×
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 21-30 of 87 items.
26.08.2017
№217.015.e478

Способ управления подвесом ротора электростатического гироскопа

Изобретение относится к гироскопической технике, а именно к способам управления подвесами роторов электростатических гироскопов (ЭСГ). Способ управления подвесом ротора электростатического гироскопа, согласно которому в начале процесса взвешивания создают временную паузу, преобразуют величину...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002626572
Дата охранного документа: 28.07.2017
29.12.2017
№217.015.f118

Способ изготовления ротора электростатического гироскопа и устройство для осуществления этого способа

Изобретение относится к способу и устройству для изготовления ротора электростатического гироскопа. Процесс изготовления ротора включает формообразование сферической заготовки ротора, его балансировку и нанесение тонкопленочного износостойкого покрытия переменной толщины. Образуют...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002638870
Дата охранного документа: 18.12.2017
29.12.2017
№217.015.f28c

Способ взвешивания ротора гироскопа в электростатическом подвесе

Изобретение относится к области прецизионного приборостроения и может быть использовано при разработке и производстве гироскопов с электростатическим подвесом ротора. На ротор подают переменное напряжение, а к силовым электродам подвеса прикладывают постоянное напряжение. Измеряют переменные...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002637185
Дата охранного документа: 30.11.2017
29.12.2017
№217.015.f2c1

Датчик индукционного лага повышенной прочности

Изобретение относится к области навигационного приборостроения и предназначено для использования в индукционных лагах надводных кораблей и глубоководных аппаратов. Датчик индукционного лага, содержащий электромагнитную систему возбуждения и измерительные электроды, при этом электромагнитная...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002637377
Дата охранного документа: 04.12.2017
29.12.2017
№217.015.f464

Способ определения погрешности двухстепенного гироблока

Изобретение относится к области прецизионного приборостроения и может быть использовано при разработке и производстве двухстепенных гироблоков. Предложенный способ определения погрешности двухстепенного гироблока заключается: в установке гироблока на неподвижном основании; выставке оси...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002637186
Дата охранного документа: 30.11.2017
19.01.2018
№218.016.0990

Волномерный буй с инерциальным измерительным модулем на основе микромеханических датчиков

Изобретение относится к области измерительной техники и может быть использовано для измерения спектральных и статистических характеристик трехмерного морского волнения. Волномерный буй содержит корпус, обеспечивающий необходимую плавучесть, герметичный отсек, в нижней части которого размещен...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002631965
Дата охранного документа: 29.09.2017
20.01.2018
№218.016.1065

Интегрированная инерциально-спутниковая система ориентации и навигации

Изобретение относится к области навигационного приборостроения летательных аппаратов и морских судов. Технический результат состоит в повышении точности выработки параметров ориентации объекта при сокращении длины антенной базы до уровня длины волны несущей частоты спутникового сигнала,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002633703
Дата охранного документа: 17.10.2017
20.01.2018
№218.016.1e54

Способ управления подвесом ротора электростатического гироскопа

Изобретение относится к гироскопической технике, а именно к способам управления подвесами роторов электростатических гироскопов (ЭСГ). Сущность изобретения заключается в том, что способ управления подвесом ротора электростатического гироскопа дополнительно содержит этапы, на которых после...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002640967
Дата охранного документа: 12.01.2018
13.02.2018
№218.016.1e91

Двухстепенной поплавковый гироскоп

Изобретение относится к области прецизионного приборостроения и может быть использовано при разработке и производстве двухстепенных поплавковых гироскопов. Сущность изобретения заключается в том, что электроды на внутренней поверхности цилиндра двухстепенного поплавкового гироскопа...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002641018
Дата охранного документа: 15.01.2018
17.02.2018
№218.016.2aa5

Устройство для измерений мгновенных угловых перемещений качающейся платформы

Устройство для измерений мгновенных угловых перемещений качающейся платформы состоит из датчика измеряемого мгновенного плоского угла и неподвижного отсчетного устройства. Датчик угла выполнен в виде многозначных голографических мер угла, формирующих каждая под воздействием внешнего оптического...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002642975
Дата охранного документа: 29.01.2018
Showing 21-30 of 40 items.
29.06.2019
№219.017.9dab

