Инфразвуковой сенсорный массив

Массив инфразвуковых датчиков , разработанный Исследовательской лабораторией армии США (ARL) , представлял собой военное устройство, которое обнаруживало и определяло местонахождение взрывных событий с неслышимыми частотами на больших расстояниях, таких как артиллерия, ракеты и вертолеты, посредством использования процесса массива . ^[1] Он также использовался для пеленгации и позиционирования в навигационных целях, а также для обнаружения атмосферных явлений и прогнозирования погоды на поле боя. ^[2]

Разработка и дизайн

Инфразвук — это область акустики, которая имеет дело с частотами ниже слышимой области человеческого слуха. Для армейских инфразвуковых приложений целевой диапазон частот находился в диапазоне 1–20 Гц. ^[3] Инфразвук способен достигать расстояний 100–500 км. Существуют естественные источники инфразвукового излучения, такие как лавины, торнадо, вулканы, землетрясения, а также искусственные источники инфразвука, такие как авиационные двигатели, вертолеты, артиллерия, корабельные двигатели, бомбы и взрывы. ^[4] Поскольку существовало так много различных источников инфразвука, методы его обнаружения представляли интерес для военных и гражданского населения. инфразвука на большие расстояния Распространение обеспечивается за счет отражения от земли и молекулярного затухания . Земля действует как отражающая служба для поступающей энергии, а молекулярное затухание равно нулю на инфразвуковых частотах. ^[5] Массив инфразвуковых датчиков содержал формирователь ответного луча с минимальной дисперсией и без искажений для улучшения характеристик обнаружения и оценки акустической системы за счет улучшения соотношения сигнал/шум. ^[6] Выходы пространственно распределенного массива датчиков объединялись формирователем луча, в котором добавлялись сигналы с одного направления и уменьшались эффекты шума и помех с других направлений. Основным препятствием при обнаружении и анализе инфразвуковых сигналов были собственные колебания давления из-за турбулентности воздуха/шума ветра, которые присутствовали всегда. ^[7] Шум ветра, вызванный прохождением воздуха над микрофоном, ограничивал возможность сбора инфразвуковой сигнатуры в скрытой зоне. ^[8] Уровни шума ветра увеличивались с уменьшением частоты, и средние уровни шума могли быть равны или превышать уровни обнаруживаемого сигнала. ^[9] Чтобы решить эту проблему, можно было бы использовать обработку сигналов, физические ветрозащитные устройства/фильтры, несколько датчиков для пространственного усреднения и методы фильтрации ветровых шлангов/труб. ^[10] Было показано, что ветровые барьеры можно использовать для снижения шума ветра, поскольку они разрушают турбулентность и эффективно формируют пространственное среднее значение на масштабах турбулентности, меньших, чем размер барьера. ^[11] Микропористые шланги, идущие от центрального микрофона, использовались в тех случаях, когда направление источника неизвестно. Эти шланги обеспечивают одинаковый отклик прибора и подавление шума ветра для всех сигналов и направлений ветра, упрощая процесс установки массива . ^[12]

Приложения

Инфразвуковые сенсорные массивы поддерживали 501-ю бригаду военной разведки армии США в Южной Корее, развернутую в 2001 году. ^[13] В 2004 году его также отправили в Ирак и Афганистан. Информация, полученная в результате исследования массивов инфразвуковых датчиков, привела к разработке компьютера «Необслуживаемый переходный акустический датчик MASINT» (UTAMS), установленного на аэростате системы постоянного обнаружения угроз (PTDS), который представлял собой акустический датчик, используемый для обнаружения точки происхождения и точка попадания ракет, СВУ и ракет. ^[14] Другие применения включали использование военными или поисково-спасательными командами, полевыми исследователями, изучающими вулканологию или сейсмологию, а также другими учеными и инженерами в области геоакустики. ^[15] Системы инфразвукового зондирования использовались для глобального мониторинга соблюдения международными договорами о запрещении испытаний оружия. Военное использование также включало обнаружение и пеленгацию воздушных и наземных транспортных средств на большом расстоянии, а также обнаружение и определение местоположения артиллерийского огня.

