ЖУРНАЛ РАДИОЭЛЕКТРОНИКИ. eISSN 1684-1719. 2025. №11

УДК: 629.7.058.43

УЛУЧШЕНИЕ ЭКСПЛУАТАЦИОННЫХ ХАРАКТЕРИСТИК

СИСТЕМЫ ИЗМЕРЕНИЯ ДАЛЬНОСТИ ПОД ВОДОЙ

И.Б. Широков, Е.И. Широкова, Н.А. Косарев

Севастопольский государственный университет, 299053, Севастополь, Университетская, 33

Статья поступила в редакцию 7 октября 2025 г.

Аннотация. В статье рассматриваются вопросы улучшение эксплуатационных характеристик системы измерения дальности под водой. Предлагается для организации работы фазовой системы измерения дальности использовать одновременно два принципиально различных волновых процесса излучения и приема колебаний, формируя тем самым два рабочих канала системы. Один канал – опорный, в котором излучаются и принимаются электромагнитные колебания. Другой канал – информационный, в котором излучаются и принимаются гидроакустические колебания. При этом предлагается осуществлять излучение и прием гидроакустических сигналов на рабочей частоте акустических преобразователей ультразвукового диапазона. При этом ультразвуковые сигналы предлагается модулировать информационными сигналами звукового диапазона длин волн. Данный подход позволяет существенно уменьшить массогабаритные показатели элементов системы измерения дальности. Кроме того, использование модулированных колебаний обеспечивает устранение дополнительных ошибок определения дальности, возникающих за счет резонансной природы самих акустических преобразователей, которые неизбежно возникают при работе фазовой системы измерения дальности. Проведено моделирование работы системы в среде MatLab, которое показало полное устранение дополнительных ошибок измерения разности фаз, возникающих в диапазоне ультразвуковых частот. Приведены рабочие графики, непосредственно взятые из среды моделирования. Из графиков видно, что любые изменения фазы ультразвуковых колебаний, обусловленные как распространением самих колебаний в воде, так и за счет резонансной природы акустических преобразователей, полностью подавляются в процессе демодуляции на приемной стороне. Экспериментальный макет приемника модулированных колебаний был изготовлен и испытан. Приведена рабочая схема приемника гидроакустического канала. Работа гидроакустического приемника системы измерения дальности проверена экспериментально. Результаты экспериментальных исследований полностью совпадают с результатами моделирования. Сделаны выводы по работе.

Ключевые слова: акустические преобразователи, система измерения дальности под водой, модуляция сигналов, демодуляция сигналов, измерение разности фаз.

Финансирование: Данная работа была выполнена при поддержке Российского Научного Фонда, проект 24-29-20009.

Автор для переписки: Широков Игорь Борисович, shirokov@ieee.org

Литература

1. Инзарцев А.В. и др. Мониторинг морского дна с применением технологий интеллектуальной обработки данных поисковых устройств на борту автономного необитаемого подводного аппарата // Подводные исследования и робототехника. – 2015. – №. 2. – С. 20-27.

2. Haugaløkken B.O. A. et al. Docking stations for net-crawling underwater vehicles in aquaculture net pens // OCEANS 2021: San Diego–Porto. – IEEE, 2021. – С. 1-10.

3. Агеев М.Д. и др. Автоматические подводные аппараты. – 1981.

4. Агеев М.Д. и др. Автономные подводные роботы. Системы и технологии. – 2005.

5. Ляхов Д.Г., Смирнов С.В., Чудаков М.И. О применении необитаемых подводных аппаратов в морской нефтегазодобывающей отрасли // Подводные исследования и робототехника. – 2013. – №. 1. – С. 23-32.

6. Peña F.L., Orjales F., Deibe A. Development of a collaborative host-guest unmanned underwater vehicle docking system for inspection and maintenance of offshore structures // OCEANS 2023-MTS/IEEE US Gulf Coast. – IEEE, 2023. – С. 1-5.

7. Shirokova E.I., Shirokov I.B. Positioning Autonomous Underwater Vehicles at its Moving and Berthing // 2023 Radiation and Scattering of Electromagnetic Waves (RSEMW). – IEEE, 2023. – С. 444-447.

8. Shirokov I.B., Shirokova E.I., Kosarev N.A. Distance Measuring Under Water // 2024 IEEE Conference on Antenna Measurements and Applications (CAMA). – IEEE, 2024. – С. 1-4.

9. Shirokov I.B., Shirokova E.I., Kosarev N.A. Distance Measurement Under Water // 2024 IEEE 9th All-Russian Microwave Conference (RMC). – IEEE, 2024. – С. 58-61.

Для цитирования:

Широков И.Б., Широкова Е.И., Косарев Н.А. Улучшение эксплуатационных характеристик системы измерения дальности под водой // Журнал радиоэлектроники. – 2025. – №. 11. https://doi.org/10.30898/1684-1719.2025.11.25