×
24.01.2019
219.016.b35f

Способ разрешения тональных гидроакустических сигналов

Вид РИД

Изобретение

Юридическая информация Свернуть Развернуть
Краткое описание РИД Свернуть Развернуть
Аннотация: Изобретение относится к области гидроакустики, а именно к способам обработки гидроакустических сигналов в условиях реального канала распространения, и может применяться в гидроакустических системах связи, управления и позиционирования, где применяются алгоритмы сжатия и восстановления регистрируемых сигналов. Технической задачей, на решение которой направлено заявляемое изобретение, является повышение помехоустойчивости при решении задачи обнаружения тонального гидроакустического сигнала в условиях многочисленных отражений. Поставленная задача достигается следующим образом. Способ разрешения тональных гидроакустических сигналов, основанный на способе деления спектра принимаемого сигнала X(ƒ) на спектр эталонного зондирующего импульса Х(ƒ) и определении момента фиксирования отраженного сигнала по максимуму обратного преобразования Фурье над результатом деления спектров, согласно изобретению, с проведением фильтрации принимаемого сигнала на основе импульсной характеристики канала, полученной в результате обработки передаточной характеристики канала, которая определяется при анализе распространения и приема зондирующего пилот-сигнала с бесконечным спектром, а также дополнением метода деления спектров, заключающегося в делении спектра принятого сигнала на спектр сигнала-эталона, алгоритмом расчета порога обнаружения гидроакустического сигнала Н=-ln[1-(1-q)] на основе статистических критериев обнаружения сигнала в шумах, и проведением последующей корректировки спектрально-корреляционным анализом, рассматривая регистрируемый сигнал как временной ряд, на основе расчета коэффициентов Фурье и и корреляционной функции на их основе R=А+В, при использовании правила максимума корреляции: если R>R, то R>R в данном окне корректировки величиной [-π;π], и расчете корректирующей фазы относительно нуля в момент обнаружения , при величине значения поправочной фазы , определяемой из соотношения , определяется истинный момент фиксирования отраженной составляющей в канале.
Реферат Свернуть Развернуть

Изобретение относится к области гидроакустики, а именно - к способам обработки гидроакустических сигналов в условиях реального канала распространения и может применяться в гидроакустических системах связи, управления и позиционирования. Способ обработки может быть использован для обнаружения гидроакустического тонального сигнала в условиях многократных отражений и помех.

Известен способ обнаружения сигнала, включающий операции взаимокорреляционного сравнения принятой реализации с квадратурными составляющими сигналов, возведения в квадрат корреляционных откликов результатов сравнения принятой реализации и квадратурных составляющих и суммирования результатов возведения в квадрат, (Патент РФ 2032917 «Способ обнаружения сигналов», Сапрыкин В.А., Бутырский Е.Ю., Беленков В.Н., Алексеев М.В, 1995.).

Недостатком данного способа являются невысокие параметры помехоустойчивости предложенного алгоритма и вероятности корректного обнаружения, незначительно отличающиеся от характеристик классической квадратурной обработки.

Известен способ поиска сигнала известной формы, а точнее, имеющего вид затухающего синусоидального сигнала, основанный на делении спектра разрешаемого сигнала на спектр эталонного сигнала, («Методы измерения параметров излучающих систем в ближней зоне», Л.Д. Бахрах. С.Д. Кременецкий, А.И. Курочкин и др, 1985; «Basic Theory of Probe-Compensated Near-Field Measurements)), Demetrius T. Paris, Edward B. Joy, W. Marshall Leach, JR, 1978):

,

где Xt(ƒ) - спектр принимаемого сигнала;

E(ƒ) - спектр помехи;

Х0(ƒ) - спектр эталонного сигнала;

kg - коэффициент амплитуды отраженной волны;

τn - задержка n-ой отраженной волны;

kn - коэффициент амплитуды n-ой отраженной волны;

ƒ - частота сигнала;

N - количество отраженных волн.

За эталонный сигнал применяется излученный зондирующий импульс, огибающая которого принимает форму функции Гаусса. Затем используется обратное преобразование Фурье над результатом деления спектров. Результат деления спектров представляется в виде дельта-функций, пики которых во временной области отражают моменты начала фиксирования в гидроакустическом сигнале отраженных импульсов. Данный способ наиболее близок к заявленному и далее именуется, как способ-прототип.

Недостатком способа-прототипа является низкая помехоустойчивость (34 дБ), а также чувствительность к величине ошибки регистрации начальной фазы тонального сигнала на АЦП приемника аппаратуры.

