятой международной научно-практической конференции «Проблемы транспорта Дальнего Востока»: — 1-3 октября 2003 г.— Владивосток : ДВО Российской Академии транспорта.— 2003, — С. 341—346.

3. Артемьев, А. В. Стабилизация погрешностей измерителя скорости с линейной базой направленных приемников [Текст] / А. В. Артемьев, В. В, Воробьев, В, В. Завьялов, А. А. Панченко // Вестн. Морского государственного университета. Серия: Судовождение — Владивосток : Морск. гос. унив. - 2004, вып. 2.-С. 76-80.

4. Завьялов, В. В. Оценка флюктуационных погрешностей лагов, построенных на использовании функций средних модулей разностей [Текст] / В. В. Завьялов, В. В. Воробьев // ВестН. Морского государственного университета. Серия: Судовождение — Владивосток : Морск. гос. унив, — 2004, вып. 2. — С. 81— 83.

5. Воробьев, В. В. Потенциальная точность корреляционного лага [Текст] / В. В. Воробьев, В. В. Завьялов, С. В. Шостак // Вестн. Морского государственного университета. Серия: Судовождение. - Владивосток : Морск. гос. унив. - 2004, вьщ. 2. - С. 85-89.

6. Панченко, А, А. Погрешности цифрового полярного коррелятора [Текст] / А. А. Панченко, В. В. Воробьев // Вестн. Морского государственного университета. Серия: Судовождение - Владивосток : Морск. гос. унив. - 2004, вып. 2.— С. 107—112.

7. Артемьев, А. В. Уточнеййё классификации измерителей скорости с линейной базой направленных приемников [Текст] / А. В. Артемьев, В. В. Воробьев, В. В. Завьялов, А. А. Панченко // Проблемы транспорта Дальнего Востока. Материалы шрстой международной Научно-практической конференции.^

5-7 октября 2005 г. Владивосток : ДВО Российской Академии транспорта. -2005.-С. 93-95.

8. Воробьев, В. В. Моделирование функционирования измерителей Скорости с линейной базой направленных приемников [Текст] / В, В. Воробьев, В.

B. Завьялов // Вестн. Морского государственного университета. Серия: Судовождение. - Владивосток : Морск. гос. унив. — 2005, вып. 9. - С, 14-20.

9. Воробьев, В. В. Моделирование функционирования схемы стабилизации флюктуационных погрешностей корреляционного лага [Текст] / В. В, Воробьев, В. В. Завьялов // Вестн. Морского государственного университета. Серия: Судовождение. - Владивосток : Морск. гос. унив. - 2005, вып. 9. -

C. 21-25.

Работы, опубликованные в изданиях, рекомендованных ВАК РФ

10. Воробьев, В. В. Информационно-физическая модель корреляционного лага [Текст] / В. В. Воробьев, В. В. Завьялов // Транспортное дело России. М.: Морские вести России, 2006, - Спецвыпуск № б, - С Л 8-21 .

11. Воробьев, В. В. Погрешности корреляционного jjara с обработкой сигналов по функциям средних модулей разностей [Текст] / В. В, Воробьев, В. В. Завьялов // Транспортное дело России. М. : Морские вести России, 2006. - Спецвыпуск № 6. — С. 30-33,

Личный вклад автора.

Работа [2] выполнена автором лично. В работах [I, 3] автор участвовал в постановке задач, разработке алгоритмов и структурных схем. В работах [4, 5, 10, 11] автор участвовал в постановке задач, разработке модели, получении аналитических выражений оценок погрешностей. В работе [7] дополнил классификацию на основе разработанных структурных схем вычислительных устройств лагов. В работах [8, 9] автор участвовал в постановке задач, разработке структурных схем имитационных моделей и их м^елированйи, выпрлнял численные исследования.

Воробьев Всеволод Владимирович МЕТОД УМЕНЬШЕНИЯ ПОГРЕШНОСТЕЙ КОРРЕЛЯЦИОННЫХ ГИДРОАКУСТИЧЕСКИХ ЛАГОВ НА ОСНОВЕ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ФУНКЦИЙ СРЕДНИХ МОДУЛЕЙ РАЗНОСТЕЙ

Автореферат диссертации на соискание ученрй степени кандидата технических наук

Усл. печ, л. 1,5. Уч.-изд. л. 1,0 Тираж 100 экз.

Отпечатано в типографии ИПК МГУ им. адм. Г. И. Невельского 690059, г. Владивосток, ул. Верхнепортовая, 50а

Формат 60 х 84'/1б Заказ № 467

Введение

1 Анализ способов измерения скорости лагами с линейной базой направленных приемников

1.1 Анализ способов измерения скорости судна с использованием прямых методов оценок корреляционных функций

1.2 Анализ способов измерения скорости с использованием функций среднего модуля разностей амплитуд огибающих эхо-сигналов

1.3 Анализ способов' построения корреляционных лагов

1.3.1 Анализ информационно-физических моделей эхосигналов корреляционных лагов

1.3.2 Анализ структур вычислительных устройств корреляционных лагов

1.3.3 Анализ способов моделирования случайных процессов

1.4 Анализ оценок флюктуационных погрешностей корреляционных способов измерения скорости судна

1.5 Анализ влияния характеристик отражающей поверхности на погрешности корреляционного лага

1.6 Систематизация погрешностей корреляционных гидроакустических лагов и методов их уменьшения

1.6.1 Систематизация погрешностей корреляционных гидроакустических лагов

1.6.2 Систематизация методов уменьшения погрешностей лагов

1.7 Выводы по первой главе

2 Разработка гидроакустических лагов с линейной базой направленных приемников 2.1 Уточнение информационно-физической модели корреляционного лага

2.1.1 Уточнение информационно-физической семантической 63 модели корреляционного лага

2.1.2 Декомпозиция семантической модели

2.2 Разработка вычислительных устройств лагов на основе использования функций средних модулей разностей амплитуд огибающих эхо-сигналов

2.3 Уточнение классификации гидроакустических измерителей скорости с линейной базой направленных приемников

2.4 Оценка погрешностей корреляционных лагов, построенных на основе использования функций средних модулей разностей

2.4.1 Оценка влияния аддитивных помех на погрешность лага

2.4.2 Оценка флюктуационных погрешностей лагов

2.4.3 Погрешности корреляционного лага вследствие неидентичности амплитудных характеристик приемных каналов

2.5 Погрешности цифрового полярного коррелятора

2.6 Разработка схемы стабилизации флюктуационных погрешностей при изменении характеристик отражающей поверхности

2.7 Выводы по второй главе 108 3 Результаты моделирования работы корреляционного

3.1 Моделирование эхо-сигналов гидроакустического относительного лага

3.1.1 Экспериментальные исследования статистических характеристик эхо-сигналов лага "SAL-R1"

3.1.2 Машинное моделирование амплитуд эхо-сигналов лага

3.2 Имитационное моделирование измерителей скорости с линейной базой направленных приемников

3.3 Имитационное моделирование схемы стабилизации флюктуационных погрешностей корреляционного лага

3.4 Имитационное моделирование вычислительных устройств лагов при не идентичности амплитудных характеристик приемных каналов

3.5 Выводы по третьей главе 135 Заключение 136 Список использованных источников 138 Приложение

Одной из важнейших задач судовождения была и остается задача автономного определения путевой скорости и угла сноса судна. В настоящее время эта задача успешно решается различными техническими средствами судовождения.

