Giải pháp tạo búp sóng tùy biến cho cảm biến mảng trụ tròn ba chiều của anten 1h trong tổ hợp sonar thủy âm МГК-400ЭМ

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:13

Thêm vào BST

Báo xấu

48
lượt xem 4
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Bài viết đề xuất một giải pháp tạo búp sóng mới trên mô hình cảm biến mảng hydrophone dạng trụ tròn của an ten 1H trong tổ hợp sonar thủy âm МГК400ЭМ, trên cơ sở tạo búp sóng tùy biến kết hợp với phương pháp tạo búp sóng thích nghi như Frost, Griffiths hoặc MVDR để nâng cao chất lượng tín hiệu thu.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Giải pháp tạo búp sóng tùy biến cho cảm biến mảng trụ tròn ba chiều của anten 1h trong tổ hợp sonar thủy âm МГК-400ЭМ

Nghiên cứu khoa học công nghệ GIẢI PHÁP TẠO BÚP SÓNG TÙY BIẾN CHO CẢM BIẾN MẢNG TRỤ TRÒN BA CHIỀU CỦA ANTEN 1H TRONG TỔ HỢP SONAR THỦY ÂM МГК-400ЭМ Phan Hồng Minh*, Phan Văn Việt, Nguyễn Thị Thu Hồng, Phạm Thanh Thương Tóm tắt: Bài báo đề xuất một giải pháp tạo búp sóng mới trên mô hình cảm biến mảng hydrophone dạng trụ tròn của an ten 1H trong tổ hợp sonar thủy âm МГК- 400ЭМ, trên cơ sở tạo búp sóng tùy biến kết hợp với phương pháp tạo búp sóng thích nghi như Frost, Griffiths hoặc MVDR để nâng cao chất lượng tín hiệu thu. Việc thực hiện kích hoạt các hydrophone trong mảng cảm biến sẽ tạo ra các mảng có cấu trúc hình học khác nhau, quay được búp sóng theo hướng mong muốn, tạo ra nhiều mảng con với các búp sóng thu có độ linh động cao, thực hiện lọc không gian tín hiệu nhằm nâng cao chất lượng phát hiện định vị mục tiêu dưới nước. Từ khóa: Mảng cảm biến; Tạo búp sóng thích nghi Frost; Griffiths; MVDR; Tổ hợp sonar МГК-400ЭМ. 1. GIỚI THIỆU Tổ hợp thủy âm МГК-400ЭМ là khí tài sonar, phiên bản nâng cấp từ МГК-400 để tích hợp trên tàu ngầm của Nga, có thể coi hệ thống như mắt thần của tàu ngầm trong lòng biển sâu để phát hiện cảnh báo và theo dõi nhận dạng mục tiêu dưới nước đảm bảo sẵn sàng chiến đấu. Hình 1. Sơ đồ khối tổ hợp thủy âm МГК-400ЭМ. Anten 1H - Anten chính của tổ hợp, dùng để thu nhận tín hiệu trong các chế độ П1, А1, П2 và А3 trong dải tần số từ 0.3-10.8 kHz. Được lắp đặt ở mũi tàu, phía dưới, bên trong bầu sonar có tính chất xuyên âm. Anten có hình dạng trụ côn tròn tạo góc bằng 12.4°, đỉnh hướng xuống dưới. Độ cao anten 2,4m, đường kính mặt cắt trên là 4m. Trên bề mặt của anten 1H được lắp đặt 1008 cảm biến, bố trí thành 14 mảng cảm biến tròn (circle arrays) nằm ngang, mỗi mảng tròn có 72 hydrophone được bố trí theo vòng tròn cách đều nhau theo góc là 5° [2]. Tạp chí Nghiên cứu KH&CN quân sự, Số Đặc san Viện Điện tử, 9 - 2020 227