Гидроакустическая антенна

Изобретение относится к гидроакустической антенне произвольной формы. Антенна содержит гидроакустические приемники, в непосредственной близости от которых на каркасе антенны за пределами корпуса носителя закреплены блоки предварительной обработки сигнала, выполненные в герметичном компактном...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002376611
Дата охранного документа: 20.12.2009
02.07.2019
№219.017.a30a

Способ обнаружения, классификации и определения координат и параметров движения морской шумящей цели

Изобретение относится к области гидроакустики, а именно к пассивным шумопеленгаторным станциям, предназначенным для поиска и обнаружения шумящих морских объектов (целей). Технический результат - сокращение времени обнаружения и классификации целей. Указанный технический результат достигается...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002692839
Дата охранного документа: 28.06.2019
06.07.2019
№219.017.a6d3

Корабль освещения подводной обстановки

Изобретение относится к области кораблестроения, а именно к кораблям, назначением которых является обнаружение подводных объектов. Корабль освещения подводной обстановки оснащен гидроакустическим излучателем с гидроакустической антенной, опускаемой под воду на заданную глубину, комплектом...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002693767
Дата охранного документа: 04.07.2019
12.10.2019
№219.017.d556

Способ измерения скорости судна доплеровским лагом

Изобретение относится к области кораблевождения, а именно к способам и устройствам измерения абсолютной скорости судна. Решаемая техническая проблема - повышение эксплуатационных характеристик доплеровского лага. Технический результат - повышение точности измерения скорости судна в условиях...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002702696
Дата охранного документа: 09.10.2019
12.10.2019
№219.017.d55f

Способ позиционирования подводных объектов

Изобретение относится к способам навигации подводных объектов (подводных лодок, обитаемых и необитаемых подводных аппаратов), конкретно к способам их позиционирования. Решаемая техническая проблема - совершенствование способов позиционирования ПО. Технический результат - повышение точности и...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002702700
Дата охранного документа: 09.10.2019
05.02.2020
№220.017.fe3d

Плоскостное антенно-фидерное устройство

Изобретение относится к антенно-фидерным устройствам (АФУ) для подводных объектов. Техническим результатом является повышение скорости передачи данных по радиоканалу на приледненный подводный объект. Изобретение представляет собой устройство, устанавливаемое в верхней части подводного объекта,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002713030
Дата охранного документа: 03.02.2020
05.02.2020
№220.017.fe48

Антенный модуль

Изобретение относится к гидроакустической технике и может быть использовано при разработке и изготовлении корабельных приемных гидроакустических антенн, размещаемых на подводных лодках, надводных кораблях и подводных аппаратах. Достигаемый технический результат - повышение виброустойчивости...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002713018
Дата охранного документа: 03.02.2020
05.02.2020
№220.017.fe89

Мультистатическая система подводного наблюдения

Изобретение относится к области гидроакустики, а именно к мультистатическим системам подводного наблюдения. Решаемая техническая проблема - совершенствование состава и структуры МСПН. Технический результат - определение минимального количества ИГС и ПГС и географических координат их установки...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002713005
Дата охранного документа: 03.02.2020
05.02.2020
№220.017.fe8a

Приемный гидроакустический блок

Изобретение относится к гидроакустической технике, а точнее к гидроакустическим антеннам, устанавливаемым на подводных лодках, надводных кораблях и подводных аппаратах. Достигаемый технический результат - одновременное увеличение сектора углов обзора, прочности, технологичности изготовления и...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002713007
Дата охранного документа: 03.02.2020
21.03.2020
№220.018.0ef3

Способ позиционирования подводных аппаратов

Изобретение относится к способам навигации автономных подводных аппаратов (ПА), конкретно к гидроакустическим способам определения местонахождения ПА с использованием подводных акустических маяков (AM). Решаемая техническая проблема - повышение качества подводного позиционирования ПА....
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002717161
Дата охранного документа: 18.03.2020
+ добавить свой РИД