Рост тоннажа, скоростей, количества транспортных и промысловых судов привели к увеличению интенсивности судоходства. В связи с этим возросли требования к технико-эксплуатационным характеристикам лагов, информация от которых, совместно с данными от приборов курсо-указания, позволяет вести непрерывное и, притом, автономное счисление, а также используется для исключения методических погрешностей других технических средств навигации (ТСН): гирокурсоуказателей радиолокационных станций навигации и систем автоматической радиолокационной прокладки расхождения судов, спутниковых и радионавигационных систем, инерциальных и перспективных батиметрических навигационных систем.

Специалисты в области судовождения уделяют большое внимание вопросам практического использования лагов (способам измерения абсолютной и относительной скоростей, определению и учету поправок лагов, методам расчета методических и инструментальных погрешностей лагов, а также их компенсации, минимизации и учету во время плавания).

За последнее десятилетие на мировом флоте изменилась ситуация с возможностью определения и коррекции элементов движения судна. Выход на эксплуатационный режим глобальных высокоточных спутниковых навигационных систем (СНС) отодвинул на второй план традиционные приборы определения элементов движения судна: гирокомпас и лаг. Действительно, современные приемоиндикаторы СНС «ГЛОНАСС-НАВСТАР» позволяют измерять малые скорости до нескольких миллиметров в секунду и ускорения порядка 0,1 мм/с2 при точности определе5 ния координат судна Юм. Некоторые отечественные приверженцы радио и спутниковых навигационных систем говорят о том, что в недалеком будущем лаг как техническое средство навигации вообще не будет устанавливаться на судне, и что вполне достаточно индукционного лага, который по классификации относится к лагам средней точности [56].

При плавании судна по счислению наиболее приемлемо использование абсолютного лага. Однако существует большой ряд задач, когда необходимо знание относительной скорости судна или относительной и абсолютной вместе (адаптивные авторулевые, радиолокационные станции, системы автоматической радиолокационной прокладки, гирокурсо-указатели и др.).

Исходя из опыта эксплуатации индукционных лагов на транспортных судах, следует отметить, что их погрешности непостоянны во времени вследствие обрастания корпуса судна, изменения его посадки и, как следствие, изменения толщины и других характеристик пограничного слоя под корпусом судна в районе установки индукционного преобразователя. Через 0,5-г1 год после очередного докования судна уменьшение показаний лаговой скорости может достигать 30% и более. В результате этого скорость судна на большинстве судов в настоящее время вырабатывается, как правило, в основном по данным приемоиндикаторов СНС и РНС, причем только относительно грунта [74].

В настоящее время гидроакустическими лагами (ГАЛ) оснащено достаточно много судов. Имеется достаточно большое количество моделей относительных ГАЛ, которые могут устанавливаться на суда практически любого водоизмещения. В основном это ГАЛ, работающие на эффекте Доплера (ДГАЛ) [3, 27, 43, 47]. Теоретические вопросы принципа работы, погрешностей, способов построения, аппаратурных реализаций и использования ДГАЛ достаточно хорошо изучены, и их развитие идет в основном по пути технического совершенствования по преодолению ряда трудностей методического и технического характера.

Теоретические и экспериментальные исследования, проводимые с целью дальнейшего совершенствования и развития аппаратуры автономной навигации, привели, по мнению отечественных и зарубежных специалистов, к разработке достаточно перспективных измерителей скорости с линейной базой направленных приемников (ЛБНП), к которым относятся корреляционные измерители скорости (КИС). Одним из первых термин «линейная база направленных приемников (вибраторов)» ввел отечественный ученый Блинов И. А. [23]. ГАЛ, построенными на этом способе измерения скорости (СИС), являются корреляционные гидроакустические лаги (KTAJI). Эти лаги имеют хорошие перспективы в эксплуатации благодаря их полной автономности, простоте, высокой точности и способности работать в достаточно сложных гидрометеорологических условиях.

Принцип работы этих лагов основан на корреляционных способах обработки огибающих эхо-сигналов (ОЭС) и начал интенсивно исследоваться в середине 1970-х годов [3, 7-16, 19, 22, 25-27, 30-33, 37, 38, 48, 73, 76]. В теоретическом и техническом плане эти лаги еще достаточно не изучены, научные публикации имеют разрозненный характер, отсутствуют достаточно полные теоретические и экспериментальные исследования именно гидроакустических относительных лагов.

Гидроакустические лаги с линейной базой направленных приемников имеют ряд преимуществ перед традиционными доплеровскими ГАЛ. Такие как: независимость показаний скорости судна от скорости распространения звука в водной среде и наклонах грунта, большая устойчивость работы при качке судна и наклоне грунта, установка гидроакустических антенн в клинкеты диаметром от 32 мм до 300 мм при различной рабочей глубине, достаточно малая мертвая зона по рабочей глубине [99].

АКТУАЛЬНОСТЬ ТЕМЫ. Опубликованные в 1970-2004 годах работы отечественных и зарубежных ученых [1-3, 7-17, 19, 25-27, 30-33, 38, 48, 76, 78, 81, 82, 87, 88, 94, 99,103,104-121] по корреляционным экстремальным системам (КЭС), корреляционным лагам (КЛ) позволяют сделать вывод о нескольких СИС и конструктивных реализаций этих способов.

Если авиационные КИС достаточно хорошо описаны в литературе: основополагающая монография Боркус М. К. и Черного А. Е. [25] и последующие работы на ее основе [3, 27], то о ГА Л таких типов в научно-технической литературе сведений не достаточно. Несмотря на перспективы упомянутого способа, некоторым теоретическим вопросам, в частности методам уменьшения погрешностей измерения составляющих вектора скорости, на сегодняшний день не уделено должного внимания.

При современном уровне микроэлектроники и схемотехники габаритные размеры блоков лага и стоимость комплекта при одинаковой рабочей глубине под килем и количеством измеряемых составляющих вектора скорости судна будут примерно одинаковы. Таким образом, создание конкурентно-способного корреляционного лага может быть осуществлено в основном только путем уменьшения его погрешностей.

Работа по созданию лагов начинается с разработки информационно-физических моделей процесса измерений, выбора алгоритмов работы, разработки структурных схем, оценки погрешностей измерения и поиск возможных путей их снижения. Этот этап происходит на семантическом, морфологическом и алгоритмическом уровне информационно-физических моделей [96].

Модели корреляционных лагов, опубликованные в работах [25, 27], а также модель эхо-сигналов, приведенная в работе [61], не учитывают специфику области применения вышеупомянутых СИС на морских и речных судах в режиме измерения относительной скорости, которая заключается в том, что сигналы распространяются в гидросреде, где они подвержены существенному влиянию затухания, рассеяния, реверберации и других факторов. Причем эхо-сигналы, в силу влияния рассеяния и реверберации, являются носителями полезной информации.

Использование КСИС ограничено применением оценок только действительных корреляционных функций (КФ) [3, 15, 25, 51, 76, 88]. Опубликованы работы по применению функций средних модулей разностей (СМР) огибающих эхо-сигналов (ОЭС) для оценки корреляционных функций с целью вычисления скорости судна [63]. При такой обработке ОЭС вместо операции умножения используется операция вычитания, что может повысить эффективность ГАЛ с ЛБНП за счет упрощения технической реализации их вычислительных устройств. Однако отсутствуют сведения о структурных схемах вычислительных устройств" лагов, построенных для работы по этому методу, и их погрешностей.

При работе корреляционного лага в реальных условиях, на входах его вычислительного устройства кроме полезных сигналов всегда будут присутствовать помехи. Отношение сигнал/шум будет непостоянным вследствие изменения расстояния до отражающей поверхности и изменения ее отражательных характеристик. Кроме того, неравномерность амплитудных характеристик приемных каналов может влиять на погрешность измерения скорости. Возникает необходимость оценки влияния этих факторов на погрешность лага и поиска путей их уменьшения.

Классификация и определения, изложенные в работах [51, 57, 58], позволяют синтезировать около 1 ООО моделей КГАЛ, но требует уточнения по вариантам построения измерителей скорости построенных на косвенных методах оценки корреляционных функций. В частности, с использованием функций средних модулей разностей, которые предложены в работах [45, 48, 63, 65], а также применения широтно-импульсной модуляции сигналов [46] для упрощения построения корреляторов и вариантов построения экстремальных регуляторов. Эти недостатки затрудняют более эффективную работу над измерителями скорости с ЛБНП.

При натурном моделировании очень дорогостоящими являются этапы морских испытаний. Сократить их стоимость можно, если создать имитаторы отраженных сигналов, которые в максимальной мере соответствуют реальным сигналам, отраженным от различных поверхностей (морская и земная поверхности, дно различных водоемов). Такие имитаторы могут быть созданы в виде отдельных устройств или прикладных программ для ЭВМ. Современные пакеты прикладных программ позволяют производить машинное моделирование достаточно сложных электронных устройств, входными сигналами которых могут быть смоделированные амплитуды ОЭС. В этой связи, возникают следующие научные задачи: а) необходимо проанализировать характеристики отражающих поверхностей, в частности, степень неровности; б) произвести анализ выражений для корреляционных функций отраженных сигналов при различных характерах отражающих поверхностей, в) обосновать статистические характеристики эхо-сигналов от турбулентного потока воды под днищем судна.

В работе [50] рассматривается проблема влияния характеристик отражающей поверхности на флюктуационную погрешность корреляционного лага. Делаются предположения о необходимости введения в низкочастотную часть приемного тракта управляемых фильтров. Однако отсутствуют сведения о реальных структурных схемах таких приемных трактов и их характеристиках.

В открытой печати не найдено сведений о влиянии неидентичности амплитудных характеристик на погрешности взаимно автокорреляционных способов измерения модуля полной и продольной скоростей судна. В этой связи возникает научная задача исследования этого вопроса.

ЦЕЛЬ ДИССЕРТАЦИОННОЙ РАБОТЫ. Совершенствование корреляционных лагов с целью уменьшения погрешностей на основе и использования функций средних модулей разностей амплитуд эхо-сигналов.

ОБЪЕКТОМ ИССЛЕДОВАНИЯ являются методы и средства навигации и судовождения, в частности гидроакустические лаги. ПРЕДМЕТОМ ИССЛЕДОВАНИЯ - методы уменьшения погрешностей корреляционных гидроакустических лагов на основе использования функций средних модулей разностей амплитуд эхо-сигналов.

Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие научные задачи:

- уточнить информационно-физическую модель лага с учетом условий эксплуатации;

- разработать структурные схемы вычислительных устройств лагов с использованием функций средних модулей разностей для измерений модуля, курсовой и измеренной скорости;

- уточнить классификационную таблицу КГ АЛ с включением в нее других схем построения вычислительных устройств измерителей скорости с ЛБНП.

- получить выражения для флюктуационных погрешностей лагов с использованием функций средних модулей разностей для разработанных схем построения вычислительных устройств;

- произвести оценку влияния помех на входах коррелятора;

- оценить влияние неидентичности амплитудных характеристик приемных каналов лага на погрешности измерения составляющих вектора скорости судна;

- разработать метод и структурную схему лага с компенсацией влияния изменения характеристик отражающей поверхности на флюк-туационную погрешность;

- провести машинное моделирование работы гидроакустического относительного лага с использованием функций средних модулей разностей амплитуд огибающих эхо-сигналов в различных условиях. ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ, ВЫНОСИМЫЕ НА ЗАЩИТУ:

1. Уточненная информационно-физическая модель лага с учетом специфики его применения.

2. Новые типы вычислительных устройств гидроакустических относительных лагов.

3. Методы уменьшения погрешностей измерения составляющих вектора скорости гидроакустическими корреляционными лагами.

СОСТОЯНИЕ ИССЛЕДУЕМОГО ВОПРОСА.

В настоящее время ведутся интенсивные работы, направленные на создание новых измерителей скорости, обладающих повышенной эксплуатационной надежностью, точностью показаний, ремонтнопригодно-стью и достаточной эффективностью применения [3, 99, 121]. На современном этапе ГАЛ с ЛБНП с хорошими технико-эксплуатационными характеристиками производит только шведская фирма "Consilium Marine" (ряд унифицированных лагов SAL).

