Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску
Лофарграмма производится на оборудовании SOSUS LOFAR.

Два тесно связанных терминов, Ло ш F requency A nalyzer и R ecorder и низкой частоты Анализ и запись подшипника акроним LOFAR , имеют дело с оборудованием и процессом , соответственно , для представления визуального представления спектра низкочастотных звуков в анализе частотно-временной . Первоначально этот процесс применялся к стационарным пассивным противолодочным гидролокаторам наблюдения, а затем к гидроакустическим буям.и другие системы. Первоначально анализ был электромеханическим, и отображение производилось на электростатической записывающей бумаге, лофарграмме, с более сильными частотами, представленными в виде линий на фоне фонового шума. Анализ перешел в цифровой формат, и как анализ, так и отображение стали цифровыми после крупной консолидации системы в централизованные центры обработки в 1990-х годах.

И оборудование, и процесс имели специальное и засекреченное применение в стационарных гидролокаторах наблюдения и легли в основу системы звукового наблюдения ВМС США (SOSUS), созданной в начале 1950-х годов. Исследования и разработка систем, использующих LOFAR, получили кодовое название Project Jezebel . Установка и обслуживание SOSUS проходили под несекретным кодовым названием Project Caesar . Позже этот принцип был применен к воздушным, надводным и подводным тактическим гидролокаторам, некоторые из которых получили название «Иезавель».

Происхождение [ править ]

Дополнительная информация: SOSUS

В 1949 году, когда ВМС США обратились к Комитету по подводной войне, академической консультативной группе, сформированной в 1946 году при Национальной академии наук для исследования противолодочной войны. [1] [2] В результате военно-морской флот сформировал исследовательскую группу под названием Project Hartwell под руководством Массачусетского технологического института (MIT). Группа Hartwell рекомендовала ежегодно тратить 10 000 000 долларов США (что эквивалентно 107 450 000 долларов США в 2019 году) на разработку систем противодействия угрозе со стороны советских подводных лодок, состоящих в основном из большого флота дизельных подводных лодок. [3] [4] Одной из рекомендаций была система для мониторинга низкочастотного звука в канале SOFAR.с использованием нескольких мест прослушивания, оснащенных гидрофонами и средствами обработки данных, которые могут рассчитывать местоположение подводных лодок на расстоянии в сотни миль. [1] [3] [5] [примечание 1]

Затем Управление военно-морских исследований (ONR) заключило контракт с American Telephone and Telegraph Company (AT&T), с ее исследовательскими центрами Bell Laboratories и производственными элементами Western Electric , на разработку пассивной системы обнаружения дальнего действия, основанной на нижних решетках гидрофонов. Предлагаемая разработка была основана на звуковом спектрографе AT&T, который преобразовывал звук в визуальную спектрограмму, представляющую частотно-временной анализ звука, который был разработан для анализа речи и модифицирован для анализа низкочастотных подводных звуков. [1] [3] [6]Предлагаемая система предлагала такую ​​перспективу обнаружения подводных лодок на большом расстоянии, что ВМФ приказал немедленно приступить к реализации. [3] [7]

Применение к подводному наблюдению [ править ]

В мае 1951 года была доставлена ​​рабочая модель низкочастотного анализатора и регистратора, работающая с анализом в реальном времени полосы частот от 1 до 1/2 Гц. Наряду с рабочей моделью было предложение по гидрофонам, кабелям, системам обработки и формированию диаграммы направленности, чтобы массив гидрофонов мог отображать несколько азимутальных лучей. [7]

Создатели лофарграмм, по одному для каждого луча массива, на дежурном этаже NAVFAC.

Каждая система, от берегового сооружения до массива преобразователей, представляла собой набор гидролокаторов с обработкой сигнала, начинающейся с усиления сигналов массива, преобразованных в лучи с временной задержкой, и каждый луч обрабатывался электромеханическим анализатором спектра с отображением развертки частоты. Интенсивность спектра прожигала электростатическую записывающую бумагу, перемещающуюся по оси времени. [8]

Вращения стилуса, регистрирующие интенсивность звука по оси частот, формируют временную запись фонового шума и определенных частотных приемов, которые формируют линии. При представлении частот, генерируемых лопастями гребного винта или механизмами, они могут формировать сигнатуру подводной лодки или надводного корабля, которую можно распознать и использовать для обнаружения и идентификации источника. График зависимости частоты от времени может показывать вариации частоты от конкретного источника и, таким образом, изменения в поведении источника. Что касается судов, которые могут иметь скорость или другие изменения, включая доплеровский сдвиг, указывающий на изменения направления, влияющие на принимаемые частоты. [примечание 2] [1] [9]

После успешных испытаний с подводной лодкой США с использованием испытательной установки на Эльютере ВМС заказали для установки шесть систем LOFAR. Береговым станциям, на которых заканчивались оперативная группа и кабель, составляющие набор гидролокаторов наблюдения, был присвоен общий и не раскрывающий термин «военно-морское обеспечение» (NAVFAC). Вахтенный пол NAVFAC имел ряды дисплеев, по одному для каждого луча массива. [3] [7]