Kỹ thuật điện tử Bài báo đề xuất một giải pháp kết hợp 2 phương pháp điều khiển cứng và mềm tạo các mảng có cấu trúc hình học khác nhau dựa trên mô hình anten 1H, bằng cách kích hoạt các hydrophone trong ma trận cảm biến sẽ tạo ra được nhiều loại mảng có kiểu búp sóng cũng như hướng khác nhau, điều khiển mềm tính toán trọng số mảng (thuật toán thích nghi) để quay búp sóng có hướng thu mong muốn, triệt giảm búp sóng phụ, giảm sự ảnh hưởng tối đa của tạp ồn và nâng cao độ lợi của mảng. 2. TẠO BÚP SÓNG MẢNG TRỤ VÀ TÙY BIẾN VỚI ANTEN 1H 2.1. Tạo búp sóng mảng trụ Mảng trụ tròn là mảng ba chiều, trong đó, các hydrophone được bố trí hình tròn bán kính R trên một mặt phẳng ngang, các mảng tròn này được triển khai theo trục dọc z thành mảng trụ tròn (hình 2). Trên cơ sở có N mảng tròn và mỗi mảng tròn có M phần tử, tâm của các mảng tròn là trục z và mảng đối xứng theo hướng z về gốc tọa độ. Xây dựng mô hình tính toán và thiết kế tạo búp sóng cho mảng căn cứ trên véc tơ đa tạp và tập trọng số mảng [5]. Hình 2. Cấu trúc hình học mảng trụ và hệ tọa độ trụ. Theo [1, 5] có thể thực hiện tạo búp sóng cho mảng trụ theo hai bước: Bước 1: Tạo búp sóng từng mảng tròn bán kính R với M phần tử được Bcir(θ, ϕ ); Bước 2: Tạo búp sóng mảng thẳng 1 lần cho N mảng tròn theo trục z từ các véc tơ ở bước 1, được búp sóng mảng trụ với tín hiệu đầu ra B(θ, ϕ ). Búp sóng của mảng trụ: (1) (2) 228 P. H. Minh, …, P. T. Thương, “Giải pháp tạo búp sóng tùy biến … thủy âm МГК-400ЭМ.”
Nghiên cứu khoa học công nghệ Có thể viết lại như sau: (3) Biểu thức trong ngoặc là búp sóng mảng tròn thứ n. Do vậy, (4) Tương tự như vậy, tạo búp sóng với mảng thẳng (5) Nếu trong (2) được viết tách riêng, (6) Thì (3) có thể viết gọn lại (7) Tạo búp sóng mảng trụ tròn bán kính R = 2m, số lượng mảng tròn N = 5, mỗi mảng tròn có M = 36 phần tử cảm biến, khoảng cách giữa các mảng tròn RS = 0.1875m, tần số âm f = 500Hz, vận tốc âm trong nước c = 1500m/s. Hình 3. Búp sóng mảng trụ tròn 5x36 phần tử. Hình 3 được thiết lập hình dáng kích thước giống như anten 1H của tổ hợp sonar МГК-400ЭМ, tuy nhiên, số lượng mảng tròn và cảm biến thì ít hơn, đối với góc nghiêng 12.4° của anten 1H, có thể điều khiển búp sóng chính quay theo trục z một góc -12.4°. Về cơ bản hình dáng búp sóng của mảng trụ phụ thuộc vào bán kính mảng tròn, tần số tín hiệu hiệu sóng âm và hướng của búp sóng chính. Tùy vào tình huống tác chiến cụ thể mà mảng trụ tròn sẽ tùy biến theo nhiều cấu trúc hình học khác nhau, và sẽ tạo ra những búp sóng chính có hướng và độ rộng khác nhau. Tạp chí Nghiên cứu KH&CN quân sự, Số Đặc san Viện Điện tử, 9 - 2020 229