Фирмой "Дженерал Электрик" (США) создан лаг "Quo Vadis" , и этой же фирмой совместно с фирмой "Магнавокс" (США) создан новый гидроакустический корреляционный лаг «МХ-810», не требующий управления оператором [3], фирмой "EDO Carporation" разработан корреляционный лаг, совмещенный с доплеровским лагом с единым модулем антенной системы [122]. Таким образом, ведущие зарубежные фирмы, производящие современные приемоиндикаторы радио и спутниковых навигационных систем, продолжают разработки и производство автономных датчиков навигационной информации. В Российской Федерации подобные лаги не производились и не производятся.

Одновременно обозначилась тенденция к разработке автономных измерителей скорости с ЛБНП специализированных типов для решения задач другими видами транспорта (авиационного, железнодорожного, автомобильного) [3, 30-33].

Наметившееся отставание в области разработки и производства автономных технических средств навигации (лагов, эхолотов) может привести к зависимости страны от зарубежных фирм разработчиков и производителей такой аппаратуры [56].

МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ. При решении поставленных научных задач использовались методы теории гидроакустики, корреляционного и спектрального анализа случайных процессов, имитационного моделирования и натурного эксперимента, положений теории автоматического управления.

НАУЧНАЯ НОВИЗНА. Новизна работы заключается в применении нетрадиционных методов обработки эхо-сигналов для разработки высокоэффективного гидроакустического лага с уменьшенными погрешностями и его стендовых испытаний, в том числе:

- уточнена информационно-физическая модель лага с учетом специфики его применения;

- разработаны новые типы вычислительных устройств лагов с

ЛБНП;

- уточнена классификация лагов с ЛБНП;

- получены сравнительные выражения для флюктуационных погрешностей лагов построенных с использованием функций средних модулей эхо-сигналов;

- получены выражения для оценки влияния неидентичности амплитудных характеристик приемных каналов на погрешности измерения

1 скорости корреляционными способами;

- разработан метод и структурная схема устройства для стабилизации флюктуационных погрешностей лага при изменяющихся характеристиках отражающей поверхности.

ДОСТОВЕРНОСТЬ РЕЗУЛЬТАТОВ обусловлена совпадением результатов теоретических исследований с данными машинного моделирования, стендовых и натурных испытаний гидроакустических лагов с ЛБНП в реальных условиях.

ПРАКТИЧЕСКАЯ ЦЕННОСТЬ. Практическая ценность работы заключается в разработке рекомендаций по выбору алгоритмов работы, характеристикам приемно-излучающего тракта, построению вычислительных устройств лагов с ЛБНП с уменьшенными погрешностями. Важным практическим результатом являются, разработка новых типов лагов с ЛБНП

Полученные результаты позволят повысить эффективность технических средств навигации судов по сравнению с существующими системами за счет повышения точности и надежности измерения скорости, ремонтопригодности всей системы в 1,5-2 раза.

Тема связана с НИР и ОКР, проводимых на кафедре "Технические средства судовождения" в ФГОУ ВПО МГУ им. адм. Г. И. Невельского в i соответствии с федеральными целевыми программами: «Мировой океан»

1998-2012 гг.) в рамках задачи создания технологий для освоения ресурсов и пространств Мирового океана, транспортные коммуникации России в Мировом океане; "Модернизация транспортной системы России" (2002-2010 гг.) в рамках задачи "Комплексная информатизация транспорта на основе использования современных телекомммуникационных и навигационных систем", планами НИР ВУЗа в рамках темы "Повышение эффективности технических средств навигации и разработка методов их комплексного использования".

РЕАЛИЗАЦИЯ РЕЗУЛЬТАТОВ РАБОТЫ. Результаты работы непосредственно использованы при выполнении госбюджетных НИР, которые велись на кафедре «Технические средства судовождения» ФГОУ ВПО МГУ имени адмирала Г. И. Невельского.

Выводы и рекомендации, полученные при разработке диссертации, внедрены в процесс обучения курсантов и студентов ФГОУ ВПО МГУ имени адмирала Г. И. Невельского (лекции, курсовое и дипломное проектирование).

АПРОБАЦИЯ РЕЗУЛЬТАТОВ РАБОТЫ. Основные теоретические положения подтверждены экспериментально при машинном моделировании ГАЛ с ЛБНП. При разработке программ для ЭВМ ГАЛ с ЛБНП использованы результаты теоретических исследований, изложенных в диссертационной работе.

Материалы работы были доложены и одобрены на: международной научно-технической конференции "Безопасность на море. Научно-технические проблемы и человеческий фактор" - 2002 г.; пятой международной научно-практической конференции «Проблемы транспорта Дальнего Востока» - 2003 г.; шестой международной научно-практической конференции «Проблемы транспорта Дальнего Востока» -2005 г.

ПУБЛИКАЦИИ. По результатам исследований опубликовано 9 работ, в том числе 1 без соавторства.

СТРУКТУРА И ОБЪЕМ РАБОТЫ. Диссертация представлена на 152 листах машинописного текста и состоит из введения, трех глав, заключения, списка использованных источников и одного приложения. Работа содержит 56 рисунков, 1 таблицу и список использованных источников из 122 наименований.

3.5 Выводы по главе 3

По результатам исследований проведенных в главе три можно сделать следующие выводы:

1. Обоснованы статистические характеристики случайных процессов необходимых для имитационного моделирования. Сходимость статистических характеристик реальных эхо-сигналов и сформированных достаточно хорошая, и сформированные процессы можно использовать для машинного моделирования работы вычислительных устройств лагов.

2. Подтверждено путем имитационного моделирования, что флюктуационные погрешности измерения скорости существенно ниже (до 5 раз) у лагов, построенных на основе использования функций средних модулей разностей амплитуд эхо-сигналов, по сравнению с лагами, использующими алгоритмы прямых оценок корреляционных функций.

3. Предложенные методика постановки эксперимента и схема стабилизации уровня взаимной корреляционной функции при нулевом временном сдвиге, а, следовательно, и флюктуационных погрешностей измерения скорости лагами с линейной базой направленных приемников, работоспособны и могут найти применение в новых разработках.

4. Погрешности при измерении корреляционных задержек и рассчитанных по выражениям, полученным теоретическим путем, для прямых и косвенных оценок корреляционных функций имеют достаточно хорошую сходимость (не более 30%).

6. Результаты имитационного моделирования работы вычислительных устройств лагов при неидентичных амплитудных характеристиках имеют достаточно хорошую сходимость с результатами теоретических исследований.

Основные научные результаты, изложенные в главе, опубликованы в .работах [5, 41, 42, 75].

Заключение

В настоящей диссертационной работе, на основании выполненных исследований, получены следующие основные научные результаты и выводы:

1. В результате уточнения информационно-физической модели лага на основе составленной семантической схемы корреляционного лага и описанной с помощью уравнений можно выделить основные процессы, которые происходят при работе корреляционного лага с учетом условий эксплуатации.

2. Разработаны структурные схемы новых вычислительных устройств лагов на основе использования функций средних модулей разностей для измерений модуля, курсовой и измеренной скоростей.

3. Уточнена классификационная таблица лагов с включением в нее других схем построения вычислительных устройств измерителей скорости с линейной базой направленных приемников, которая приводит в единую систему терминологию в этой области научных исследований и позволяет синтезировать более 10000 типов лагов, для различных условий эксплуатации.

4. Получены новые математические выражения для качественной и количественной оценки величин флюктуационных погрешностей при использовании прямых и косвенных оценок корреляционных функций для измерения скорости методом сравнения крутизны корреляционных функций в точках слежения для заданной амплитуды функций.

5. Получены новые математические зависимости для оценки влияния помех на входах коррелятора и неидентичности амплитудных характеристик приемных каналов лага на погрешности измерения составляющих вектора скорости судна.

6. Теоретически получено и подтверждено экспериментальным путем, что флюктуационные погрешности и влияние неидентичности амплитудных характеристик приемных каналов на погрешности измерения скорости существенно меньше (от 1,5 до 5 раз) у лагов построенных на основе использования функций средних модулей разностей амплитуд эхо-сигналов.

7. Разработана структурная схема лага с компенсацией влияния изменения характеристик отражающей поверхности на флюктуационную погрешность измерения скорости судна.

8. Имитационное моделирование работы гидроакустического относительного лага на основе использования функций средних модулей разностей амплитуд огибающих эхо-сигналов в различных условиях подтвердили правильность выводов и рекомендаций, полученных теоретическим путем.

1. Абрамович, Б. Г. Обеспечение безопасности мореплавания современными гидроакустическими лагами Текст. / Б. Г. Абрамович: учеб. пособие. Владивосток: Изд-во Дальневост. ун-та, 1992. - 88 с.

2. Абрамович, Б. Г. Использование корреляционных лагов для определения параметров движения объекта Текст. / Б. Г. Абрамович, В. В. Завьялов // XXXIII Всесоюз. межвуз. науч.-техн. конф.:. Тез. докл. Т. 1. Ч. 1.- Владивосток, ТОВВМУ, 1990. - С. 80 - 83.

3. Абсолютные и относительные лаги Текст. / К. А. Виноградов, В. Н. Кошкарев, Б. А. Осюхин, А. А. Хребтов: Справочник. Л.: Судостроение, 1990. - 264 с.

4. Акустика океана Текст. / Под ред. Л. М. Бреховских. М.: Наука, 1974. - 696 с.

5. А. с. № 537315 СССР, МКИ3 G01P 9/66, G01P 3/58. Способ определения скорости судна относительно дна. / В. И. Воловов, В. В. Крас-нобородько, Ю. П. Лысанов, В. А. Сечкин (СССР). № 2051138/10 Заяв. 09. 08. 74 Опубл. 30.11. 76, Бюл. № 44 - 4 с.

6. А. с. № 640209 СССР, МКИ3 G01P 5/00. Способ определения скорости судна относительно дна. / В. И. Воловов, В. В. Краснобородько, Ю. П. Лысанов, В. А. Сечкин. (СССР). № 2394219/18-10; Заявл. 02. 08. 76; Опубл. 30. 12. 78, Бюл. № 48. - 4 с.

7. А.с. 714284, СССР, МКИ3 G01P 3/64. Новый способ определения скорости движения объекта/ В.И. Домаркас, В.П. Трюкас и др. (СССР). Опубл. 1980, Бюл.№ 5.

8. А. с. 818278 СССР, МКИ3 G01P 3/64. Корреляционный измеритель скорости / Б. Г. Абрамович, А. А. Панченко и В. В. Завьялов (СССР). -№ 2757236/ 18 10; Заявл. 28. 03. 79.

9. А. с. 907441 СССР, МКИ3 G01P 3/64. Корреляционный измеритель скорости/ Б. Г. Абрамович, А. А. Панченко и В. В. Завьялов (СССР). -№2911701 /18-10; Заявл. 14.04. 80; Опубл. 23. 02. 82, Бюл. №7-6 с.

10. А. с. 907442 СССР, МКИ3 G01P 3/64. Корреляционный измеритель скорости/Б. Г. Абрамович, А. А. Панченко и В. В. Завьялов (СССР).-№ 2952860 / 18- 10; Заявл. 11. 07. 80; Опубл. 23. 02. 82.,Бюл. №7.-8 с.

11. А. с. 1040418 СССР, МКИ3 G01P 3/64, G01С 22/02. Корреляционный измеритель скорости / Б. Г. Абрамович, В. В. Завьялов и А. А. Панченко (СССР). № 3435580/18-10; Заявл. 23. 04. 82; Опубл. 07. 09. 83, Бюл. №33. - 4 с.

12. А. с. 1070482 СССР, МКИ3 G01P 3/64. Корреляционный измеритель скорости / Б. Г. Абрамович, В. В. Завьялов и А. А. Панченко (СССР). -№ 3462115/ 18- 10; Заявл. 24. 05. 82; Опубл. 30. 01. 84, Бюл. № 4.-4 с.

13. А. с. 1101003, СССР, МКИ3 G01P 3/64. Корреляционный измеритель скорости / Б. Г. Абрамович, В. В. Завьялов и А. А. Панченко (СССР.)-№ 3301870/18 10; Заявл. 11. 05. 81. - 6 с.

14. А. с. 1275294 СССР, МКИ3 G01P 3/80. Корреляционный измеритель скорости / Б. Г. Абрамович, В. В. Завьялов, А. А. Панченко и А. В.

15. Артемьев (СССР). -№ 3850586/24-10; Заявл. 29. 12. 84; Опубл. 07. 12. 86, Бюл. № 45. 6 с.

16. Баклицкий, В. К. Корреляционно-экстремальные методы навигации Текст. / В. К. Баклицкий, А. Н. Юрьев. М.: Радио и связь, 1982. -256 с.

17. Белавин, О. В. Основы радионавигации Текст. / О. В. Белавин: Учеб. пособие для вузов. 2-е изд. , перераб. и доп. - М.: Советское радио, 1977.-320 с.

18. Белоглазов, И. Н. Корреляционно-экстремальные системы Текст. / И. Н. Белоглазов, В. П. Тарасенко. М.: Советское радио, 1974. -392 с.

