×
04.06.2019
219.017.733d

Способ определения координат морской шумящей цели

Вид РИД

Изобретение

Юридическая информация Свернуть Развернуть
№ охранного документа
0002690223
Дата охранного документа
31.05.2019
Краткое описание РИД Свернуть Развернуть
Аннотация: Изобретение относится к области гидроакустики, а именно к способам и устройствам обнаружения морских целей по их шумоизлучению, а точнее к способам определения координат целей с использованием интерференционных максимумов в автокорреляционной функции шума цели. Технический результат - повышение точности определения координат шумящей цели. Указанный технический результат достигается путем объединения в единый массив всех интерференционных максимумов, обнаруженных в автокорреляционных функциях, вычисленных на ряде последовательных интервалов времени, на которых координаты цели можно считать постоянными. 4 ил., 2 табл.
Реферат Свернуть Развернуть

Изобретение относится к области гидроакустики, а именно к способам и устройствам обнаружения морских целей по их шумоизлучению.

Одной из актуальных практических задач гидроакустики является определение координат цели по данным шумопеленгаторной станции (далее - ШПС). Для решения этой задачи предложено большое число способов [1].

Группа способов базируется на использовании измеренной автокорреляционной функции (АКФ) широкополосного акустического сигнала для определения координат (дистанции и глубины) его источника [1-6]. Информация о координатах источника сигнала (цели) в измеренной АКФ заключена в расположении на оси абсцисс (времени) узкополосных интерференционных максимумов (далее - ИМ), обусловленных интерференцией коррелированных сигналов источника, пришедших на вход приемной гидроакустической антенны ШПС по различным лучам. Каждой паре лучей в АКФ (при достаточном отношении сигнал/помеха (далее - ОСП) [7, 8]) соответствует один ИМ с шириной, равной обратной величине эффективной полосы частот сигнала на входе антенны, и положением на оси абсцисс, равным абсолютной величине разности времен распространения сигнала по интерферирующим лучам. На фиг. 1 в качестве иллюстрации приведена АКФ сигнала источника, пришедшего на антенну по четырем лучам.

Экспериментальная апробация способов данной группы привела к выводу, что точность определения координат цели тем выше, чем больше ИМ обнаружено в измеренной АКФ сигнала. Обусловлено это тем, что при малом количестве ИМ (менее 5-6), обнаруженных в измеренной АКФ, велика вероятность получения многозначного решения задачи [8, 9]. На практике, в силу флюктуаций коэффициента когерентности интерферирующих лучей, имеющих место особенно в гидроакустических условиях, характеризующихся многократным их отражением от границ волновода, количество ИМ, обнаруживаемых в АКФ, как правило, невелико. Причем набор ИМ, обнаруживаемых в измеренной АКФ на последовательных интервалах времени измерения АКФ, не является постоянным.

В качестве прототипа выбран описанный в работе [2] способ определения координат морской шумящей цели, включающий (фиг. 2):

- обнаружение широкополосного сигнала на выходе гидроакустической антенны ШПС (далее - антенна ШПС);

- измерение АКФ обнаруженного сигнала;

- обнаружение ИМ в измеренной АКФ и измерение их абсцисс (относительных запаздываний);

- определение области возможного местоположения цели в пространстве «дистанция - глубина»;

- для каждой точки этой области:

с учетом текущих гидроакустических условий вычисление лучевой структуры сигнала на входе антенны ШПС;

для каждой возможной пары лучей вычисленной лучевой структуры вычисление абсциссы и ОСП ИМ (далее - расчетный ИМ), который должен быть образован в АКФ сигналами этой пары лучей;

формирование массива расчетных ИМ, для которых вычисленные значения ОСП превышают заданное пороговое значение для их обнаружения в АКФ;

определение в сформированном массиве расчетных ИМ количества ИМ, абсциссы которых с учетом точности их измерения равны абсциссам ИМ, обнаруженных в измеренной АКФ;

- принятие в качестве координат цели координаты той точки в области возможного местоположения цели в пространстве «дистанция - глубина», которой соответствует наибольшее количество расчетных ИМ, абсциссы которых равны абсциссам ИМ, обнаруженных в измеренной АКФ.