Первая фаза установки была в основном завершена в 1954 и 1958 годах. [3]В сентябре 1963 года началась модернизация системы обработки сигналов, в которой электромеханический анализатор был заменен цифровым спектральным анализом с обновлением записывающих устройств с дисплеем. система анализа спектра была дополнительно модернизирована системами, модернизированными в период с 1966 по 1967 год. Новая система, установленная в 1973 году, положила начало общему обновлению до полного цифрового анализа сигналов, которое продолжалось и в 1981 году. Эта система с использованием высокопроизводительного цифрового компьютера полностью оцифровала анализ спектра и имел некоторое автоматическое обнаружение акустических сигнатур. Система электростатических дисплеев не была заменена цифровыми дисплеями до консолидации в 1990-х годах массивных систем, заканчивающихся на отдельных военно-морских объектах, которые направлялись в центральные обрабатывающие центры. [8] [10]

Другие приложения противолодочной войны [ править ]

Параллельные исследования и разработки по изучению приложений получили название Project Jezebel . [1] [3] Происхождение названия проекта было объяснено доктором Робертом Frosch для сенатора Stennis во время 1968 слушания. Это было из-за низких частот, «примерно на А ниже среднего до фортепиано» (около 100-150 циклов) и из-за того, что «Иезавель» была выбрана потому, что «она имела низкий характер». [11]

Иезавель и LOFAR ответили на локализацию подводных лодок с помощью пассивного всенаправленного гидроакустического буя Jezebel-LOFAR AN / SSQ-28, представленного в 1956 году для использования воздушными противолодочными силами. Этот гидроакустический буй предоставил управляемому SOSUS самолету доступ к тем же низким частотам и возможности LOFAR, что и SOSUS. Корреляция задержки времени Bell Telephone Laboratories использовалась для определения положения цели с помощью двух или более гидроакустических буев в методике, названной COrrelation Detection And Ranging (CODAR). Этот, а затем и специализированный, гидроакустические буи, оснащенные небольшим зарядом взрывчатого вещества, можно было использовать в активном режиме для обнаружения эхо-сигнала от цели. Активный режим был назван инженерами, разрабатывающими технику, «Джули» в честь танцовщицы бурлеска, «выступление которой могло активировать пассивные буи». [12]

Сноски [ править ]

  1. ^ Цитируемый отчет проекта HARTWELL сначала связывает группы с подводными лодками флотского типа, буксирующими такую ​​группу в GIUK, а затем обращается к потенциальному использованию низкочастотных звуков глубокого звукового канала.
  2. ^ Иллюстрация лофарграммы вверху иллюстрирует такой характерный сдвиг частоты в строке.

Ссылки [ править ]

  1. ^ a b c d e Уитмен, Эдвард С. (зима 2005 г.). «СОСУС -« Секретное оружие »подводного наблюдения» . Подводная война . Vol. 7 нет. 2 . Проверено 5 января 2020 года .
  2. ^ "Документы Колубуса О'Доннелла Изелина" . Океанографическое учреждение Вудс-Хоул. Апрель 2001 . Дата обращения 11 февраля 2020 .
  3. ^ a b c d e f g "Интегрированная система подводного наблюдения (IUSS) История 1950 - 2010" . Ассоциация выпускников IUSS / CAESAR . Проверено 22 мая 2020 .
  4. Перейти ↑ Goldstein, Jack S (1992). Другой тип времени: жизнь Джерролда Р. Захариаса . Кембридж, Массачусетс: MIT Press. п. 338 . ISBN 026207138X. LCCN  91037934 . OCLC  1015073870 .
  5. ^ Отчет о безопасности зарубежных перевозок. Том 1. Проект Хартвелл. (B. Предлагаемый Sonar Прослушивание системы для дальнего обнаружения подводных лодок (отчет). 21 сентября 1950 г. стр. D2-D8 . Извлекаться 11 февраля 2 020 .
  6. ^ Либерман, Филипп; Блюмштейн, Шейла Э. Физиология речи, восприятие речи и акустическая фонетика . Кембридж, Кембриджшир, Великобритания / Нью-Йорк: Издательство Кембриджского университета. С. 51–52. ISBN 0521308666. LCCN  87013187 . Проверено 22 мая 2020 .
  7. ^ a b c «Истоки SOSUS» . Командир подводного наблюдения . Проверено 22 мая 2020 .
  8. ^ a b Вайнель, Джим (весна 2003 г.). «Эволюция обработки сигналов SOSUS / IUSS (Часть 1 из 2)» (PDF) . Кабель . Vol. 6 шт. 1. Ассоциация выпускников IUSS / CAESAR. п. 3 . Проверено 27 мая 2020 .
  9. ^ Lampert, Thomas A .; О'Киф, Саймон Э.М. (2013). «Об обнаружении следов на изображениях спектрограмм» . Распознавание образов . Амстердам: Эльзевир. 46 (5): 1396-1408.
  10. ^ Вайнель, Джим (лето 2004 г.). «Эволюция обработки сигналов SOSUS / IUSS (Часть 2 из 2)» (PDF) . Кабель . Vol. 7 нет. 1. Ассоциация выпускников IUSS / CAESAR. п. 3 . Проверено 27 мая 2020 .
  11. ^ Комитет по вооруженным силам (Сенат США) (1968). Разрешение на военные закупки, исследования и разработки, 1969 финансовый год и численность резервов . Вашингтон, округ Колумбия: Государственная типография. п. 997 . Дата обращения 14 марта 2020 .
  12. ↑ Холлер, Роджер А. (5 ноября 2013 г.). «Эволюция гидроакустического буя от Второй мировой войны до холодной войны» (PDF) . Журнал подводной акустики ВМС США : 332–333 . Дата обращения 14 марта 2020 .