19. Бендат, Дж. Измерение и анализ случайных процессов Текст. / Дж. Бендат, А. Пирсол.; Пер. с англ. Г. В. Матушевского, В. Е. Приваль-ского / Под. ред. И. Н. Коваленко. М.: Мир, 1971. - 408 с.

20. Бендат, Дж. Прикладной анализ случайных данных Текст. / Дж. Бендат, А. Пирсол.; Пер. с англ. -М.: Мир, 1980. 540 с.

21. Березин, С. Корреляционные измерители глубины и скорости Текст. / С. Березин, О. Каратаев // Морской сборник. JI.,- 1976. - № 12.-С. 235-237.

22. Блинов, И. А. Использование линейной базы направленных вибраторов для навигационных измерений Текст. / И. А. Блинов // Судовождение. Науч.-техн. сб. JL:. Транспорт. - 1964. - Вып. 4. - С. 20-29.

23. Богородский, А. В. Гидроакустическая техника исследования и освоения океана Текст. / А. В. Богородский, Г. В. Яковлев, Е. А. Каре-пин, А. К. Должников / Под.ред. В. В. Богородского. Л.: Гидрометеоиз-дат, 1984.- 264 с.

24. Боркус, М. К. Корреляционные измерители путевой скорости и угла сноса летательных аппаратов Текст. / М. К. Боркус, А. Е. Черный. -М.: Советское радио, 1973. 168 с.

25. Бочкарев, А. М. Корреляционно-экстремальные системы навигации Текст. / А. М. Бочкарев // Зарубежная радиоэлектроника. — 1981. — №9.-С. 28-53.

26. Букатый, В. М. Гидроакустические лаги Текст. / В. М. Букатый,

27. B. И. Дмитриев. -М.: Пищевая промышленность, 1980. 176 с.

28. Бурдик, В. С. Анализ гидроакустических систем Текст. / В. С. Бурдик. JI.: Судостроение, 1988 - 392с.

29. Быков, JB. В. Цифровое моделирование в статической радиотехнике Текст. / В. В. Быков. -М. : Сов. радио, 1971. 328 с.

30. Васильев, Д. В. К вопросу оптимизации корреляционных измерителей скорости Текст. / Д. В. Васильев // Радиотехнические тетради. -2000.-№20.-С. 7-15.

31. Васильев, Д. В. Исследование адаптивного корреляционного измерителя скорости с применением математического моделирования Текст. / Д. В. Васильев, С. А. Денисов, С. А. Серебряков // Вестник МЭИ. -1995.-№2.-С. 9-18.

32. Виницкий, А. С. Очерк основ радиолокации при непрерывном излучении Текст. / А. С. Виницкий. М. : Сов. радио, 1961. - 496 с.

33. Виноградов, К. А. Гидроакустический корреляционный лаг Текст. / К. А. Виноградов, В. Н. Кошкарев, Б. А. Осюхин, Г. В. Яковлев // Судостроение за рубежом. 1977. - №7. - С. 53 - 64.

34. Виноградов, К. А. Влияние водной среды, насыщенной пузырьками воздуха, на работу эхолота Текст. / К. А. Виноградов, Б. М. Ману-лис, А. В. Тейтельман // Судостроение. 1981. - № 3(520). - С. 33 - 34.

35. Воловов, В. И. Определение курсовой скорости и бортового сноса судна акустическим методом Текст. / В. И. Воловов, В. В. Красно-бородько, Ю. П. Лысанов, В. А. Сечкин // Акустический журнал, 1979, -Т. 25, вып. 2,- С. 293-295.

36. Воловов, В. И. Акустические методы решения некоторых океанологических и навигационных задач Текст. / В. И. Воловов, Ю. П. Лысанов // Проблемы акустики океана. М. : Наука, - 1984. - С. 185 - 192.

37. Воробьев, В. В. Моделирование функционирования схемы стабилизации флюктуационных погрешностей корреляционного лага Текст.

38. В. В. Воробьев, В. В. Завьялов, В. С. Перечесов // Вестн. Морского государственного университета. Серия: Судовождение. Владивосток: МГУ им. адм. Г. И. Невельского, - 2005. - Вып. 9. - С. 21-25.

39. Галкин, С. В. Гидроакустические доплеровские относительные лаги Текст. / С. В. Галкин, В. П. Плахотников, А. В. Соколов, И. К. Усачева // Судостроение за рубежом. 1988. - № 2. - С. 77 - 86.

40. Гидроакустические навигационные средства Текст. / Бородин В. И. и др. JI.: Судостроение, 1983. - 264 с.

41. Грибанов, Ю. И. Автоматические цифровые корреляторы Текст. / Ю. И. Грибанов, Г. П. Веселова, В. Н. Андреев. М. : Энергия, 1971.-240 с.

42. Гутников, В. С. Фильтрация измерительных сигналов Текст. / В. С. Гутников JI.: Энергоатомиздат, 1990. -192 с.

43. Гусев, Н. М. Гидроакустические доплеровские лаги Текст. / Н. М. Гусев, Г. В. Яковлев // Судостроение за рубежом. 1976. - № 5. - С. 53 - 66.

44. Жовинский, В. Н. Корреляционные устройства Текст. / В. Н. Жовинский, В. Ф. Арховский. М.: Энергия, 1974. - 248 с.

45. Жуковский, А. П. Теоретические основы радиовысотометрии Текст. / А. П. Жуковский, Е. И. Оноприенко, В. И. Чижов. М.: Сов. радио, 1979.-320 с.

46. Завьялов, В. В. Классификация корреляционных лагов Текст. / В. В. Завьялов // XXXI Всесоюзная межвуз. науч.-техн. конф.: Тез. докл.- Т. 1. Ч. 2. - Владивосток: ТОВВМУ, - 1988. - С. 92 - 93.

47. Завьялов, В. В. Флюктуационные погрешности корреляционных измерителей скорости Текст. / В. В. Завьялов // XXXV Всероссийской межвуз. НТК. Тез. докл. Т. 1. - Ч. 1. Владивосток: ТОВВМУ, - 1992. -С. 78-80.

48. Завьялов, В. В. Оценка эффективности корреляционных гидроакустических лагов // XXXVII Всероссийская межвуз. НТК. Сборник докладов. Т. 1. - Ч. 1. Владивосток: ТОВВМУ, - 1994. -С. 11-19.

49. Завьялов, В. В. Корреляционные и спектральные характеристики эхосигналов лага с линейной базой приемников Текст. / В. В. Завьялов // Сб. докл. XXXVIII Всероссийск. межвуз. НТК. Т. 1. - Ч. 1. Владивосток: ТОВВМУ, - 1995. - С. 65 - 67.

