Способ обнаружения сигналов шумоизлучения морских объектов

 

Изобретение относится к гидролокации и может быть использовано при создании системы обнаружения рыболовных судов в охраняемой морской экономической зоне или системы охраны от айсбергов морских платформ нефтедобычи. Техническим результатом изобретения является повышение помехоустойчивости обнаружения сигнала шумоизлучения морского объекта. Способ включает операции приема смеси сигналов и помех, измерение спектров принятой смеси в каждом из совокупности направлений наблюдения, вычисление величин функциональной корреляции для каждого направления наблюдения, формирование отметок, подбор гипотетического значения условной дальности, предварительное нормирование прогнозируемых спектров сигнала шумоизлучения в точке приема, вычисление опорного спектра по каждому из сформированных прогнозируемых спектров, определение направления прихода сигнала и обнаружение траекторий. 1 з.п.ф-лы, 1 ил.

Предлагаемый способ относится к области пассивной локации и может быть использован, например, для обнаружения рыболовного судна системой охраны морской экономической зоны или айсберга системой защиты морских платформ нефтедобычи.

Основу описанных в известных источниках способов обнаружения сигналов шумоизлучения (ШИ) морских объектов (см., например, А.Л.Простаков. Электронный ключ к океану. Л. Судостроение, 1978, с. 21...23; В.Г.Гусев. Системы пространственной обработки гидроакустической информации. Л. Судостроение. 1988, с. 47...51; А.П.Евтютов, В.Б.Митько. Примеры инженерных расчетов в гидроакустике. Л Судостроение, 1981, с. 69...78 и др.) составляет совокупность операций, обеспечивающих измерение мощности (или энергии) предполагаемого сигнала в каждом направлении наблюдения. Возможное время накопления данных T₁ при измерении мощности сигнала на практике ограничивается интервалом стационарности помехи, т.е. величиной порядка единиц-десятков секунд. В то же время возможное время наблюдения за источником сигнала ШИ (т.е. морским объектом) T₂, которое потенциально можно использовать для его обнаружения, составляет единицы-десятки минут. Увеличение эквивалентного времени накопления данных в T₂/T₁ ≈ 10...100 раз, существенно повышающего помехоустойчивость обнаружения, возможно за счет реализации обнаружения траекторий, предусматривающего, например, подсчет числа отметок (под отметкой понимается результат предварительного обнаружения сигнала с пониженными статистическими характеристиками), попадающих в последовательно вырабатываемые стробы (смысл операции обнаружения траекторий подробно пояснен, например, в книге Ю.Г.Сосулина "Теоретические основы радиолокации и радионавигации". М. "Радио и связь", 1992, p. 7.3). Однако тот факт, что указанные стробы в известных аналогах могут формироваться только по направлению прихода предполагаемого сигнала, существенно снижает эффективность обнаружения траекторий, что приводит к относительно низкой помехоустойчивости обнаружения указанными аналогами.

В качестве прототипа рассматривается способ обнаружения сигналов ШИ морских объектов, описанный в книге Л.Кампа "Подводная акустика". М. Мир, 1972, раздел 10.2 (с. 249...253, 265 и 266). Указанный способ предусматривает прием смеси предполагаемых сигналов и помехи, измерение мощности (или энергии) принятой смеси в каждом из совокупности направлений наблюдения, формирование отметок и обнаружение траекторий при выработке стробов по направлениям прихода предполагаемых сигналов. Реализуемое в прототипе формирование отметок осуществляется таким образом, что фактически оно совмещается с определением направления прихода предполагаемых сигналов. Поэтому далее считаем, что последняя операция также входит в состав прототипа.

Операция приема смеси предполагаемого сигнала и помехи в прототипе реализуется совокупностью гидрофонов, т.е. антенной решеткой (см. цитированную книгу Л.Кампа, рис. 10.2, с. 250). Операция измерения энергии принятой смеси в совокупности направлений наблюдений реализуется лучеобразователем (см. книгу Л.Кампа, рис. 10.2), обеспечивающим формирование веера приемных характеристик направленности (ХН) в секторе обзора, и совокупностью детектора и интегратора (с постоянной времени T₁) в каждой из сформированных ХН (см. книгу Л. Кампа, рис. 10.3, с. 253). В современной практике формирования ХН осуществляется в специальной области, т.е. посредством спектрального анализа принятой каждым гидрофоном смеси сигналов и помех, после чего собственно формирование ХН осуществляется на каждой спектральной компоненте в отдельности. Тогда при детектировании каждой спектральной компоненты для каждого направления наблюдения (т.е. для каждой ХН) фактически формируются результаты измерения энергетического спектра принятой смеси предполагаемых сигналов и помех в соответствующих направлениях наблюдения. В связи с изложенным реализуемая в прототипе операция измерения энергии принятой смеси в каждом из совокупности направлений наблюдения далее уточняется как операция измерения энергетического спектра принятой смеси в каждом из совокупности направлений наблюдения.