Технической задачей, на решение которой направлено заявляемое изобретение, является повышение помехоустойчивости при решении задачи обнаружения тонального гидроакустического сигнала в условиях многочисленных отражений.

Поставленная задача достигается следующим образом.

Предлагается способ разрешения тональных гидроакустических сигналов, основанный на способе деления спектра принимаемого сигнала Xt(ƒ) на спектр эталонного зондирующего импульса X0(ƒ) и определении момента фиксирования отраженного сигнала по максимуму обратного преобразования Фурье над результатом деления спектров, согласно изобретения, с проведением фильтрации принимаемого сигнала на основе импульсной характеристики канала, полученной в результате обработки передаточной характеристики канала, которая определяется при анализе распространения и приема зондирующего пилот-сигнала с бесконечным спектром, а также дополнением метода деления спектров, заключающегося в делении спектра принятого сигнала на спектр сигнала-эталона, алгоритмом расчета порога обнаружения гидроакустического сигнала Н=-ln[1-(1-q)2/(N-2)] на основе статистических критериев обнаружения сигнала в шумах, и проведением последующей корректировки спектрально-корреляционным анализом, рассматривая регистрируемый сигнал как временной ряд, на основе расчета коэффициентов Фурье и и корреляционной функции на их основе Rkk2k2, при использовании правила максимума корреляции: если Rk>Rmax, то Rmax>Rk в данном окне корректировки величиной [-π;π], и расчете корректирующей фазы относительно нуля в момент обнаружения , при величине значения поправочной фазы , определяемой из соотношения , определяется истинный момент фиксирования отраженной составляющей в канале.

Эквивалентное представление сигнала, получаемого путем прохождения отраженных копий зондирующего тонального импульса различных путей на разное время, в частотной области описывается следующим выражением:

,

где Xt(ƒ), Xg(ƒ), E(ƒ) - спектры сигналов St(t), Sg(t), e(t) соответственно. Принимая, что спектр искомого гидроакустического сигнала обозначается как X0(ƒ), выражение спектра сигнала может быть определено как:

Xg(ƒ)=kgХ0(ƒ),

где kg - амплитуда поверхностной составляющей. При делении поэлементно всех слагаемых формулы, описывающей эквивалентное представление сигнала на спектр эталонного сигнала, обнаружение отраженных составляющих сводится к определению пиков дельта-функции, как в способе-прототипе. Факт наличия или отсутствия сигнала в момент появления дельта-функции определяется величиной порога обнаружения сигнала, рассчитываемой исходя из статистических критериев обнаружения сигнала в шумах.

Отличительными признаками заявляемого способа являются: 1) предварительная фильтрация принятого отраженного гидроакустического сигнала; 2) использование статистических критериев обнаружения сигнала в шумах, рассматривая результат деления спектров как временной ряд; 3) уточнение момента обнаружения каждой из отраженных составляющих методом спектрально-корреляционного анализа.

Обзор известных изобретений показал, что заявленный способ обладает новым свойством, позволяющим минимизировать значение вероятности ложной тревоги, эффективно бороться с импульсной помехой и тем самым увеличить помехоустойчивость обработки гидроакустических сигналов, за счет выполнения операций в предложенной последовательности, а также эффективно разрешать отраженные составляющие.

Пример реализации способа.

Пусть есть гидролокатор бокового обзора с излучателем тональных сигналов со средней частотой сигнала ƒS=260416,66 Гц, длительность сигнала τ=0.0000768 мс. На входе приемного устройства пороговый детектор, работающий на частоте ƒд=1041666,66 Гц (частота АЦП в 4 раза выше частоты излученного сигнала), который осуществляет прием сигнала. Длительность периода зондирующего импульса d=76.8 мкс, количество периодов внутри импульса - 20. Сигнал, представляющий собой смесь полезного сигнала и шумовой составляющей, с выхода детектора фильтруется с помощью импульсной характеристики канала, которая определяется при зондировании пилот-сигналом бесконечного спектра (например, шумоподобным сигналом). В результате деления спектра принятой последовательности на спектр идеального шумоподобного сигнала находится передаточная функция, а с помощью обратного преобразования Фурье - импульсная характеристика канала, по полученным данным настраивается фильтр перед гидроакустической съемкой. Постобработка принимаемых акустических данных заключается в делении спектра принятого тонального сигнала, сформированного из множества отраженных эхо-импульсов, на спектр идеального эхо-импульса и определении моментов фиксирования каждой составляющей. После операции обнаружения с необходимым порогом все определенные моменты корректируются с применением спектрально-корреляционного анализа, в результате чего ошибка обнаружения уменьшается корректировкой рассчитанного смещения фазы сигнала относительно нуля.

Таким образом, достигается повышение помехоустойчивости при решении задачи обнаружения тонального гидроакустического сигнала в условиях многочисленных отражений.

Способ разрешения тональных гидроакустических сигналов, основанный на способе деления спектра принимаемого сигнала на спектр эталонного зондирующего импульса и определении момента фиксирования отраженного сигнала по максимуму обратного преобразования Фурье над результатом деления спектров, отличающийся тем, что перед разрешением отраженных составляющих в сигнале происходит фильтрация принимаемого сигнала на основе импульсной характеристики канала, полученной в результате обработки передаточной характеристики канала, которая определяется при анализе распространения и приема зондирующего пилот-сигнала с бесконечным спектром, а также дополнением метода деления спектров, заключающегося в делении спектра принятого сигнала на спектр сигнала-эталона, алгоритмом расчета порога обнаружения гидроакустического сигнала Н=-ln[1-(1-q)] на основе статистических критериев обнаружения сигнала в шумах, и проведением последующей корректировки спектрально-корреляционным анализом, рассматривая регистрируемый сигнал как временной ряд, на основе расчета коэффициентов Фурье и и корреляционной функции на их основе , при использовании правила максимума корреляции: если R>R, то R>R в данном окне корректировки величиной [-π:π], и расчете корректирующей фазы относительно нуля в момент обнаружения , при величине значения поправочной фазы , определяемой из соотношения , определяется истинный момент фиксирования отраженной составляющей в канале.
Способ разрешения тональных гидроакустических сигналов
Способ разрешения тональных гидроакустических сигналов
Способ разрешения тональных гидроакустических сигналов
Способ разрешения тональных гидроакустических сигналов
Способ разрешения тональных гидроакустических сигналов
Способ разрешения тональных гидроакустических сигналов
Способ разрешения тональных гидроакустических сигналов
Способ разрешения тональных гидроакустических сигналов
Способ разрешения тональных гидроакустических сигналов
Способ разрешения тональных гидроакустических сигналов
Способ разрешения тональных гидроакустических сигналов
Способ разрешения тональных гидроакустических сигналов
Способ разрешения тональных гидроакустических сигналов
Источник поступления информации: Роспатент

Показаны записи 1-10 из 115.
25.08.2017
№217.015.a628

Способ формирования короткой комбинированной засыпной забойки взрывных скважин с распорным конусом и устройство для его осуществления

Изобретение относится к области буровзрывных работ и может быть использовано в различных отраслях, применяющих взрывное рыхление скальных массивов горных пород. Cпособ формирования короткой комбинированной засыпной забойки взрывных скважин с распорным конусом включает формирование нижней...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002608101
Дата охранного документа: 13.01.2017
25.08.2017
№217.015.a7e2

Способ изготовления слоистой деревянной клееной конструкции

Изобретение относится к деревообрабатывающей промышленности, в частности к производству деревянных клееных конструкций. Наносят клей на пласти деревянных заготовок, собирают конструкцию из заготовок и транспортируют ее к запрессовочному устройству. Укладывают собранную конструкцию на опорные...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002611161
Дата охранного документа: 21.02.2017
25.08.2017
№217.015.a915

Смеситель для вязких композиций

Изобретение относится к устройству для смешивания вязких композиций и может найти применение в химической, пищевой, фармацевтической, строительной и других отраслях промышленности. Смеситель для вязких композиций содержит цилиндрический неподвижный корпус в виде стакана, с размещенным внутри...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002611516
Дата охранного документа: 27.02.2017
25.08.2017
№217.015.a917

Смеситель для вязких композиций

Изобретение относится к устройству для смешивания вязких композиций и может найти применение в химической, пищевой, фармацевтической, строительной и других отраслях промышленности. Смеситель для вязких композиций содержит цилиндрический неподвижный корпус в виде стакана с размещенным внутри...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002611515
Дата охранного документа: 27.02.2017
25.08.2017
№217.015.a93a

Смеситель

Изобретение относится к устройству для смешивания жидких и вязких материалов и может найти применение в химической, пищевой, фармацевтической, строительной и других отраслях промышленности. Смеситель содержит цилиндрический неподвижный корпус в виде стакана c размещенным внутри его...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002611517
Дата охранного документа: 27.02.2017
25.08.2017
№217.015.af2e

Автоматизированная транспортно-грузовая каретка

Изобретение относится к заготовке леса, в частности для выполнения грузовых переместительных операций связанных с транспортировкой заготовленной древесины по водной поверхности. Транспортно-грузовая каретка содержит канатоведущий шкив и автономный двигатель для перемещения по несущему канату и...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002610896
Дата охранного документа: 17.02.2017
25.08.2017
№217.015.b064

Смеситель для композиций

Изобретение относится к устройству для смешивания вязких композиций и может найти применение в химической, пищевой, фармацевтической, строительной и других отраслях промышленности. Смеситель для композиций содержит цилиндрический неподвижный корпус в виде стакана, с размещенным внутри него...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002613502
Дата охранного документа: 16.03.2017
25.08.2017
№217.015.b0a6

Автоматизированная система контроля качества нефти

Изобретение относится к средствам автоматизации процессов транспортирования нефти. Автоматизированная система контроля качества нефти, содержащая подающий нефтепровод, предназначенный для транспортирования входящего потока нефти, и нефтепровод, предназначенный для смешанного потока нефти,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002613385
Дата охранного документа: 16.03.2017
25.08.2017
№217.015.b0a9

Смеситель для вязких материалов

Изобретение относится к устройству для смешивания вязких материалов и может найти применение в химической, пищевой, фармацевтической, строительной и других отраслях промышленности. Смеситель для вязких материалов содержит цилиндрический неподвижный корпус в виде стакана с размещенным внутри...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002613508
Дата охранного документа: 16.03.2017
25.08.2017
№217.015.b0df

Ковш экскаватора

Изобретение относится к области строительства и горнодобывающей промышленности. Ковш экскаватора включает днище, козырек, гидроцилиндры поворота козырька относительно днища, шарниры крепления козырька к днищу. Корпусы гидроцилиндров поворота козырька закреплены к днищу со стороны его нижней...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002613399
Дата охранного документа: 16.03.2017
Показаны записи 1-6 из 6.
10.06.2015
№216.013.5215

Способ обработки гидроакустических шумоподобных фазоманипулированных сигналов

Изобретение относится к области гидроакустики и может быть использовано для обработки гидроакустических сигналов в условиях реального канала распространения. Техническим результатом является повышение помехоустойчивости при решении задачи обнаружения гидроакустического сигнала в реальных...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002552534
Дата охранного документа: 10.06.2015
10.07.2015
№216.013.60d0

Способ навигации подводного робота с использованием одномаяковой системы

Изобретение относится к области гидроакустических навигационных систем и может быть использовано для мобильного навигационного обеспечения подводных роботов, в том числе работающих в ледовых условиях. Технический результат - расширение функциональных возможностей. Для этого в процессе навигации...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002556326
Дата охранного документа: 10.07.2015
25.08.2017
№217.015.bdb6

Способ приведения автономного необитаемого подводного аппарата

Изобретение относится к области гидроакустических навигационных систем, а более конкретно к способам приведения автономных необитаемых подводных аппаратов при помощи гидроакустических средств. Достигаемый технический результат - сокращение до минимума набора регистрируемых параметров,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002616446
Дата охранного документа: 17.04.2017
10.09.2019
№219.017.c985

Автоматизированная система управления рисками

Изобретение относится к средствам обработки данных, в частности к средствам для управления рисками. Технический результат заключается в повышении эффективности процесса управления рисками. Автоматизированная система управления рисками содержит объединенные общей шиной данных: блок приема и...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002699682
Дата охранного документа: 09.09.2019
21.05.2023
№223.018.6a25

Способ производства высокопрочного оцинкованного проката

Изобретение относится к области металлургии, а именно к получению высокопрочного горячекатаного оцинкованного проката для изготовления металлоконструкций. Способ включает выплавку стали, разливку стали с получением заготовки, ее аустенитизацию, горячую прокатку, охлаждение, смотку проката в...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002795601
Дата охранного документа: 05.05.2023
21.05.2023
№223.018.6a26

Способ производства высокопрочного оцинкованного проката

Изобретение относится к области металлургии, а именно к получению высокопрочного горячекатаного оцинкованного проката для изготовления металлоконструкций. Способ включает выплавку стали, разливку стали с получением заготовки, ее аустенитизацию, горячую прокатку, охлаждение, смотку проката в...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002795601
Дата охранного документа: 05.05.2023
+ добавить свой РИД