Моделювання роботи тракту гідроакустичної зв'язку

Виконана постановка дозволяє вирішувати зазначене завдання в два етапи. На першому етапі (випромінювання) визначається нестаціонарне тиск в рідині. Далі ці значення тиску враховуються при вирішенні задачі на другому етапі (прийом). Рішення цих рівнянь і подальше знаходження шуканих динамічних характеристик системи здійснюється чисельно із залученням квадратурних формул. Більш докладно про розроблений підході до вирішення нестаціонарних задач гідроелектроупругості сферичних оболонок наведено в [11, 12].

, Розрахунки показали, що чергується послідовність переднього і заднього фронтів прямокутних електричних імпульсів викликає в рідині таку ж послідовність акустичних стрибків тиску (стиснення і розрядження). Осцилограма збудливого електричного сигналу не збігається з осцилограмами, як випроменених акустичних імпульсів, так і електричних імпульсів знімаються з приймача.

У свою чергу слід зазначити, що коли R2 = R1 і R2 = 0, 2R1, осцилограми акустичних та електричних імпульсів на приймачі досить близькі, однак за рахунок інерційності приймача має місце деяке затягування перехідних процесів в електричному сигналі. У випадку, коли R1 = 5r2 інерційність приймача демпфує ці скачки напруги на осцилограмі знімається електричного сигналу. При R2 = 0, 1R1 (цей графік в роботі не наведено) осцилограми тиску в рідині і електричної напруги на електродах приймача практично збігаються.

Рис.3.4 Послідовність імпульсів, що подаються на вхід випромінювача

Рис.3.5 Прийнята послідовність імпульсів

Розрахуємо час передачі інформації. Це дозволить розрахувати частоту подачі імпульсів на вхід і пропускну здатність каналу.

Час передачі складається з часу введення імпульсу енергії, часу перетворення його в акустичну хвилю і часу досягнення нею оболонки випромінювача. Далі акустичні хвилі поширюються зі швидкістю 1450 м / сек. Наступний імпульс може подаватися на вхід через

T = T_e + T_и

Швидкість передачі даних в бітах в секунду (біт / с) визначається за формулою R = k/T=(1/T) log2M (біт/с), де к біт визначає символ з М=2к- символьного алфавіту, а Т-це тривалість κ -бітового символу.

Якщо ГІТ працює з частотою 4 гц (таблиця 2.1), то час формування імпульсу дорівнюватиме Tэ = ¼ =0, 25 сек. Час формування імпульсу випромінювання в сферичної оболонці одно в середньому 50 мкс. Таким чином швидкість передачі десяткових цифр оцифровується у 8 кбіт / сек.

На рис.3.4 представлена ​ ​ послідовність прямокутних імпульсів, що надходять з ГИТ на вхід випромінювача. На рис.3.5. представлена ​ ​ послідовність прийнятих імпульсів. На графіках чітко простежується тимчасова зв'язок між випромінюванням і прийнятими імпульсами.

При проведенні експериментальних досліджень були апробовані деякі досить прості алгоритми обробки даних, що дозволили забезпечити роботу зв'язку зі швидкістю до 9, 6 кбіт / с з вірогідністю помилок приблизно 10% в умовах як дрібного, так і глибокого моря. Тому теоретична оцінка досить точно відповідає експериментальним данням.

Для оцінки швидкості передачі принциповим кроком є ​ ​ вибір конструкції випромінюваного сигналу. У цій частині особливо важливі оцінка мінімальної тривалості елементарного імпульсу, яка жорстко пов'язана з характеристиками антен, і вибір параметрів системи фазово-частотної маніпуляції і відповідно інформаційної ємності окремого елемента сигнальної конструкції.

Окремо необхідно відзначити проблему розробки приймача, що забезпечує виділення корисних сигналів в умовах яскраво вираженого дисперсного каналу зв'язку, яким є гідроакустичний канал. Для гідроакустичного каналу зв'язку характерна наявність багатопроменевості, завмирань сигналу, які призводять до появи інтерференційних перешкод..

При проведенні експериментальних досліджень були опробуванні деякі досить прості алгоритми обробки даних, що дозволили забезпечити роботу зв'язку зі швидкістю до 3-4кбіт / с з вірогідністю помилок приблизно 10% в умовах як дрібного, так і глибокого моря.