Sonar - sonar bistatic , receptorul (receptorii) și emițătorul (emițătoarele) sunt distanțate în spațiu la distanțe comparabile cu distanța până la țintă [1] .
În procesul de propagare a sunetului în mediu, amplitudinea vibrațiilor sonore scade. Există trei mecanisme principale de pierdere: divergența sferică (sau cilindrice în ape puțin adânci), absorbția și împrăștierea sunetului prin neomogenități medii. Pierderea de propagare TL ( eng. Transmission loss ) depinde de distanța și frecvența sunetului. Într-un sonar monostatic, sunetul călătorește mai întâi de la transmițător la țintă și apoi înapoi de la țintă la receptor. Presupunând că pierderea într-o direcție este egală cu TL (în decibeli ), pierderea totală a sunetului va fi de 2 TL. Într-un sonar bistatic, pierderile sunt suma pierderilor pe calea de la emițător la țintă TL PT și a pierderilor pe calea de la țintă la receptor TL TR [1] .
Într-un sonar monostatic, semnalul emițătorului, care intră în receptor, maschează semnalele reflectate de țintă. Dacă durata semnalului emițătorului este τ, atunci sonarul monostatic nu poate detecta ținte pe o rază mai mică de cτ/2, unde c este viteza de propagare a sunetului. Această regiune circulară a spațiului este numită „zona moartă”. Dacă sonarul se află în ape puțin adânci, raza zonei moarte poate fi mai mare, deoarece semnalele puternice reflectate pot crea valuri pe suprafața apei și neregularități ale fundului [1] .
Într-un sonar bistatic, receptorul este situat la o distanță R PR de emițător, prin urmare, în timpul t = R PR / s după impulsul de sondare, semnalul nu ajunge deloc la receptor. La momentul t, receptorul primește un „semnal direct” ( în engleză direct blast ), care continuă pentru timpul cτ [2] . Astfel, un sonar bistatic nu este capabil să distingă ținte în interiorul unei elipse, ale căror limite corespund distanței R = R PR + cτ, iar emițătorul și receptorul sunt focarele. Reflexiile semnalului de la neomogenitățile apropiate emițătorului nu afectează zona moartă.
Obiectele nu reflectă niciodată sunetul într-un mod strict unidirecțional. Mecanismul de reflectare a sunetului este destul de complicat, deoarece obiectul reflectorizant în cazul general nu poate fi reprezentat ca o sferă absolut rigidă. Amplitudinea sunetului reflectat depinde de unghiul β (față de sistemul de coordonate local al obiectului), la care obiectul este iradiat de emițător și de unghiul α, la care sunetul reflectat ajunge la receptor. Dependența S(α, β) a puterii sunetului reflectat de aceste unghiuri se numește model de reflexie [1] .
Direcția de reflexie maximă depinde de forma obiectului și de structura sa internă. Prin urmare, unghiul de iradiere optimă și unghiul de reflexie maximă nu coincid întotdeauna. Modelul de reflexie devine și mai complex atunci când ținta este parțial îngropată în sedimentele de fund (acest lucru este tipic, de exemplu, pentru mine, containere scufundate cu deșeuri, nave scufundate etc.). În acest caz, reflexia depinde nu numai de proprietățile obiectului, ci și de interacțiunea valurilor cu fundul mării. Prin urmare, soluțiile bistatice sunt foarte adesea eficiente atunci când ținta este iradiată în unghiuri diferite sau semnalul reflectat este recepționat din direcții diferite.
În sonarele monostatice, direcția semnalului reflectat recepționat este strict opusă direcției semnalului de transmisie al iradiatorului. În sonarele bistatice, unghiul φ dintre aceste direcții (așa-numitul „unghi bistatic”) poate varia de la 0° la 180°. Reflexia la φ < 90º se numește backscattering, la φ > 90º - împrăștiere înainte. Difuzarea directă se bazează pe principiul Babinet[1] .
Un sonar cu un unghi bistatic mic se numește pseudo-monostatic. Cu alte cuvinte, distanța de la emițător la țintă R PT și de la țintă la receptor R TR este mult mai mică decât distanța de la emițător la receptor R PR [1] .
Un sonar se numește multistatic dacă are mai mulți emițători și/sau receptori [1] .
Sunt adesea folosite rețele mari de recepție de hidrofoane, situate în apele de coastă puțin adânci și conectate prin cabluri la un singur centru de procesare a informațiilor. Pentru a oferi detectarea țintei la distanță lungă, este nevoie de un emițător puternic pe navă. Pentru a reduce pierderea semnalului, emițătorul ar trebui să fie situat cât mai aproape de regiunea de interes [1] .
Zona de interes este asigurată de un număr mare de receptori și de o sursă puternică de expunere. Receptoarele pot fi fie geamanduri sonar cu transmisie de date pe un canal radio, fie vehicule subacvatice nelocuite cu transmisie acustică de date [3] . De exemplu, proiectul GOATS folosește vehicule subacvatice nelocuite ca noduri receptoare [4] . Sistemul american LAMPS este aranjat în mod similar , unde geamanduri sonar aruncate dintr-un elicopter transmit date către nava de bază printr-un repetor situat pe elicopter [1] .
Cu cât frecvența semnalului este mai mică, cu atât sunt mai mici pierderile cauzate de absorbție și împrăștiere prin neomogenități medii. Pe de altă parte, cu cât frecvența este mai mică, cu atât dimensiunea emițătorului și receptorului direcțional ar trebui să fie mai mare [1] . Deoarece dimensiunile tipice ale emițătorilor și receptorilor exclud plasarea lor pe aceeași navă, astfel de sonare sunt realizate sub formă de rețele de emițători și receptori situate pe un cablu lung remorcat în spatele navei. Un exemplu este sonarul remorcat LFATS [5] .
Pentru a detecta obiectele îngropate, semnalul acustic emis trebuie să pătrundă adânc în pământ [1] . Acest lucru necesită un emițător puternic și foarte direcțional. Acest emițător ar trebui să fie amplasat în punctul cu cele mai bune condiții de reflectare a obiectului și a suprafeței inferioare înconjurătoare. Această problemă se rezolvă cel mai bine cu ajutorul unui sonar bistatic. Un exemplu de utilizare a unui radar bistatic în această zonă este proiectul SITAR, care vizează căutarea minelor scufundate și a containerelor cu deșeuri toxice [6] .
Avantajele sonarelor bistatice includ [1] :
Dezavantajele sonarului bistatic includ: