저주파 분석기 및 기록기

Low Frequency Analyzer and Recorder
SOSUS LOFAR 장비에서 생산한 로파그램.

두 개의 밀접한 관련이 있는 용어인 저주파 분석기 및 기록기와 LOFAR의 약자를 가진 저주파 분석 및 기록은 각각 시간-주파수 분석에서 저주파 소리의 시각적 스펙트럼 표현을 나타내는 장비 및 프로세스를 다룹니다.이 프로세스는 원래 고정 감시 수동 대잠 수중 음파 탐지기 시스템에 적용되었고 나중에 소노부이와 다른 시스템에 적용되었습니다.원래 분석은 전기 기계적이었고 디스플레이는 배경 소음에 대한 선으로 표시되는 더 강한 주파수로 Lofargram인 정전기 기록 용지에서 생성되었습니다.1990년대에 중앙 집중식 처리 센터로 시스템을 통합한 후 분석이 디지털로 전환되었으며 분석과 디스플레이 모두 디지털로 전환되었습니다.

장비와 공정 모두 고정식 감시 음파 탐지기 시스템에 특정하고 기밀로 적용되었으며 1950년대 초에 설립된 미국 해군의 해양 와이드 사운드 감시 시스템(SOSUS)의 기초가 되었습니다.LOFAR을 활용한 시스템의 연구 및 개발에는 Project Jezebel이라는 코드명이 부여되었습니다.SOSUS의 설치 및 유지보수는 기밀이 아닌 코드명 Project Caesar로 되어 있었습니다.이 원리는 나중에 공중, 지상 및 잠수함 전술 소나 시스템에 적용되었으며 일부는 "제벨"이라는 이름을 사용했습니다.

기원.

추가 정보: SOSUS

1949년 미 해군이 대잠전 [1][2]연구를 위해 1946년 국립과학원 산하에 결성된 학술 자문단인 해저전 위원회에 접근했을 때.그 결과, 해군은 매사추세츠 공과대학(MIT)의 주도하에 프로젝트 하트웰이라는 연구 그룹을 만들었습니다.하트웰 위원회는 주로 대규모 [3][4]디젤 잠수함 함대로 구성된 소련 잠수함 위협에 대응하기 위한 시스템을 개발하기 위해 매년 미화 10,000,000 달러(2022년 122,990,000 달러)를 지출할 것을 권고했습니다.한 가지 권장 사항은 하이드로폰이 장착된 여러 청취 사이트를 사용하여 SOFAR 채널의 저주파 소리를 모니터링하는 시스템과 수백 [1][3][5][note 1]마일에 걸쳐 잠수함 위치를 계산할 수 있는 처리 시설이었습니다.

해군 연구소(ONR)는 미국 전화 및 전신 회사(AT&T)와 벨 연구소 및 웨스턴 일렉트릭 제조 요소를 계약하여 하이드로폰의 하단 배열을 기반으로 한 장거리 수동 감지 시스템을 개발했습니다.제안된 개발은 AT&T의 사운드 스펙트로그래프를 기반으로 합니다. AT&T는 소리를 음성 분석을 위해 개발하고 저주파 [1][3][6]수중 사운드를 분석하도록 수정된 소리의 시간-주파수 분석을 나타내는 시각적 스펙트로그램으로 변환했습니다.제안된 시스템은 장거리 잠수함 탐지의 가능성을 제공했고 해군은 구현을 [3][7]위한 즉각적인 움직임을 명령했습니다.

해저 감시에 적용

저주파 분석기 및 레코더의 작동 모델은 1951년 5월에 제공되었으며, 이 모델은 1 - 1/2 Hz 주파수 대역의 실시간 분석으로 작동되었습니다.작업 모델과 함께 하이드로폰 어레이가 [7]여러 방위각 빔을 표시할 수 있도록 하이드로폰, 케이블, 처리 시스템 및 빔포밍에 대한 제안이 있었습니다.

NAVFAC 감시층에 있는 각 배열 빔에 하나씩 로파그램 기록기.

쇼어 설비에서 변환기 어레이에 이르는 각 시스템은 어레이의 신호가 증폭되면서 신호 처리가 시작되는 소나 세트였습니다.시간 지연에 의해 빔으로 처리되고, 시간 [8]축에서 이동하는 정전기 기록 용지에 걸쳐 연소된 주파수 스펙트럼의 강도를 스위프하는 디스플레이와 함께 전기 기계적 스펙트럼 분석기에 의해 처리되는 각 빔.

주파수 축을 따라 소리의 강도를 기록하는 스타일러스의 스위프는 배경 잡음과 선을 형성하는 특정 주파수 수신의 시간 기록을 형성했습니다.프로펠러 블레이드 또는 기계에 의해 생성된 주파수를 나타낼 때, 이들은 잠수함 또는 수상 선박의 서명을 형성할 수 있으며, 이는 선원의 위치를 파악하고 식별하는 데 사용될 수 있습니다.타임라인에 대한 주파수는 특정 소스의 주파수 변화를 보여줄 수 있으며 따라서 소스의 동작 변화를 보여줄 수 있습니다.수신된 [note 2][1][9]주파수의 영향을 미치는 방향 변화를 나타내는 도플러 이동을 포함하여 속도 또는 기타 변화일 수 있는 혈관과 관련하여.

엘루서라에서 테스트 어레이를 사용한 미국 잠수함과의 성공적인 테스트 후, 해군은 설치를 위해 6개의 LOFAR 시스템을 주문했습니다.감시 음파 탐지기 세트를 구성하는 운영 배열과 케이블이 종료된 해안 관측소에는 일반적이고 드러나지 않는 용어인 NAVFAC(Naval Facility)가 주어졌습니다.NAVFAC의 시계 바닥에는 [3][7]배열의 각 빔에 하나씩 디스플레이 뱅크가 있었습니다.

첫 번째 단계의 설치는 1954년과 [3]1958년에 대부분 완료되었습니다.1963년 9월에 시스템 전체의 신호 처리 업그레이드가 시작되었으며, 여기서 전기 기계 분석기는 디스플레이 레코더의 업그레이드와 함께 디지털 스펙트럼 분석으로 대체되었습니다.스펙트럼 분석 시스템은 1966년과 1967년 사이에 개조된 시스템으로 더욱 업그레이드되었습니다.1973년에 설치된 새로운 시스템은 1981년까지 계속된 완전한 디지털 신호 분석으로 일반적인 업그레이드를 시작했습니다.이 시스템은 대용량 디지털 컴퓨터를 사용하여 스펙트럼 분석을 완전히 디지털화하고 음향 신호를 자동으로 감지했습니다.정전식 디스플레이 시스템은 1990년대에 개별 해군 시설에서 끝나는 어레이 시스템이 중앙 처리 [8][10]시설로 연결되기 전까지는 디지털 디스플레이로 대체되지 않았습니다.

기타 대잠전 응용 프로그램

응용 프로그램을 탐색하기 위한 병행 연구 개발 노력에는 Project Jezebel이라는 [1][3]이름이 주어졌습니다.프로젝트 이름의 기원은 1968년 청문회에서 로버트 프로슈 박사가 스테니스 상원의원에게 설명했습니다."피아노의 중간 C 이하의 A"(약 100-150 사이클)와 "제벨"이 [11]"성격이 낮다"는 이유로 선택된 것은 저주파 때문이었습니다.

1956년에 도입된 AN/SSQ-28 패시브 전방향제제제벨-LOFAR 소노부이와 함께 제벨과 LOFAR는 잠수함의 국산화에 뛰어들었습니다.그 소노부이는 SOSUS에 의해 유도된 항공기에 SOSUS와 동일한 저주파 및 LOFAR 기능에 대한 접근을 제공했습니다.Bell Telephone Laboratory 시간 지연 상관 관계는 CODAR(COrrelation Detection And Ranging)라는 기술에서 두 개 이상의 소노부이로 목표 위치를 고정하는 데 사용되었습니다.이것은 나중에 전문화된 소노부이로 소량의 폭발물을 장착한 것으로 목표물에서 나오는 메아리를 탐지하기 위해 활성 모드로 사용될 수 있었습니다.액티브 모드는 "퍼포먼스가 수동적인 부표를 [12]능동적으로 바꿀 수 있는" 벌레스크 댄서의 이름을 따서 "줄리" 기술을 개발한 엔지니어들에 의해 이름 지어졌습니다.

각주

  1. ^ 인용된 Project HARTWELL 보고서는 먼저 GIUK에서 그러한 배열을 견인하는 함대형 잠수함과 배열을 연결한 다음 심층 음향 채널 저주파 소리의 잠재적 이용을 언급합니다.
  2. ^ 상단의 로파그램 그림은 라인에서 이러한 독특한 주파수 이동을 보여줍니다.

레퍼런스

  1. ^ a b c d e Whitman, Edward C. (Winter 2005). "SOSUS The "Secret Weapon" of Undersea Surveillance". Undersea Warfare. Vol. 7, no. 2. Retrieved 5 January 2020.
  2. ^ "The Papers of Colubus O'Donnell Iselin". Woods Hole Oceanographic Institution. April 2001. Retrieved 11 February 2020.
  3. ^ a b c d e f g "Integrated Undersea Surveillance System (IUSS) History 1950 - 2010". IUSS/CAESAR Alumni Association. Retrieved 22 May 2020.
  4. ^ Goldstein, Jack S (1992). A Different Sort of Time: The Life of Jerrold R. Zacharias. Cambridge, Mass: MIT Press. p. 338. ISBN 026207138X. LCCN 91037934. OCLC 1015073870.
  5. ^ Report on Security of Overseas Transport. Volume 1. Project Hartwell. (B. A Proposed Sonar Listening System for Long-Range Submarine Detection (Report). 21 September 1950. pp. D2–D8. Retrieved 11 February 2020.
  6. ^ Lieberman, Philip; Blumstein, Sheila E. (4 February 1988). Speech Physiology, Speech Perception, and Acoustic Phonetics. Cambridge, Cambridgeshire, UK/New York: Cambridge University Press. pp. 51–52. ISBN 0521308666. LCCN 87013187. Retrieved 22 May 2020.
  7. ^ a b c "Origins of SOSUS". Commander, Undersea Surveillance. Retrieved 22 May 2020.
  8. ^ a b Weinel, Jim (Spring 2003). "Evolution of SOSUS/IUSS Signal Processing (Part 1 of 2)" (PDF). The Cable. Vol. 6, no. 1. IUSS/CAESAR Alumni Association. p. 3. Retrieved 27 May 2020.
  9. ^ Lampert, Thomas A.; O’Keefe, Simon E. M. (2013). "On the Detection of Tracks in Spectrogram Images". Pattern Recognition. Amsterdam: Elsevier. 46 (5): 1396–1408. Bibcode:2013PatRe..46.1396L. doi:10.1016/j.patcog.2012.11.009. S2CID 1600755.
  10. ^ Weinel, Jim (Summer 2004). "Evolution of SOSUS/IUSS Signal Processing (Part 2 of 2)" (PDF). The Cable. Vol. 7, no. 1. IUSS/CAESAR Alumni Association. p. 3. Retrieved 27 May 2020.
  11. ^ Committee on Armed Services (U.S. Senate) (1968). Authorization for Military Procurement, Research and Development, Fiscal Year 1969, and Reserve Strength. Washington, D.C.: Government Printing Office. p. 997. Retrieved 14 March 2020.
  12. ^ Holler, Roger A. (November 5, 2013). "The Evolution Of The Sonobuoy From World War II To The Cold War" (PDF). U.S. Navy Journal of Underwater Acoustics: 332–333. Archived (PDF) from the original on March 24, 2020. Retrieved 14 March 2020.