Kỹ thuật điện tử 2.2. Tạo búp sóng tùy biến với anten 1H 2.2.1. Anten 1H và kỹ thuật tạo búp sóng Anten 1H được lắp đặt trong bầu sonar bố trí ở phía đầu (nửa dưới) của tàu ngầm, được cấu thành từ 2 khối cảm biến ПР2Р được kết nối thành các khối ПР5 (vòng từ 1 đến 12) và khối ПР5-1 (vòng 13 và 14). Hình 4. Cấu trúc anten 1H và một số búp sóng chính. Trong chế độ П1 búp sóng của anten 1H được tạo ra nhờ mặt quạt 120°, trong đó có 24 mảng thẳng dọc theo anten. Ban đầu tạo ra các búp sóng trong mặt phẳng đứng với các góc nghiêng cho trước (- 12.4°, - 6°, 0°, 6°, 12.4°), sau đó các tín hiệu được định pha và tạo ra búp sóng của cung bù, bán kính của nó bằng bán kính trung bình của hình nón. Ngoài ra, còn có thể tạo và điều khiển búp sóng theo các góc nghiêng bất kỳ (từ -60° đến 60°). Trong chế độ А1 việc tạo ra kênh không gian (ПК) để thu nhận tín hiệu cũng tương tư việc tạo kênh không gian trong chế độ П1. Độ rộng ПК tại tần số 3 kHz trong mặt phẳng ngang bằng 10.9°, mặt phẳng đứng 13.7°. Hệ số tập trung K bằng 195. Trong các chế độ П2 và А3 búp sóng được tạo ra bởi 2 vòng phía dưới của anten (vòng 13 và 14). Khi đó, trong mặt phẳng ngang sẽ tạo ra rẻ quạt gồm 20 kênh không gian, lệch tương đối nhau một góc 15°. Mỗi kênh không gian được tạo ra bởi một kênh bù pha gồm 20 đầu thu, bố trí theo thứ tự bàn cờ (độ lớn của cùng bù gần bằng 50°); trong các kênh thu người ta làm giảm dần biên độ của các kênh thu ngoài cùng. Hình 5 mô phỏng búp sóng mảng tròn của vòng 13 và 14, có đường kính R = 2m, tần số sóng âm f = 500Hz, tốc độ âm c = 1500m/s, góc quay búp sóng chính [45o,45o] theo trục xy, hướng nhìn [135o, 20o]. Hình 5. Búp sóng mảng tròn 1x72 phần tử, R = 2m. 230 P. H. Minh, …, P. T. Thương, “Giải pháp tạo búp sóng tùy biến … thủy âm МГК-400ЭМ.”
Nghiên cứu khoa học công nghệ Giá trị độ rộng HPBW rẻ quạt trong mặt phẳng ngang trong dải tần công tác thể hiện trong bảng 1. Bảng 1. Độ rộng búp sóng tại chế độ hoạt động П2 và A3. Tần số (kHz) 1.0 1.5 3.8 8.0 10.0 Độ rộng búp sóng 62.0º 45.0º 22.0º 23.0º 24.0º ở mức 3 dB Độ rộng cánh sóng trong mặt phẳng đứng tại tần số 10 kHz gần bằng 25° và tăng theo chiều giảm của tần số. Độ nhạy trung bình của kênh thu (khối ПР2Р) ở anten tại tần số 2 kHz bằng 500 μkV/Pа, tại tần số 8 kHz – 1700 μkV/Pа. Giá trị trung bình điện dung của cảm biến – 6.5 nF. Áp suất thủy tĩnh công tác – 3 МPа. 2.2.2. Tạo mảng tùy biến với anten 1H Trong nhiều ứng dụng thực tế, hình dạng vật lý của các mảng cảm biến phải phù hợp với hình dạng của bề mặt cong mà chúng được gắn trên đó. Ví dụ như mảng gắn trên tàu ngầm, máy bay, ra đa hoặc tên lửa. Các mảng này có hình thù đặc biệt như trụ tròn, côn tròn, cầu, bán cầu, móng ngựa,… hoặc bất kỳ. Giải pháp mới bài báo đề xuất là kích hoạt tùy biến một tập hydrophone trong mảng trụ tròn 3 chiều để hình thành một cấu trúc hình học nhất định để tạo được búp sóng có hướng và đặc tính thu mong muốn, đồng thời, kết hợp sử dụng ma trận trọng số W (áp dụng các thuật toán tạo búp sóng thích nghi như Frost, Griffiths hoặc MVDR) để thiết kế đặc tính của mảng thành bộ lọc không gian với mục đích thu được tín hiệu mong muốn tốt nhất. Tạo búp sóng anten 1H theo mặt quạt 120o (24 phần tử) của vòng anten từ 1 đến 12, có đường kính R = 2m, tần số sóng âm f = 1000Hz, tốc độ âm c = 1500m/s, góc quay búp sóng chính [0o,0o] theo trục xy, hướng nhìn [135o, 20o]. Hình 6. Tạo búp sóng anten 1H có mặt quạt 120o 12x24 phần tử. Với anten 1H theo mặt quạt 180o (36 phần tử x 14 vòng) có thể tùy biến thành nhiều các mảng con để đồng thời theo dõi được nhiều mục tiêu. Tùy biến anten 1H thành 72 mảng thẳng kích thước 1x6 theo chiều dọc (12 vòng trên), với hai vòng cảm biến 13, 14 dưới tùy biến thành 12 mảng tròn cong 1x6 có đường kính R = 2m theo dõi đồng thời nhiều mục tiêu từ các hướng khác Tạp chí Nghiên cứu KH&CN quân sự, Số Đặc san Viện Điện tử, 9 - 2020 231
Kỹ thuật điện tử nhau theo phương ngang (hình 7). Trong các hệ thống sonar dưới nưới việc đồng thời quan sát nhiều mục tiêu là tối cần thiết, với giải pháp đưa ra ở đây là hợp lý khi tùy biến tách mảng phẳng ra thành nhiều mảng nhỏ kết hợp với tính toán véc tơ trọng số wn của từng mảng để quay búp sóng chính theo các hướng mục tiêu đã phát hiện. Hình 7. Tùy biến Anten 1H theo mặt quạt 180o tạo nhiều mảng con. Hình 8. Búp sóng mảng tròn cong R=2m 1x6. Với hình 7 kích hoạt mảng trụ thành mảng thẳng và cong, tạo búp sóng chính theo chiều dọc, phương ngang làm cho mảng tùy biến rất linh động được hướng thu và quan sát được nhiều mục tiêu đồng thời. Ngoài ra, có thể kích hoạt theo các đường chéo, để có được mảng thu có hình dạng mặt tròn và đường tròn có cấu trúc hình học khác nhau, các cấu trúc lệch tam giác (triangles), cặp lệch song song (shift pair) hoặc cấu trúc cân bằng đối xứng (symmetric) [1] có thể tạo ra được từ anten 1H tùy biến ở trên. Mảng thẳng 1x6 sử búp sóng chính phương ngang theo trục xy và tính toán quay búp sóng theo trục z để quan sát phát hiện mục tiêu. Mảng cong 1x6 có búp sóng chính dọc theo trục z và điều khiển búp sóng theo mặt quạt 120o (hình 8). Như vậy, dựa trên công thức tính toán để thiết kế mảng, giải pháp bài báo đưa ra có thể tùy biến anten 1H dựa trên việc kích hoạt các hydrophone trong mảng để tạo thành một mảng bất kỳ và tạo búp sóng thích nghi cho mảng đó đến hướng mong muốn. Trong những trường hợp quan sát mục tiêu cụ thể cần có những tính toán để chọn lựa về cấu trúc hình học của mảng sao cho tối ưu nhất. 3. MÔ PHỎNG VÀ ĐÁNH GIÁ HIỆU QUẢ 3.1. Sơ đồ khối thuật toán và giải pháp Giải pháp đề xuất được trình bày theo lưu đồ ở hình 9. Sau khi khởi tạo mảng thu tín hiệu tạo búp sóng thông thường và điều khiển quay búp sóng chính theo 232 P. H. Minh, …, P. T. Thương, “Giải pháp tạo búp sóng tùy biến … thủy âm МГК-400ЭМ.”
Nghiên cứu khoa học công nghệ nguyên lý “Delay and Time” để rà quét sục sạo mục tiêu theo phương ngang, khi xuất hiện mức năng lượng lớn hơn ngưỡng, hệ thống sẽ cảnh báo xuất hiện mục tiêu và căn cứ vào mức năng lượng, tần số, thuật toán sẽ tùy biến một số cấu trúc hình học khác nhau và thiết lập tạo búp sóng thích nghi Frost để tìm ra cấu hình mảng cho tín hiệu tốt nhất. Hình 9. Lưu đồ thuật toán giải pháp tạo búp sóng tùy biến. Tạp chí Nghiên cứu KH&CN quân sự, Số Đặc san Viện Điện tử, 9 - 2020 233
Kỹ thuật điện tử Với hình 9 có thể áp dụng các loại thuật toán tạo búp sóng thông thường hoặc thích nghi khác nhau sao cho phù hợp nhất với điều kiện thu thực tế. 3.2. Triệt giảm tạp ồn của tín hiệu Mô phỏng tạo búp sóng thông thường (Delay and Time) và tạo búp sóng thích nghi Frost [6] cho mảng thường và mảng tùy biến. Tín hiệu sử dụng để mô phỏng là tín hiệu phát ra từ mục tiêu dưới nước có độ dài 10s: Một là tiếng Ping của tàu ngầm S1 có góc đến [-30o, 0o] (hình 10a, hình 10b), hai là tiếng động cơ diezen tàu mặt nước S2 có góc đến [-10o, 10o] (hình 10c, hình 10d) và ba là âm thanh của cá voi S3 có góc đến [20o, 0o] (hình 10e, hình 10f). Hình 10. Một số tín hiệu âm thanh dưới nước sử dụng để mô phỏng. Hình 11. Mảng thường ULA và mảng tùy biến. 234 P. H. Minh, …, P. T. Thương, “Giải pháp tạo búp sóng tùy biến … thủy âm МГК-400ЭМ.”
Nghiên cứu khoa học công nghệ Mảng thường ULA gồm 12 phần tử cách đều nhau 0.1875m (hình 11a), thiết lập mảng trụ cong tùy biến cấu trúc bởi mảng 6x8 phần tử bố trí cách đều nhau là 0.175m, mảng được kích hoạt theo cấu trúc 3x4 và 4x3 kiểu hình vuông cách đều (Rectagular) (hình 11b), và kích hoạt theo 3x4 và 4x3 kiểu hình tam giác (Triangular) (hình 11c), kích hoạt mảng theo cấu hình 2x6 và 6x2 cũng với 12 phần tử cảm biến, và còn có thể mô phỏng theo nhiều cấu hình khác nhau. Tiến hành mô phỏng tạo búp sóng thường (Delay and Time) và thích nghi Frost có 20 băng lọc với mảng thường và mảng trụ cong tùy biến có 12 phần tử cảm biến với các góc đến của tín hiệu khác nhau. Tín hiệu thu được tại các cảm biến là vô hướng và cơ bản giống nhau, có mức độ tạp ồn lớn (hình 12), sử dụng kỹ thuật tạo búp sóng thông thường delay-time cho mảng thường và quay búp sóng đến hướng tín hiệu thứ nhất; lúc này tín hiệu đã cải thiện tạp ồn nhưng tín hiệu thứ hai vẫn xuất hiện rõ ràng (hình 13). Hình 12. Tín hiệu hỗn hợp thu tại cảm biến bất kỳ. Hình 13. Tín hiệu tạo búp sóng Delay and Time mảng ULA góc S1 [-30o, 0o]. Tạp chí Nghiên cứu KH&CN quân sự, Số Đặc san Viện Điện tử, 9 - 2020 235
Kỹ thuật điện tử Hình 14. Tín hiệu tạo búp sóng Delay and Time mảng tùy biến góc S1 [-30o, 0o]. Hình 15. Tín hiệu khi tạo búp sóng thích nghi Frost mảng ULA góc S1 [-30o, 0o]. Hình 16. Tín hiệu tạo búp sóng thích nghi Frost mảng tùy biến góc S1 [-30o, 0o]. 236 P. H. Minh, …, P. T. Thương, “Giải pháp tạo búp sóng tùy biến … thủy âm МГК-400ЭМ.”
Nghiên cứu khoa học công nghệ Tạo búp sóng mảng tùy biến với cấu hình 4x3 kiểu tam giác triangular (hình 11c) với góc quay búp sóng chính theo hướng tín hiệu S1 được hình 14. Từ đây, có thể thấy tín hiệu có cải thiện hơn với mảng thường ULA (hình 13). Để đạt được hiệu suất tốt hơn, mô phỏng với tạo búp sóng thích nghi Frost, thiết lập thuật toán Frost với bộ lọc kích thước 20 băng lọc, mô phỏng tương tự như vậy với mảng thường và mảng tùy biến: Hình 15 cho thấy tín hiệu đã được cải thiện đáng kể về tạp ồn và không thấy xuất hiện tín hiệu thứ 2. Như vậy, có thể thấy thuật toán thích nghi Frost cải thiện đáng kể chất lượng với thuật toán tạo búp sóng thông thường. Tuy nhiên, với số lượng cảm biến là không đổi, chất lượng tín hiệu còn có thể tốt hơn nữa khi ứng dụng với mảng tùy biến 4x3 triangular (hình 16), mô phỏng cho thấy rõ hiệu quả của giải pháp tạo búp sóng mảng tùy biến đã làm giảm tạp ồn đến từ những hướng không quan tâm. 3.3. Nâng cao độ lợi tín hiệu với mảng tùy biến Để thấy rõ sự cải thiện về chất lượng, tính độ lợi của mảng (Array Gain) theo công thức sau [5]: (8) Hoặc (9) Mô phỏng tạo búp sóng thường và thích nghi Frost, tính độ lợi mảng theo (8) với các kiểu mảng thường và mảng tùy biến theo các góc quay búp sóng khác nhau ta được (bảng 2, bảng 3). Bảng 2. Độ lợi của mảng thường ULA theo 3 góc tới của tín hiệu. Tạo búp sóng Delay and Tạo búp sóng Frost Time Góc Góc Góc Góc quay Góc Góc STT Mảng thường quay quay quay S1[-30,0] quay quay S1[-30,0] S2[- S3[20,0] S2[- S3[20,0] 10,10] 10,10] Mảng thường 12 1 0.8645 0.2235 0.4764 10.9068 1.6913 3.6562 phần tử ULA Kết quả bảng 2 cho thấy độ lợi khi tạo búp sóng với mảng thường (ULA) theo các góc hướng khác nhau, trên thực tế mảng có thể quét theo các góc hướng bất kỳ, bài báo chỉ mô phỏng một số góc hướng điển hình để tìm giải pháp có lợi lớn nhất. Bảng 3 là tạo búp sóng với mảng tùy biến được kích hoạt theo các cấu trúc khác nhau, kết quả mô phỏng cho thấy độ lợi của anten 1H tùy biến có cải thiện hơn, tuy nhiên, nhược điểm của giải pháp đó là mất nhiều thời gian để tính toán tối ưu cấu trúc hình học để đưa ra cấu trúc tốt nhất và không phải tất cả các hướng của mảng phẳng tùy biến đều có độ lợi lớn hơn so với mảng thường, điều này cũng phù hợp với thực tế. Tạp chí Nghiên cứu KH&CN quân sự, Số Đặc san Viện Điện tử, 9 - 2020 237
Kỹ thuật điện tử Bảng 3. Độ lợi của mảng anten 1H tùy biến theo 3 góc tới của tín hiệu. Tạo búp sóng Delay and Tạo búp sóng Frost Mảng anten 1H Time tùy biến theo Góc Góc Góc quay Góc quay Góc Góc STT một số cấu trúc quay quay S3[20,0] S1[-30,0] quay quay hình học khác nhau S1[- S2[- S2[- S3[20,0] 30,0] 10,10] 10,10] Mảng tùy biến 1 3x4 kiểu 2.1456 0.4610 0.5727 11.5240 1.6544 3.6667 Rectagular Mảng tùy biến 2 4x3 kiểu 1.3982 0.3187 0.6418 11.7307 1.6818 3.6482 Rectagular Mảng tùy biến 3 2x6 kiểu 4.1100 0.6899 1.01621 11.7816 1.6808 3.6731 Triangular Mảng tùy biến 4 6x2 kiểu 1.0032 0.2318 0.7527 11.8109 1.6709 3.6541 Triangular Mảng tùy biến 5 3x4 kiểu 2.2093 0.4603 0.6143 11.6094 1.6602 3.6669 Triangular Mảng tùy biến 6 4x3 kiểu 1.3950 0.3459 0.6981 11.8155 1.6806 3.6538 Triangular 4. KẾT LUẬN Bài báo đã đưa ra cơ sở tính toán và mô hình toán học cho cấu trúc mảng trụ tròn tùy biến, đề xuất giải pháp tùy biến cấu trúc hình học mảng kết hợp điều khiển búp sóng thường và thích nghi cho anten 1H, chỉ ra được hiệu quả hơn so với kết quả trước đây, giải pháp được mô phỏng theo nhiều kịch bản khác nhau nhằm tìm đến một kết quả tốt nhất. Với mô hình mảng anten 1H tùy biến như vậy có thể áp dụng với các loại thuật toán và phương pháp tạo búp sóng thích nghi khác nhau như Griffiths, LCMV và MVDR. Tạo búp sóng tùy biến với các cấu trúc mảng khác nhau trên cơ sở anten 1H kết hợp với điều khiển búp sóng chính quét theo các hướng mong muốn sẽ xác định được tia âm trực tiếp đến từ mục tiêu, các búp sóng phụ và búp không sẽ hướng vào những góc có tia âm phản xạ lớn. Việc phát hiện và định vị mục tiêu trở nên tin cậy hơn khi kết hợp phương pháp hiện đại và phương pháp kinh điển, hạn chế của giải pháp là việc tính toán tùy biến cấu trúc mảng và điều khiển búp sóng để tìm độ lợi lớn nhất sẽ làm mất nhiều thời gian tính toán, như vậy, đối với những ứng dụng thời gian thực cần tốc độ cao sẽ bất lợi. 238 P. H. Minh, …, P. T. Thương, “Giải pháp tạo búp sóng tùy biến … thủy âm МГК-400ЭМ.”