50. Завьялов, В. В. Некоторые аспекты развития судовых лагов Текст. / В. В. Завьялов // Проблемы развития морского транспорта на Дальнем Востоке: Тез. докл. / Межвуз. науч.-техн. конф., Ч. 2. -Владивосток: ДВГМА, - 1997. - С. 74 - 75.

51. Завьялов, В. В. Классификация измерителей скорости с линейной базой направленных приемников Текст. / В. В. Завьялов // Транспортное дело России. Спецвыпуск № 2. - 2004. - С. 104-106.

52. Завьялов, В. В. Измерители скорости с линейной базой направленных приемников Текст. / В. В. Завьялов. Владивосток: Мор. гос. унт, 2004. 176 с.

53. Завьялов, В. В. Выбор режимов излучения гидроакустических лагов Текст. / В. В. Завьялов, А. В. Артемьев // Сб. докл. XXXV Всерос-сийск. межвуз. НТК. Т. 1. - Ч. 1. Владивосток: ТОВВМУ, - 1992. - С. 81-83.

54. Завьялов, В. В. Моделирование эхо-сигналов измерителей скорости с линейной базой направленных приемников Текст. / В. В. Завьялов, А. В. Артемьев // Транспортное дело России. Спецвыпуск № 2 . -2004.-С. 107-110.

55. Завьялов, В. В. Основы теории измерителей скорости с использованием средних модулей разностей амплитуд эхо-сигналов Текст. / В. В. Завьялов, А. В. Артемьев // Транспортное дело России. Спецвыпуск -№2.-2004.-С. 20-22.

56. Завьялов, В. В. Интервалы корреляции эхо-сигналов, отраженных от неровных поверхностей Текст. / В. В. Завьялов, А. В. Артемьев,

57. A. А. Панченко // Сб. докл. Междунар. НТК, поев. 110-летию мор. образования в Приморье "Наука морскому образованию на рубеже веков". 9-10 ноября 2000 г. - Владивосток, - 2001. - С. 46 - 49 .

58. Завьялов, В. В. Статистические характеристики амплитуд огибающих эхо-сигналов, отраженных от неровных поверхностей Текст. /

59. B. В. Завьялов, А. В. Артемьев, А. А. Панченко // Транспортное дело России. М. : Спецвыпуск 2005. - № З.-С. 32-34.

60. Завьялов, В. В. Формирование огибающей амплитудно-модулированных импульсов Текст. / В. В. Завьялов, Е. JI. Емельянов // XXXI Всесоюз. межвуз. науч.-техн. конф.: Тез. докл. Т. L - Ч. 2. - Владивосток, ТОВВМУ, - 1988. - С. 98.

61. Зубкович, С. Г. Статистические характеристики радиосигналов, отраженных от земной поверхности Текст. / С. Г. Зубкович. М.: Сов. радио, 1968. -224 с.

62. Зурабов, Ю. Г. Новый шведский гидроакустический лаг Текст. / Ю. Г. Зурабов, Г. И. Москвин, Б. Н. Амелехин // ЭИ "Морской транспорт. Сер. Судовождение и связь" / ММФ. В/О "Мортехинформреклама",- 1975.-Вып. 1(76).-С. 37- 41.

63. Иванченков, В. П. Некоторые проблемы создания судовых относительных лагов Текст. / В. П. Иванченков // Судостроение, 1986, -№ 12.-С. 22-24.

64. Козубовский, С. Ф. Корреляционные экстремальные системы: Справочник. Текст. / С. Ф. Козубовский. Киев: Наукова думка, 1973. -224 с.

65. Колчинский, В. Е. Автономные допплеровские устройства и системы навигации летательных аппаратов Текст. / Под ред. В. Е. Кол-чинского. М.: Советское радио, 1975. - 432 с.

66. Красовский, А. А. Теория корреляционно-экстремальных систем Текст. / А. А. Красовский, И. Н. Белоглазов, Г. П. Чигин. -М.: Наука. Главная редакция физико-математической литературы, 1979,448 с.

67. Куликов, Е. И. Оценка параметров сигналов на фоне помех Текст. / Е. И. Куликов, А. П. Трифонов. М.: Радио и связь, 1978 296с.

68. Купер, Дж. Вероятностные методы анализа сигналов и систем Текст. / Дж. Купер, К. Макгиллем: Пер. с англ. М.: Мир, 1989. - 376 с.

69. Курочкин, С. С. Многоканальные счетные системы и коррелометры Текст. / С. С. Курочкин. М.: Энергия, 1972. - 344 с.

70. Ланге, Ф. Корреляционная электроника Текст. / Ланге. Л.: Судпромгиз, 1963. - 448 с.

71. Левин, Б. Р. Теоретические основы статистической радиотехники Текст. / Б. Р. Левин. М.: Радио и связь, 1989 653с.

72. Лёзин, Ю. С. Введение в теорию и технику радиотехнических систем Текст. / Ю. С. Лезин. М.:Радио и связь, 1986 278с.

73. Макс, Ж. Методы и техника обработки сигналов при физических измерениях Текст. / Ж. Макс. М.:Мир, 1983, т.1 311с., т.2 - 256с.

74. Матвиенко, В. Н. Дальность действия гидроакустических средств Текст. / В. Н. Матвиенко, Ю. Ф. Тарасюк. 2-е изд., перераб. и доп. - Л.: Судостроение, 1981. - 208 с.

75. Медведев, Г. А. Вероятностные методы исследования экстремальных систем Текст. / Г. А. Медведев, В. П. Тарасенко. М.: Наука. Главная редакция физико-математической литературы. Серия: «Теоретические основы технической кибернетики», 1967. - 456 с.

76. Мелик-Шахназаров, А. М. Цифровые измерительные системы корреляционного типа Текст. / А. М. Мелик-Шахназаров, М. Г. Марка-тун. -М.: Энергоатомиздат, 1985. 128 с.

77. Мирский, Г. Я. Характеристики стохастической взаимосвязи и их измерение Текст. / Г. Я. Мирский. М.: Энергоатомиздат, 1982. - 320 с.

78. Ольшевский, В. В. Статистические свойства морской реверберации Текст. / В. В. Ольшевский. М.: Наука, 1966. - 203 с.

79. Ольшевский, В. В. Статистические методы в гидролокации Текст. / В. В. Ольшевский. Л., Судостроение, 1983. - 280 с.

80. Ольшевский, В. В. Теоретические и экспериментальные исследования морской реверберации Текст. / В. В. Ольшевский, Т. А. Мороз. -Л.: ЦНИИ "Румб", 1976. 132 с.