Решаемая техническая проблема - повышение эксплуатационных характеристик шумопеленгаторной станции.

Технический результат, обеспечиваемый изобретением, - повышение точности определения координат морской шумящей цели.

Указанный технический результат достигается путем применения следующего технического решения.

Как было отмечено выше, точность определения координат рассматриваемым способом тем выше, чем большее количество ИМ обнаружено в измеренной АКФ. Однако, на практике в каждой отдельной измеренной АКФ, как правило, обнаруживается малое число ИМ и их набор на последовательных интервалах измерения АКФ, как правило, не повторяется, что приводит к снижению точности оценки координат на каждом отдельном измерении. Для повышения точности определения координат предлагается увеличить количество измеренных ИМ, путем объединения в единый массив всех ИМ, обнаруженных не в каждой измеренной АКФ в отдельности, а в совокупности АКФ, измеренных на временном интервале (далее - интервале анализа), длительность которого выбирается равной интервалу времени, на котором координаты цели можно считать постоянными (единицы минут), и далее - искать соответствие расчетных ИМ со всем массивом ИМ, обнаруженных в АКФ, измеренных на интервале анализа. На фиг. 3 приведена блок - схема обработки сигналов в соответствии с предлагаемым способом. Согласно фиг. 3, обработка ведется на первоначальном этапе двумя параллельными ветвями.

Первая ветвь включает в себя последовательно выполняемые операции обнаружения широкополосного сигнала цели на выходе приемного тракта ШПС (блок 1.1); измерения набора автокорреляционных функций (АКФ) обнаруженного широкополосного сигнала цели на интервалах времени, составляющих интервал анализа (блок 1.2); обнаружения в каждой измеренной АКФ из набора узкополосных интерференционных максимумов (ИМ) и измерения их абсцисс (блок 1.3); объединения абсцисс ИМ, обнаруженных во всех измеренных АКФ интервала анализа, в единый массив (блок 1.4). Выполнение перечисленных операций обеспечивает формирование массива всех ИМ, измеренных на интервале анализа и готовых к сопоставлению с расчетными данными, формируемыми блоками второй ветви.

Вторая ветвь включает в себя операции определения области возможного местоположения цели в пространстве «дистанция - глубина» (блок 2.1); вычисления для каждой точки этой области с учетом текущих гидроакустических условий лучевой структуры сигнала на входе антенны ШПС, (блок 2.2); вычисления для каждой точки этой области и для каждой пары лучей вычисленной лучевой структуры значений абсциссы и ОСП ИМ, порождаемых этой парой лучей (расчетных ИМ) (блок 2.3) и операцию формирования для каждой точки области массива расчетных ИМ, для которых вычисленные ОСП превышают заданное пороговое значение для их обнаружения в АКФ (блок 2.4). Операции второй ветви могут быть выполнены однократно для текущего состояния гидрологических условий, определяющего лучевую структуру сигналов. Выполнение операций второй ветви обеспечивает формирование массива расчетных данных, готовых к сопоставлению с результатами измерений, сформированными первой ветвью.

Сопоставление выполняется последовательно расположенными блоками 3 и 4, выполняющими операции определения в массивах расчетных ИМ, сформированных для каждой точки пространства, количества ИМ, абсциссы которых с учетом точности их измерения равны абсциссам ИМ в объединенном массиве ИМ, обнаруженных во всем наборе АКФ, измеренных на интервале анализа (блок 3) и, наконец, операцию определения координат цели путем выбора координат той точки возможного местоположения цели в пространстве «дистанция - глубина», которой соответствует наибольшее количество расчетных ИМ, абсциссы которых равны абсциссам ИМ в объединенном массиве ИМ, обнаруженных во всем наборе измеренных КФ (блок 4).