Nghiên cứu khoa học công nghệ TÀI LIỆU THAM KHẢO [1]. Phan Hồng Minh, Phan Trọng Hanh, Vũ Văn Binh, Nguyễn Công Đại, “Một giải pháp cấu hình mạng cảm biến thủy âm hai chiều trên cơ sở tạo búp sóng tùy biến”, Tạp chí KH&CN quân sự, số 54, 04-2018. [2]. Cục Kỹ thuật Hải quân, “Hướng dẫn sử dụng tổ hợp sonar MGK-400EM, Phần 1 Thuyết minh hoạt động ”, 2012. [3]. http://roe.ru/catalog/voenno-morskoy-flot/korabelnye-radioelektronnye- sistemy/mgk-400/#, “Catalog MGK-400EM tổ hợp thủy âm hiện đại cho tàu ngầm”, 2020. [4]. Yong Chen, Fang Wang, Jianwei Wan, Gang Li, “Convex Optimization Based Robust Adaptive Beamforming for Underwater Sensor Array”. Signal Processing (ICSP), 2016 IEEE 13th International Conference. [5]. Harry L. Van Trees, “Detection, Estimation, and Modulation Theory, Part IV - Optimum Array Processing”, John Wiley & Sons, Inc., New York, 2002. [6]. FROST, O. L. “An algorithm for linearly constrained adaptive array processing”. In Proceedings of IEEE, 1972, vol. 60, no. 8, p.926-934. [7]. GRIFFITHS, L. J., JIM, C. W. “An alternative approach to linearly constrained adaptive beamforming”, IEEE Transactions on Anntenas and Propagation, 1982, vol. AP-30, p. 27-34. ABSTRACT A SOLUTION TO CUSTOMIZE BEAMFORMING 3D CYLINDER HYDROPHONE ARRAYS BASED ON 1H ANTENNAS IN THE МГК-400ЭМ SONAR SYSTEM The paper proposes a new beamforming solution on cylindrical hydrophone array sensors, the model 1H antennas in the МГК-400ЭМ sonar system, based on creating a customized combined with the adaptive beamforming such as Frost, Griffiths or MVDR to improve the reception signal quality. The activation of hydrophones in the sensor array will create arrays of different geometric structures, rotate the beams in the desired direction, create many sub-arrays with the receiver waves having high flexibility and reality filter signal space to improve the quality of detection target underwater location. Keywords: Underwater sensor arrays; Beamformming; Frost; Griffiths; MVDR; МГК-400ЭМ. Nhận bài ngày 18 tháng 02 năm 2020 Hoàn thiện ngày 23 tháng 8 năm 2020 Chấp nhận đăng ngày 28 tháng 8 năm 2020 Địa chỉ: Viện Điện Tử - Viện Khoa học và Công nghệ quân sự. *Email: phanhongminh1979@gmail.com. Tạp chí Nghiên cứu KH&CN quân sự, Số Đặc san Viện Điện tử, 9 - 2020 239