Ссылки

^ Лаборатория, Армейские исследования (2017). История исследовательской лаборатории армии США .
^ Нгуен, Дуй К.; Уэббер, Фредерик К.; Макинтайр, Джон П.; Винанде, Эрик Т. «Портативная тактическая система датчиков поля для инфразвуковой системы пеленгации и позиционирования» . Исследовательские ворота . Проверено 24 июля 2019 г.
^ Ноубл, Джон М.; Кольер, Сандра Л.; Распет, Ричард; Коулман, Марк А.; Альбертс, II, У.К. Киркпатрик. «Подавление шума ветра для инфразвуковых датчиков» . Исследовательские ворота . Проверено 24 июля 2019 г.
^ Нгуен, Дуй К.; Уэббер, Фредерик К.; Макинтайр, Джон П.; Винанде, Эрик Т. «Портативная тактическая система датчиков поля для инфразвуковой системы пеленгации и позиционирования» . Исследовательские ворота . Проверено 24 июля 2019 г.
^ Ноубл, Джон М.; Тенни, Стивен М. «ОБНАРУЖЕНИЕ НА ДАЛЬНЕЙ ДИАПАЗОННОСТИ И МОДЕЛИРОВАНИЕ ЗВОНОЧНЫХ ЗАПУСКОВ РАКЕТ» (PDF) . Ученый по семантике . S2CID 8785745 . Архивировано из оригинала (PDF) 2 августа 2019 года . Проверено 24 июля 2019 г.
^ Фергюсон, Б.Г. (1998). «Формирование луча данных акустической решетки с минимальной дисперсией и без искажений» . Журнал Акустического общества Америки . 104 (2): 947–954. Бибкод : 1998ASAJ..104..947F . дои : 10.1121/1.423311 . Проверено 24 июля 2019 г.
^ Распет, Ричард; Эбботт, Джон-Пол; Вебстер, Джереми; Ю, Цзяо; Талмадж, Каррик; Кольер, Сандра; Благородный, Джон. «Новые системы снижения шума ветра для инфразвуковых измерений» . Исследовательские ворота . Проверено 24 июля 2019 г.
^ Ноубл, Джон М.; Кольер, Сандра Л.; Распет, Ричард; Коулман, Марк А.; Альбертс, II, У.К. Киркпатрик. «Подавление шума ветра для инфразвуковых датчиков» . Исследовательские ворота . Проверено 24 июля 2019 г.
^ Распет, Ричард; Эбботт, Джон-Пол; Вебстер, Джереми; Ю, Цзяо; Талмадж, Каррик; Кольер, Сандра; Благородный, Джон. «Новые системы снижения шума ветра для инфразвуковых измерений» . Исследовательские ворота . Проверено 24 июля 2019 г.
^ Нгуен, Дуй К.; Уэббер, Фредерик К.; Макинтайр, Джон П.; Винанде, Эрик Т. «Портативная тактическая система датчиков поля для инфразвуковой системы пеленгации и позиционирования» . Исследовательские ворота . Проверено 24 июля 2019 г.
^ Ноубл, Джон М.; Кольер, Сандра Л.; Распет, Ричард; Коулман, Марк А.; Альбертс, II, У.К. Киркпатрик. «Подавление шума ветра для инфразвуковых датчиков» . Исследовательские ворота . Проверено 24 июля 2019 г.
^ Уокер, Кристоффер Т.; Хедлин, Майкл А.Х. «Обзор методологий снижения шума ветра» (PDF) . УКСД . Проверено 24 июля 2019 г.
^ Лаборатория, Армейские исследования (2017). История исследовательской лаборатории армии США .
^ А, Н/. «Система постоянного обнаружения угроз (Аэростат 74К)» . Армейские технологии . Проверено 24 июля 2019 г.
^ Нгуен, Дуй К.; Уэббер, Фредерик К.; Макинтайр, Джон П.; Винанде, Эрик Т. «Портативная тактическая система датчиков поля для инфразвуковой системы пеленгации и позиционирования» . Исследовательские ворота . Проверено 24 июля 2019 г.

[1] Лаборатория, Армейские исследования (2017). История исследовательской лаборатории армии США .

[2] Нгуен, Дуй К.; Уэббер, Фредерик К.; Макинтайр, Джон П.; Винанде, Эрик Т. «Портативная тактическая система датчиков поля для инфразвуковой системы пеленгации и позиционирования» . Исследовательские ворота . Проверено 24 июля 2019 г.

[3] Ноубл, Джон М.; Кольер, Сандра Л.; Распет, Ричард; Коулман, Марк А.; Альбертс, II, У.К. Киркпатрик. «Подавление шума ветра для инфразвуковых датчиков» . Исследовательские ворота . Проверено 24 июля 2019 г.

[4] Нгуен, Дуй К.; Уэббер, Фредерик К.; Макинтайр, Джон П.; Винанде, Эрик Т. «Портативная тактическая система датчиков поля для инфразвуковой системы пеленгации и позиционирования» . Исследовательские ворота . Проверено 24 июля 2019 г.

[5] Ноубл, Джон М.; Тенни, Стивен М. «ОБНАРУЖЕНИЕ НА ДАЛЬНЕЙ ДИАПАЗОННОСТИ И МОДЕЛИРОВАНИЕ ЗВОНОЧНЫХ ЗАПУСКОВ РАКЕТ» (PDF) . Ученый по семантике . S2CID 8785745 . Архивировано из оригинала (PDF) 2 августа 2019 года . Проверено 24 июля 2019 г.

[6] Фергюсон, Б.Г. (1998). «Формирование луча данных акустической решетки с минимальной дисперсией и без искажений» . Журнал Акустического общества Америки . 104 (2): 947–954. Бибкод : 1998ASAJ..104..947F . дои : 10.1121/1.423311 . Проверено 24 июля 2019 г.

[7] Распет, Ричард; Эбботт, Джон-Пол; Вебстер, Джереми; Ю, Цзяо; Талмадж, Каррик; Кольер, Сандра; Благородный, Джон. «Новые системы снижения шума ветра для инфразвуковых измерений» . Исследовательские ворота . Проверено 24 июля 2019 г.

[8] Ноубл, Джон М.; Кольер, Сандра Л.; Распет, Ричард; Коулман, Марк А.; Альбертс, II, У.К. Киркпатрик. «Подавление шума ветра для инфразвуковых датчиков» . Исследовательские ворота . Проверено 24 июля 2019 г.

[9] Распет, Ричард; Эбботт, Джон-Пол; Вебстер, Джереми; Ю, Цзяо; Талмадж, Каррик; Кольер, Сандра; Благородный, Джон. «Новые системы снижения шума ветра для инфразвуковых измерений» . Исследовательские ворота . Проверено 24 июля 2019 г.

[10] Нгуен, Дуй К.; Уэббер, Фредерик К.; Макинтайр, Джон П.; Винанде, Эрик Т. «Портативная тактическая система датчиков поля для инфразвуковой системы пеленгации и позиционирования» . Исследовательские ворота . Проверено 24 июля 2019 г.

[11] Ноубл, Джон М.; Кольер, Сандра Л.; Распет, Ричард; Коулман, Марк А.; Альбертс, II, У.К. Киркпатрик. «Подавление шума ветра для инфразвуковых датчиков» . Исследовательские ворота . Проверено 24 июля 2019 г.

[12] Уокер, Кристоффер Т.; Хедлин, Майкл А.Х. «Обзор методологий снижения шума ветра» (PDF) . УКСД . Проверено 24 июля 2019 г.

[13] Лаборатория, Армейские исследования (2017). История исследовательской лаборатории армии США .

[14] А, Н/. «Система постоянного обнаружения угроз (Аэростат 74К)» . Армейские технологии . Проверено 24 июля 2019 г.

[15] Нгуен, Дуй К.; Уэббер, Фредерик К.; Макинтайр, Джон П.; Винанде, Эрик Т. «Портативная тактическая система датчиков поля для инфразвуковой системы пеленгации и позиционирования» . Исследовательские ворота . Проверено 24 июля 2019 г.

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]

[6]

[7]

[8]

[9]

[10]

[11]

[12]

[13]

[14]

[15]