Эффективность данного технического решения подтверждена экспериментально. В качестве примера в табл. 1 приведены значения абсцисс ИМ, обнаруженных в АКФ, последовательно измеренных на интервале в 1 минуту в условиях зональной структуры гидроакустического поля (фиг. 4). Источник широкополосного шума находился в первой дальней зоне акустической освещенности на дистанции от приемной антенны ШПС 52 км на глубине 198 м. Приемная плоская квадратная антенна 3×3 м располагалась на глубине 48 м. Прием осуществлялся в полосе частот 1-3 кГц. ОСП на выходе сформированного пространственного канала превышало 20 дБ. АКФ шума источника (цели) измерялась на интервале в 1 сек с периодичностью 10 сек. Поиск координат цели осуществлялся: по глубине - в диапазоне 5-300 м; по дистанции - в интервале ±30% от истинной дистанции

Из рассмотрения табл. 1 следует, что наборы ИМ в АКФ, измеренных на последовательных интервалах времени, различаются. В последней строке табл. 1 приведены ИМ, обнаруженные хотя бы в одной из АКФ. Поскольку точность измерения абсциссы ИМ составляет 1/3 кГц = 0,33 мс, то из всех ИМ, абсциссы которых отличались менее, чем на 0,33 мс, выбирался только один ИМ.

В табл. 2 приведены результаты определения координат цели способом-прототипом с использованием ИМ каждой отдельной АКФ и с использованием предусмотренных заявляемым способом объединенных ИМ всех шести АКФ.

Следует заметить, что результат определения координат цели с использованием ИМ одной отдельно взятой АКФ во всех шести случаях был многозначным. В случае же использования всей совокупности ИМ, обнаруженных во всех шести АКФ, результат оказался однозначным, что определило высокую точность определения координат цели.

Результаты, приведенные в табл. 2, подтверждают тот факт, что с увеличением количества ИМ, обнаруженных в измеренной АКФ, точность определения координат цели повышается.

Аналогичные по сущности результаты получены и для других условий, в которых проводились эксперименты.

Таким образом, заявленный технический результат - повышение точности определения координат шумящей цели на основе информации, содержащейся в АКФ ее сигнала, - можно считать достигнутым.

Источники информации:

1. Машошин А.И. Синтез оптимального алгоритма пассивного определения дистанции до цели. - Морская радиоэлектроника, 2012, №2 (40), с. 30-34.

2. Hassab I. С.Contact Localization and Motion Analysis in the Ocean Environment: a Perspective. - IEEE Journal of Oceanic Engineering, 1983, vol. OE-8, №3, pp. 136-147.

3. Quazi A.H., Lerro D.T. Passive localization using time-delay estimates with sensor positional errors. - JASA, 1985, vol. 78, №5. pp.1664-1670.

4. Worthmann B.M., Song H.C., Dowling D.R. High frequency source localization in a shallow ocean sound channel using frequency difference matched field processing. -Journal Acoust. Soc. Am., 2015, vol. 138, p. 3549.

5. Орлов Е.Ф., Фокин B.H., Шаронов Г.А. Исследование параметров интерференционной модуляции широкополосного звука в глубоком океане. - Акустический журнал, 1988, том 34, вып. 5, с. 902-907.

6. Лазарев В.А., Орлов Е.Ф., Фокин В.Н., Шаронов Г.А. Частотная зависимость параметров интерференционной модуляции широкополосного звука в мелком море. - Акустический журнал, 1989, том 35, вып. 4, с. 685-688.

7. Машошин А.И. Помехоустойчивость выделения максимумов в корреляционной функции широкополосного шумового сигнала морского объекта, обусловленных многолучевым распространением сигнала в водной среде. - Акустический журнал, 2001, том 47, №6, с. 823-829.

8. Машошин А.И. Исследование условий применимости корреляционной функции широкополосного многолучевого сигнала для оценки координат источника. -Акустический журнал, 2017, том 63, №3, с. 307-313.

9. Хилько А.И., Смирнов И.П., Машошин А.И., Шафранюк А.В. Исследование когерентности акустических полей высокочастотных шумовых источников в случайно неоднородной среде. - Акустический журнал, 2018, том 64, №2, с. 217-227.

10. Кузьмин С.З. Цифровая обработка радиолокационной информации. - М.: Сов. радио, 1974.

11. Кендал М., Стьюарт А. Статистические выводы и связи. - М.: Наука, 1973.

12. Вентцель Е.С., Овчаров Л.А. Теория вероятностей и ее инженерные приложения. М.: Наука, 1988.

Способ определения координат морской шумящей цели, включающий обнаружение на выходе шумопеленгатора широкополосного сигнала цели, измерение его автокорреляционной функции (АКФ), обнаружение в ней узкополосных интерференционных максимумов (ИМ), измерение их абсцисс, перебор точек возможного местоположения цели в пространстве «дистанция - глубина», вычисление для каждой точки с учетом текущих гидроакустических условий лучевой структуры сигнала на входе гидроакустической антенны шумопеленгатора, вычисление для каждой возможной пары лучей вычисленной лучевой структуры абсциссы и отношения сигнал/помеха ИМ (далее - расчетный ИМ), который должен быть порожден в АКФ этой парой лучей, формирование для всех пар лучей массива расчетных ИМ, вычисленные отношения сигнал/помеха которых превышают заданное пороговое значение для их обнаружения в АКФ, определение в сформированном массиве количества ИМ, абсциссы которых с учетом точности их измерения равны абсциссам ИМ, обнаруженных в измеренной АКФ, принятие в качестве координат цели координаты той точки в пространстве «дистанция - глубина» возможного местоположения цели, которой соответствует наибольшее количество ИМ, абсциссы которых равны абсциссам ИМ, обнаруженных в измеренной АКФ сигнала на выходе антенны, отличающийся тем, что измерение АКФ обнаруженного шумового сигнала и обнаружение в ней ИМ осуществляют на каждом из ряда последовательных интервалов времени, затем все ИМ, обнаруженные в АКФ на ряде последовательных интервалов времени, объединяют в единый массив и принимают в качестве координат цели координаты той точки возможного местоположения цели в пространстве «дистанция - глубина», которой соответствует наибольшее количество расчетных ИМ, абсциссы которых с учетом точности их измерения равны абсциссам ИМ в объединенном массиве ИМ, обнаруженных во всем наборе измеренных КФ.
Способ определения координат морской шумящей цели
Способ определения координат морской шумящей цели
Способ определения координат морской шумящей цели
Способ определения координат морской шумящей цели
Способ определения координат морской шумящей цели
Источник поступления информации: Роспатент

Showing 1-10 of 87 items.
27.06.2015
№216.013.5a2b

Способ измерения физической неэлектрической величины

Изобретение относится к области приборостроения и может быть использовано при разработке и производстве измерительных преобразователей неэлектрических величин типа датчиков угловых скоростей, датчиков линейных, угловых ускорений и т.д. Согласно заявленному изобретению преобразуют измеряемую...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002554624
Дата охранного документа: 27.06.2015
27.06.2015
№216.013.5a2f

Способ выставки осевого зазора в газодинамическом подвесе оси вращения ротора гиромотора

Изобретение относится к области прецизионного приборостроения и может быть использовано при разработке и производстве гиромоторов с газодинамическим подвесом оси вращения ротора, состоящего из двух полусферических опорных узлов, каждый из которых содержит опору и фланец. Технический результат -...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002554628
Дата охранного документа: 27.06.2015
27.06.2015
№216.013.5a32