81. Панченко, А. А. Погрешности цифрового полярного коррелятора Текст. / А. А. Панченко, В. В. Воробьев // Вестн. Морского государственного университета. Серия: Судовождение Владивосток: МГУ им.адм. Г. И. Невельского, 2004. - Вып. 2. - С. 107-112.148

82. Смирнов, Е. JI. Технические средства судовождения. Теория: Учебник для вузов Текст. / Е. JI. Смирнов, А. В. Яловенко, В. В. Воронов. СПб.: Элмор, 1996. 544 с.

83. Смирнов, Е. JI. Технические средства судовождения. Том 2. Конструкция и эксплуатация: Учебник для вузов Текст. / Е. JI. Смирнов и др. СПб.: Элмор, 2000. 656 с.

84. Справочник по гидроакустике Текст. / А. П. Евтютов и др. 2-е изд., перераб. и доп. - Л.: Судостроение, 1988. - 552 с.

85. Справочник по радиоэлектронике в трех томах Текст. / Под общ. Ред. А. А. Куликовского. Т. 3. М.: Энергия. 1970. 816 с.

86. Сташкевич, А. П. Акустика моря Текст. / А. П. Сташкевич. -Л.: Судостроение, 1966. 355 с.

87. Теоретические основы радиолокации.: Учеб. пособие для вузов Текст. / Под ред. Я. Д. Ширмана. М.: Советское радио, 1970. - 560 с.

88. Фалькович, С. Е. Статистическая теория измерительных радиосистем Текст. / С. Е. Фалькович, Э. Н. Хомяков. М.:Радио и связь, 1981 -288с.

89. Фельдман, Ю. И. Теория флюктуаций локационных сигналов, отраженных распределенными целями Текст. / Под ред. Ю. И. Фельдмана. М.: Радио и связь, 1988. - 272 с.

90. Экстремальная радионавигация Текст./ Р. И. Полонников и др. М.: Наука. Главная редакция физико-математической литературы, 1978.-280 с.

91. Denbigh, P. N. A design study for a correlation log to measure speed at sea Text. / P. N. Denbigh // The Journal of navigation. 1982. - Vol. 35.-№l.-P. 160-184.

92. Denbigh, P. N. , etc. Ship velociti determination by doppler and correlation techniques Text. / P. N. Denbigh // IEE Proceedings. 1984. -Vol. 131.-partF.-№3.-P. 315-325

93. Description SAL-ACCOR DOUBLE AXIS LOG Text. /. Jung-ner Marine. The SAL-ACCOR makers. Bes-1533-Е. 15. 07. 1980.

94. Descripion SAL-ACCOR MARINE LOG Text. /. Jungner Marine. The SAL-ACCOR makers. Bes-1416-Е. 06. 06. 1980.

95. Dickey, F. R. The correlation aircraft navigator, a vertically beamed doppler radar Text. / F. R. Dickey // Proceedings of the National Conference on Aeronautical Electronics, Dayton, Ohio, May, 1958, - P. 463 -466.

96. Dickey, F. R. Implementation and testing of a deepwater correlation velocity sonar Text. / F. R. Dickey, W. C. Bookheimer , K. W. Rhoades // Proceedings of the Offshore Technology Conference, Houston, USA.- 1983,-P. 437-446.

97. Dickey, F. R Velocity measurement using correlation sonar Text. / F. R. Dickey. // IEEE Plans Posit. Locat. and navig. Symp. Rec., San Diego, Calif., New York, N. Y, 1978. - P. 255 - 264.

98. Edward, V. A. Remote measurement of water currents using a correlation sonar Text. / V. A. Edward // Journal of the Acoustical Society of America, Supplement, 66. 1979, - P. 557.

99. Griffiths, G. Deep water bottom-track ship's velocities from an acoustic correlation current profiler Text. / G. Griffiths, S. E. Bradley, S. Ruiz // Proceedings of MTS/IEEE Oceans '97, Halifax, Canada, 1997, - P. 1404-1410.

100. Griffiths, G. An Acoustic Correlation Sonar for Vertical Profilingof Ocean Carrents to a Range of 1 km Text. / G. Griffiths [et al.] // IEE Pro150ceedings (Radar, Sonar and Navigation) 1996. - Vol. 143. - No. 3. - P. 177 -183.

101. Installation service manual. SAL-ACCOR Text. / Jungner Marine. The SAL-ACCOR makers. Bes-1455-Е. 25. 06. 1980.

102. Keary, A. Simulation of the correlation velocity log using a computer based acoustic model Text. / A. Keary [et al.] // Proc. 11th Int. Symp. Unmanned Untethered Submersible Technology. Durham, New Hampshire. USA.-1999.-P. 446-454.

103. Miller, R. J. Air and Space navigation uses correlation technique Text. / R. J. Miller // Electronics. 1961. - Vol. 34, - № 50.

104. Phillips, B. On the development of a correlation sonar velocity log Text. / B. Phillips, H. Robinson, M. Hill. Unmanned Undersea Vehicles Symposium, Naval Undersea Warfare Center, Newport, U.S.A., April 24 27, 2000.

105. Phillips, B. A new correlation sonar velocity sensor (COVELIA) Text. / B. Phillips, H. Robinson, M. Hill. Oceanology International 2000, Brighton, March 7-10, 2000.

106. Roeder, A. W. System for sensing velocity through the use of al-timetry signals / General Electric Co. . Пат. США, кл. 34318, (G 01 S 9/44), № 4106017, заявл. 1. 06. 76, № 691606, опубл. 8. 08. 78.

107. Vasilyev, D. V. Some Invariant Features of Signals in the Correlation Tracking Systems Text. / D. V. Vasilyev // Proc. Sino-Russia Intern. Academic Conf., Beijing Institute of Technology, China. 2000. - P. 104-109.

108. SAL-R1. Manual / Consilium Navigation AB, Sweden. 2003.198 c.

109. Combined Doppler and Correlation Velocity Systems Электронный ресурс. // http ://www. edocorp .com/indust/acoustic/p-avlduc .html.1. АКТ О ВНЕДРЕНИИг. Владивосток «3 » гяигг^-j 2006 г.

110. Наименование организации ФГОУ ВПО Морской государственный университет имени адмирала Г. И. Невельского

111. Ответственный исполнитель Воробьев В. В.

112. Дата внедрения 3 апреля 2006 г.

113. Участвовали во внедрении от производства (должность, фамилия, имя, отчество) директор института «Морская академия» Гаманов В. Ф., начальник судоводительского факультета Лобастов В. М.

114. Руководитель предприятия (директор, главный инже: