Введение

Акустическое наведение – это процесс, при котором система использует звуковые или акустические сигналы цели или пункта назначения для управления движущимся объектом. Существуют два типа акустического наведения: пассивное акустическое наведение и активное акустическое наведение. Объекты, использующие пассивное акустическое наведение, полагаются на обнаружение акустических излучений, испускаемых целью. В отличие от них, объекты, использующие активное акустическое наведение, применяют гидролокатор для излучения сигнала и обнаружения его отражения от цели. Обнаруженный сигнал затем обрабатывается системой для определения оптимального действия объекта. Акустическое наведение полезно в тех случаях, когда другие методы навигации и слежения оказываются неэффективными. Оно часто применяется в средах, где невозможно обнаружить радио- или GPS-сигналы, например, под водой.

История

Идея использования звука для навигации и ориентирования восходит к векам и развивалась со временем, поэтому концепцию акустического ориентирования нельзя приписать одному человеку. Некоторые животные всегда использовали звуковую навигацию для выживания. Летучие мыши и дельфины используют эхолокацию для обнаружения добычи. Эти животные излучают звуковые сигналы и слушают эхо для навигации и охоты. Одним из самых ранних задокументированных примеров использования звука для подводной навигации было использование лотли́да. Моряки опускали в воду взвешенную линию с прикреплённым к концу свинцовым грузом. По звуку, который он издавал при ударе о морское дно, они могли оценить глубину воды и характер рельефа. В XVIII веке были разработаны туманные сигналы для помощи в навигации судов в условиях плохой видимости из-за тумана. Туманные сигналы издавали громкие и низкочастотные звуки, распространявшиеся на большие расстояния. Эти звуки помогали судам идентифицировать маяки и другие ориентиры, а также избегать опасностей. В начале XIX века ученые и изобретатели, такие как Чарльз Бэббидж и Сэмюэл Морзе, экспериментировали с подводными системами сигнализации. Эти эксперименты включали использование колоколов и других звуковых сигналов для связи с объектами, находящимися под водой. Благодаря этим усилиям была заложена основа для современной подводной акустики и технологии гидролокации (сонара). В начале XX века канадский изобретатель Реджинальд Фессенден разработал то, что многие считают первой практической подводной системой акустической связи. Он использовал звуковые волны для передачи сообщений под водой. Во время Второй мировой войны акустическое наведение использовалось как ВМС США, так и немцами для разработки акустических торпед для борьбы с вражескими подводными лодками. Ранние версии использовали гидрофоны для обнаружения и наведения торпеды на шум подводной лодки. В середине XX века были разработаны сонобуи для борьбы с подводными лодками. Сонобуи – это небольшие плавучие устройства, сбрасываемые с самолетов, которые обнаруживают подводные звуки и передают информацию обратно отправителю.

Метод

Объект может быть оснащен двумя или более акустическими преобразователями, которые функционируют как динамики и микрофоны. Если один преобразователь принимает звук громче, чем другой, объект поворачивается в направлении этого преобразователя. Для маневрирования в трехмерном пространстве требуется более двух преобразователей. Обычно используется более трех преобразователей, и массивы, состоящие более чем из 100 элементов, не редкость. Большое количество преобразователей обеспечивает более точное управление направлением.

Активный акустический наводчик

Определение: Активное акустическое самонаведение – это метод наведения, при котором система излучает собственные акустические сигналы и принимает отраженные эхосигналы для обнаружения и сопровождения заданной цели. Система активно передает звуковые волны и принимает эхосигналы от цели, которые затем обрабатываются. Метод обнаружения: В активных системах акустического самонаведения используются преобразователи или гидрофоны, выполняющие функции как излучателей, так и приемников звука. Преобразователи/гидрофоны излучают звуковые волны, а датчики в преобразователях/гидрофонах обнаруживают эхосигналы от цели. Преимущества: Активное акустическое самонаведение эффективно для идентификации и сопровождения целей, реагирующих на активные акустические сигналы. Оно обеспечивает высокую точность обнаружения и сопровождения целей. Недостатки: Активные акустические сигналы могут быть обнаружены целью, что может раскрыть позицию системы самонаведения. Также система уязвима к средствам противодействия, таким как шумовые помехи и ложные цели. Применение: Активное акустическое самонаведение широко используется в противолодочной борьбе для обнаружения и поражения подводных лодок посредством посылки им звуковых сигналов.

Пассивный акустический навод

Определение: Пассивное акустическое самонаведение – это метод наведения, который не излучает акустические сигналы активно, а полагается на обнаружение акустических излучений цели. Он обнаруживает акустические звуки, генерируемые целью естественным образом. Метод обнаружения: Пассивные акустические системы самонаведения используют гидрофоны или микрофоны для обнаружения и анализа звуков, испускаемых целью. Система может быть разработана для прослушивания определенных типов звуков, игнорируя другие. Преимущества: Пассивное акустическое самонаведение не излучает собственных сигналов и, следовательно, менее заметно для цели. Оно эффективно для отслеживания акустических целей, издающих звук, даже в шумной обстановке. Ограничения: Пассивное акустическое самонаведение может испытывать трудности с обнаружением бесшумных целей или целей, использующих технологии снижения акустической заметности. Также точность может быть снижена в сложных условиях. Применение: Пассивное акустическое самонаведение широко используется в подводном наблюдении и морских исследованиях.