Стенд для выработки угловых колебаний в двух плоскостях

Предложенное изобретение используется для оценки динамических погрешностей микромеханических и других малогабаритных инерциальных систем. Заявленный стенд предназначен для выработки угловых колебаний в двух плоскостях, изменяющихся по гармоническому закону в расширенном частотном диапазоне,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002554631
Дата охранного документа: 27.06.2015
10.07.2015
№216.013.5e5e

Устройство для напыления тонкопленочных покрытий на сферические роторы электростатического гироскопа

Изобретение относится к устройствам для напыления покрытий на сферические роторы электростатических гироскопов и может быть использовано в точном приборостроении. Устройство содержит вакуумную камеру, внутри которой размещены источник распыления и механизм вращения ротора в виде двух рамок,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002555699
Дата охранного документа: 10.07.2015
27.07.2015
№216.013.6863

Способ обнаружения и сопровождения целей циклически работающей системой наблюдения, состоящей из нескольких разнородных приемных каналов

Изобретение относится к области создания систем наблюдения, состоящих из нескольких разнородных приемных каналов. Существо предлагаемого изобретения состоит в том, что если условию идентичности наблюдаемой и комплексной цели удовлетворяет несколько комплексных целей, то из них выбирается та,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002558276
Дата охранного документа: 27.07.2015
20.08.2015
№216.013.72fc

Микромеханический вибрационный гироскоп

Изобретение относится к области точного приборостроения и может быть использовано при создании таких средств измерения угловой скорости движения основания, как вибрационные гироскопы. Микромеханический вибрационный гироскоп содержит основание, инерционный диск, имеющий одинаковую толщину и...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002561006
Дата охранного документа: 20.08.2015
10.12.2015
№216.013.96cb

Способ определения погрешностей двухстепенного поплавкового гироскопа с газодинамическим подвесом ротора гиромотора

Изобретение относится к области прецизионного приборостроения и может быть использовано при разработке и производстве двухстепенных поплавковых гироскопов с газодинамическим подвесом оси вращения ротора гиромотора. Технический результат - повышение точности. Для этого в известном способе...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002570223
Дата охранного документа: 10.12.2015
20.03.2016
№216.014.ca96

Способ бесплатформенной инерциальной навигации на микромеханических чувствительных элементах

Изобретение относится к навигационной технике, а именно к способам бесплатформенной инерционной навигации малогабаритных движущихся объектов. Способ бесплатформенной инерциальной навигации заключается в том, что на борту подвижного объекта устанавливают микромеханические гироскопы и...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002577567
Дата охранного документа: 20.03.2016
10.06.2016
№216.015.4665

Способ изготовления ротора электростатического гироскопа

Изобретение относится к области прецизионного приборостроения и может быть использовано при производстве электростатических гироскопов. Способ изготовления ротора электростатического гироскопа содержит этапы, на которых: формируют из сплошной заготовки сферическую поверхность ротора, выполняют...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002586396
Дата охранного документа: 10.06.2016
20.08.2016
№216.015.4bcf

Двухстепенной поплавковый гироскоп

Изобретение относится к области прецизионного приборостроения и может быть использовано при разработке и производстве двухстепенных поплавковых гироскопов. Двухстепенной поплавковый гироскоп содержит корпус с двумя торцевыми крышками, цилиндрическую поплавковую гирокамеру, установленную в...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002594628
Дата охранного документа: 20.08.2016
Showing 1-10 of 40 items.
10.09.2013
№216.012.68ec

Способ обработки информации в гидроакустической антенне

Использование: изобретение относится к области гидроакустики, а именно к способу обработки информации в гидроакустической антенне. Сущность: рассматривается способ снижения структурной составляющей помехи в сигнале гидроакустического приемника, жестко закрепленного на корпусе антенны,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002492507
Дата охранного документа: 10.09.2013
10.11.2013
№216.012.7fa9

Способ оценки полного профиля вертикального распределения скорости звука

Использование: изобретение относится к области гидроакустики и может быть применено при формировании оценки полного профиля вертикального распределения скорости звука (ВРСЗ) по его измеренному в некотором диапазоне глубин фрагменту. Сущность: в способе осуществляется достраивание полного...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002498354
Дата охранного документа: 10.11.2013
27.11.2014
№216.013.0b10

Способ получения упругого и звукопоглощающего полимерного материала с термопластичными микросферами

Изобретение относится к технологии изготовления упругих, звукопоглощающих и звукоизолирующих композиций на основе полиуретанов и термопластичных микросфер. Способ получения композиции из полимерного материала и порошкообразного наполнителя содержит процессы смешения компонентов, удаления...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002534240
Дата охранного документа: 27.11.2014
20.12.2014
№216.013.1078

Бескорпусная гидроакустическая антенна

Изобретение относится к области гидроакустики, а именно к гидроакустическим антеннам, и может быть использовано в гидроакустических донных или опускаемых станциях различного назначения. Задача изобретения - повышение эффективности работы гидроакустических станций. Сущность изобретения...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002535639
Дата охранного документа: 20.12.2014
27.07.2015
№216.013.6863

Способ обнаружения и сопровождения целей циклически работающей системой наблюдения, состоящей из нескольких разнородных приемных каналов

Изобретение относится к области создания систем наблюдения, состоящих из нескольких разнородных приемных каналов. Существо предлагаемого изобретения состоит в том, что если условию идентичности наблюдаемой и комплексной цели удовлетворяет несколько комплексных целей, то из них выбирается та,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002558276
Дата охранного документа: 27.07.2015
27.12.2016
№216.013.9e8d

Способ обработки сигнала шумоизлучения объекта

Использование: изобретение относится к гидроакустике и может быть использовано при разработке гидроакустической аппаратуры, предназначенной для обнаружения шумящих объектов. Сущность: способ обработки сигнала шумоизлучения объекта содержит прием временной последовательности сигнала...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002572219
Дата охранного документа: 27.12.2015
26.08.2017
№217.015.e306

Гидроакустическая приемная многоэлементная антенна выпуклой формы двойной кривизны, размещаемая в носовой оконечности носителя

Изобретение относится к области гидроакустики, а именно к приемным многоэлементным гидроакустическим антеннам двойной кривизны, размещаемым в носовой оконечности носителя. Техническим результатом настоящего изобретения является создание формы рабочей поверхности гидроакустической антенны,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002626072
Дата охранного документа: 21.07.2017
10.05.2018
№218.016.4423

Способ определения координат (пеленга и дистанции) и параметров движения (курса и скорости) морской шумящей цели

Изобретение относится к области гидроакустики, а именно к пассивным способам определения координат (пеленга и дистанции) и параметров движения (курса и скорости) морской шумящей цели (далее КПДЦ) по информации шумопеленгаторных станций (далее ШПС), установленных на подвижных носителях...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002649887
Дата охранного документа: 05.04.2018
10.05.2018
№218.016.479d

Устройство получения информации о шумящем в море объекте

Изобретение относится к области гидроакустики и предназначено для определения параметров объектов, шумящих в море. Заявлено устройство, содержащее многоэлементную акустическую приемную антенну шумопеленгования, блок формирования веера характеристик направленности в горизонтальной и вертикальной...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002650830
Дата охранного документа: 17.04.2018
29.05.2018
№218.016.55dd

Устройство получения информации о шумящем в море объекте

Изобретение относится к области гидроакустики и предназначено для определения параметров объектов, шумящих в море. Заявлено устройство, содержащее многоэлементную акустическую приемную антенну шумопеленгования, блок формирования веера характеристик направленности в горизонтальной и вертикальной...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002654365
Дата охранного документа: 17.05.2018
+ добавить свой РИД