바이스타틱 음파탐지기

대부분의 소나 시스템은 송신기와 수신기가 같은 위치에 있다는 점에서 단성적이다. 바이스타틱 음파 탐지기는 송신기와 수신기가 목표물에 대한 거리와 비교할 수 있을 만큼 큰 거리에 의해 분리되는 경우를 설명한다.

이istatic vs monostatic

전파(전송)손실

이는 음향 펄스가 프로젝터에서 타겟으로 그리고 타겟에서 수신기로 이동하는 동안 발생하는 소리 수준의 손실이다. 전송 손실을 유발하는 세 가지 메커니즘이 있다: 구면(또는 얕은 물에 있는 원통형)은 해양 매체 불균형에 의해 퍼지고 흡수되고 산란된다. 전송 손실(TL)은 범위, (소리가 멀리 이동할수록 손실) 및 소리 주파수에 비례한다. 단방향 음파탐상에서는 먼저 소리가 프로젝터에서 타겟으로 이동한 다음, 목표에서 수신기로 되돌아가는 동일한 방향으로 이동하므로, 양방향 손실은 2TL에 불과하며, 여기서 TL은 단방향 손실이다. 바이스타틱 소나에서 총 손실(데시벨 단위)은 TL_pt(프로젝터에서 타깃으로)과 TL_tr(대상에서 수신기로)의 합이다.

데드존

단성 음파탐지기에서 수신자가 가장 먼저 들을 수 있는 것은 전송된 핑의 소리다. 이 소리 수준은 매우 높으며, 핑 지속시간 τ에서는 메아리를 검출할 수 없다. 즉, Cτ/2 반지름의 원 내에서 표적을 탐지할 수 없으며, 여기서 C는 물에서 음속이다. 이 지역은 보통 "데드존"이라고 불린다. 음파탐지기가 (수심이 얕은 물에서 일어날 수 있는) 표면이나 바닥이나 둘 다에 가까울 경우, 높은 수준의 반향으로 인해 사체존이 Cτ/2보다 클 수 있다.

바이스타틱 음파탐지기에서는 프로젝터에서 대상까지의 이동거리와 대상에서 수신기로의 이동거리는 R = R_pt + R이다_tr. 프로젝터가 R 거리에 의해_pr 수신기에서 분리되기 때문에 ping이 시작된 후 첫 R_pr/C초 후에 수신기는 그저 기다리고 있을 뿐이다. 그 시간이 지나면 프로젝터로부터 직접 신호("직폭풍"이라고도 함)를 수신하며,^[1] 이 신호는 τ초간 지속된다. 그래서 소나기는 사진과 같이 타원 R = Rpr + Cτ 내의 표적을 탐지할 수 없다. 프로젝터 구역에서 높은 레벨의 반향은 데드존에 영향을 미치지 않는다.

대상 산란 패턴

표적은 음향을 전방향으로 반영하지 않는다. 대상이 단지 경직된 구형이 아니기 때문에 소리 반사(또는 대상에 의한 산란)의 메커니즘은 복잡하다. 산란 소리 수준은 프로젝터에 의해 대상이 고정되는 각도 β에 따라 달라지며, 각도 산란 방향 α에 따라도 달라진다(로컬 표적 축 Z{x,y} 참조). 이러한 각도를 흔히 측면이라고 한다. 이 산란 소리 수준 vs (α, β) 함수를 산란 패턴 S(α, β)라고 한다. 최대 에코(최대 S(α, β))의 방향도 목표 형태와 내부 구조에 따라 달라진다. 그래서 때때로 최선의 방어적인 측면은 최상의 수신 측면과 같지 않다.

이것은 이단적인 해결로 이어진다. 표적을 해저 퇴적물에 매립(또는 반부하)하면 표적 산란이 더욱 복잡해진다. (해상 갱도, 폐기물 용기, 난파선 등에 발생한다.) 이 경우 산란 메커니즘은 표적 특징에만 영향을 받는 것이 아니라 대상과 주변 바닥 사이의 음파 상호작용에도 영향을 받는다.

쌍성소나르의 특정 계급

백스캐터링 및 전진 산란

단음파 수신

이스트틱 백스캐터링

이istatic 전방 산란

단음파 음파 탐지기에서 수신기는 목표물에서 바로 뒤로 반사(점멸)되는 메아리를 듣고 있다. 바이스타틱 음파 탐지기는 두 가지 방법으로 작동할 수 있다: 대상 역추적 또는 전방 산란 중 하나를 활용함으로써. 뒤통수를 치는 이음파 음파탐지기(bistatic sna)는 이음각 is이 90° 전방 산란은 바비넷의 원리에 기초한 물리적 현상이다. 전진 산란 쌍성 음파탐지기는 쌍성각 φ이 90°보다 큰 음파탐지기다.

사이비 단음파 음파탐지기

이것은 작은 이음각의 음파탐지기 입니다. 즉, 프로젝터에서 타겟_pt R까지 그리고 타겟에서 리시버 R까지_tr 모두 프로젝터에서 리시버 R까지의_pr 거리보다 훨씬 큰 것이다.

다성 음파탐지기

이것은 두 개 이상의 프로젝터, 수신기 또는 둘 모두를 갖춘 다중 노드 시스템이다.

적용들

장거리 감시

단일 프로젝터가 장착된 수신기 그물

저주파 견인 음파탐지기

매립 객체 탐지

장거리 감시

해안 감시용으로, 대량의 수신 수족관은 보통 해안에 가까운 곳에 배치되고 케이블과 함께 육지 가공 센터에 연결된다. 장거리 표적 탐지가 가능하도록(해안에서 멀리 떨어져) 배에서 전개할 수 있는 강력한 이동식 프로젝터를 사용할 수 있다. 이런 종류의 시스템은 "프로젝터를 관심 영역에 가까이 가져오고 전송 손실을 감소시킨다"는 생각을 이용한다.

단일 프로젝터와 수신기 네트로 된 대규모 보안 감시

이 유형의 시스템은 다극성이다. 그것은 "간소한 수신기 그물로 관심 영역을 가리고 강력한 프로젝터로 전체 영역을 함몰시킨다"는 생각을 활용한다. 수신 노드는 소노부이(처리 센터에 무선 통신 링크가 있는) 또는 음향 통신 링크가 있는 자율 수중 차량(AUV)일 수 있다.^[2] 예를 들어 AUV를 수신 노드로 사용하는 DOLS 프로젝트를 들 수 있다.^[3]

저주파 견인 음파탐지기

주파수가 낮을수록 트랜스미션 손실 흡수 및 산란 성분은 줄어든다. 반면 주파수가 낮을수록 방향 프로젝터와 수신 어레이의 크기가 커진다. 그래서 배전 가능한 장거리 음파탐지기란 공간적으로 분리된 프로젝터와 수신장치가 달린 저주파 2중 견인식 음파탐지기 입니다. 그 예는 LFATS 견인 음파탐지기 입니다.^[4]

매몰 객체 감지

묻힌 물체를 탐지하려면 송신 핑이 아래쪽으로 침투해야 한다. 그것은 강력하고 방향성이 높은 프로젝터를 필요로 한다. 다음으로 방향 수신기를 "표적 + 주변 바닥" 반사가 가장 좋은 지점에 배치해야 한다. 이것은 이음계다. 그 예가 유독성 폐기물 용기와 광산 같은 물체를 찾기 위해 개발된 ^[5]SITAR 프로젝트다.

2성 및 다성 음파 탐지기의 주요 장점은 다음과 같다.^{[citation needed]}

• 조달 및 유지관리 비용 절감(타사의 송신기를 사용하는 경우)
• 주파수 간극이 없는 작동(타사의 송신기를 사용하는 경우)
• 수신기의 비밀 작동
• 파형 사용 및 수신기 위치를 알 수 없으므로 전자적 대응책에 대한 복원력 향상
• 기하학적 효과로 인해 대상의 레이더 단면 강화 가능

쌍성 및 다성 음파 탐지기의 주요 단점은 다음과 같다.^{[citation needed]}

• 시스템 복잡성
• 사이트 간 통신 제공 비용
• 송신기에 대한 제어력 부족(제3자 송신기를 이용하는 경우)
• 구축하기 더 어려움
• 여러 위치에서 가시선(line-of-sight)이 필요하여 낮은 수준의 적용 범위 감소

참고 항목

• 소나
• 바이스타틱 레이더

참조

원천

• 바이스타틱 소나(Bistatic Sonna)가 설명했다. 알렉산더 야쿠보프스키, 파사운드어 주식회사

추가 읽기

• N. K. 날루라이 외 강도 처리의 정전기적 응용. 미국 음향학회지, 2007, 121 (4), 페이지 1909–1915
• J. R. 에드워즈, H. 슈미트, K. LePage, "AUV를 사용한 양방향 합성 조리개 표적 탐지 및 영상", IEEE Journal of Oceanical Engineering, 2001, 26(4): 페이지 690–699
• 나. 루시프레디와 H. 슈미트. 매장된 탄성 쉘에서 발생하는 임계 이하의 산란. 미국 음향학회지, 2006, 120 (6), 페이지 3566–3583, 2006
• 캡타스 나노 저주파 견인 음파탐지기. www.thalesgroup.com/naval
• J.I. 보웬과 R.W. 미트닉. 다단계 성능 예측 방법론. 존스 홉킨스 APL 기술 다이제스트, 1999, v.2, 3번 페이지 424–431