Описание реализуемой в прототипе операции формирования отметок, выполняемой практически одновременно с измерением соответствующего каждой отметке направления прихода предполагаемого сигнала, приведено в цитированной книге Л. Кампа во 2-ом абзаце на с. 265. Смысл указанных операций состоит в том, что "разрушающая ячейка, регистрирующая цель, связана с отметкой, появляющейся на одинаковом расстоянии от левого края индикатора для каждой развертки". При этом под формированием отметки подразумевается отображение уровней полезных сигналов как более ярких точек, чем уровни помех.

Возможность выработки строба по направлению прихода предполагаемого сигнала в прототипе обеспечивается тем, что это направление однозначно связано с упомянутым расстоянием "от левого края индикатора для каждой развертки". Операция обнаружения траекторий в прототипе осуществляется (см. книгу Л.Кампа, с. 265, 2-й абзац) наблюдением "присутствия сигналов цели в виде вертикальных линий на индикаторе". Анализ взаимного положения отметок на индикаторе с выявлением вертикальных линий является практически операцией обнаружения траектории с выработкой строба по направлению прохода сигнала, поскольку если отметки разных горизонтальных разверток составляет вертикальную линию (т.е. одинаково удалены от левого края индикатора), то соответствующие им направления прихода предполагаемого сигнала совпадают или, по крайней мере, попадают в строб направления прихода. Аналогичная трактовка этой операции приведена, например, в книге Л.Гийес и П.Сабате "Основы акустики моря". Л. Гидромет., 1967, с. 142, 143.

Недостатком прототипа является относительно низкая помехоустойчивость обнаружения, поскольку в нем (как и в упомянутых выше аналогах) обнаружение траекторий осуществляется при выработке стробов только по направлению прихода предполагаемого сигнала.

Целью заявляемого технического решения является повышение помехоустойчивости обнаружения сигналов ШИ морских объектов. Цель достигается увеличением размерности стробов при обнаружении траекторий за счет дополнительного формирования стробов по условной (обобщенной) дальности до каждого источника предполагаемого сигнала шумоизлучения. Под условной (обобщенной) дальностью понимается векторная величина, представляющая собой совокупность двух параметров, определяющих форму энергетического сигнала ШИ в точке приема, а именно собственно дальность до источника сигнала ШИ, измеряемую с точностью до несущественного масштабного множителя (не меняющегося во времени), и параметра наклона спектра сигнала ШИ.

Заявляемый способ обнаружения сигналов ШИ морских объектов предусматривает прием смеси предполагаемых сигналов и помехи, измерение спектров принятой смеси G_m(f₁) в каждом из совокупности направлений наблюдения, где m - целые числа (номера направлений наблюдения), меняющиеся в диапазоне значений от 1 до M, где M - число направлений наблюдения, f_l = l·Δf, где l - целые числа (номера спектральных отсчетов), меняющиеся в диапазоне от l_н = F_н/Δf (здесь и далее имеется в виду деление с округлением до целого числа) до l_в = F_в/Δf, где Δf - заранее выбранный шаг по частоте, F_н и F_в - соответственно нижняя и верхняя граничные частоты рабочего диапазона для конкретной условной дальности, кроме того, путем запоминания результатов расчетов осуществляется предварительное формирование совокупности прогнозируемых спектров сигнала шумоизлучения в точке приема G_прij(f₁) для всех заранее выбранных сочетаний дальностей R_i и параметров наклона спектра сигнала шумоизлучения ν_j, где i - целые числа в диапазоне значений от 1 до N, j - целые числа в диапазоне значений от j_н до j_в, также реализуется вычисление опорного спектра H_опij(f₁) по каждому из сформированных прогнозируемых спектров G_прij(f₁), далее реализуется измерение совокупности значений функциональной корреляции K_ijm между каждым опорным спектром H_опij(f₁) и каждым измеренным m-м спектром принятой смеси предполагаемых сигналов шумоизлучения и помех G_m(f₁), подбор гипотетического значения условной дальности до источника обнаружаемого сигнала, соответствующего каждой сформированной отметке, осуществляемый путем определения совокупности номеров i₀, j₀ того из опорных спектров, величина функциональной корреляции которого с измеренным в соответствующем данной отметке направлении спектром смеси G_m(f₁) максимальна, а обнаружение траекторий по сформированным отметкам осуществляется при выработке стробов дополнительно по условным дальностям до источников обнаружения сигналов, причем формирование отметок осуществляется путем сравнения величин K_iojom, где для каждого значения m с порогом.

Термин функциональная корреляция является обобщающим по отношению к классическому термину корреляция; соответствующая функциональной корреляции операция предусматривает вычисление интервала от производной функции двух сигналов; в частном случае, если указанная функция есть произведение, функциональная корреляция совпадает с классической корреляцией (см. В.И.Винокуров, Р.А.Ваккер. Вопросы обработки сложных сигналов в корреляционных системах. М. Сов. радио. 1972, с. 51).

Блок-схема заявляемого объекта приведена на чертеже, где обозначены: 1 - прием смеси предполагаемых сигналов и помех; 2 - измерение спектров принятой смеси в каждом из совокупности направлений наблюдения; 3 - вычисление величин функциональной корреляции для каждого направления наблюдения; 4 - формирование отметок; 5 - подбор гипотетического значения условной дальности; 6 - предварительное формирование прогнозируемых спектров сигналов ШИ в точке приема; 7 - вычисление опорного спектра по каждому из сформированных прогнозируемых спектров; 8 - определение направления прихода сигнала; 9 - обнаружение траекторий.

Заявляемый объект в плане реализованного в нем изобретательского замысла в некоторой степени аналогичен объекту по заявке на "Способ измерения дальности до источника шумоизлучения" N 97115136-09(016177) от 10.09.97. Так, операции 1, 6 и 7 совпадают с аналогичными операциями упомянутого объекта полностью, а операции 2, 3 и 5 могут отличаться от соответствующих операций упомянутого объекта только своей "многоканальностью".

Операция 1 предусматривает преобразование акустических сигналов в электрические. Она реализуется совокупностью гидрофонов, т.е. антенной решеткой (см., например, А.П.Евтютов, В.Б.Митько. Примеры инженерных расчетов в гидроакустике. Л. Судостроение, 1981, с. 116, рис. 1.8).

Операция 2 может быть выполнена при формировании веера приемных характеристик направленности (ХН) либо во временной, либо в спектральной области. В первом случае формирование (ХН) осуществляется путем суммирования сигналов от отдельных элементов антенны с задержками, обеспечивающими компенсацию ХН в требуемом направлении (см., например, А.Л.Простаков. Электронный ключ к океану. Л. Судостроение, 1978, с. 24, рис. 6). Далее результаты формирования каждой ХН подвергаются спектральному анализу, т.е. дискретному преобразованию Фурье (ДПФ) с разрешением Δf, вычисляются квадраты модулей всех коэффициентов ДПФ (т. е. спектральных составляющих) с номерами l = l_н...l_в, после чего каждый из указанных квадратов модулей некогерентно накапливается во времени при многократно повторяющемся (при обновлении входных данных) спектральном анализе. Типичный интервал спектрального разложения составляет Т₀ = 0,1. ..0,3 секунды (т.е. Δf = 3...10 Гц), а интервал некогерентного накопления квадратов модулей спектральных составляющих может принимать значения T₁ = 5...30 секунд.

При формировании веера ХН в спектральной области спектральному анализу подвергаются сигналы (смеси полезных сигналов и помех), принятые каждым гидрофоном в отдельности. Далее формирование веера ХН осуществляется для каждой спектральной компоненты. Последняя операция предусматривает комплексно-весовое суммирование коэффициентов ДПФ (спектральных компонент) с одноименными номерами "l", полученных по сигналам от всех гидрофонов антенны. Комплексные веса при указанном суммировании обеспечивают фазирование сигналов от отдельных гидрофонов; при этом реализуется формирование веера ХН на каждой частоте f₁ (l = l_н...l_в). Далее осуществляется вычисление квадратов модулей результатов формирования ХН на каждой частоте (спектральной компоненте) и некогерентное накопление каждого из них на интервале T₁, как и в случае реализации операции 2 при формировании ХН во временной области.

В результате выполнения операции 2 формируется M (по числу сформированных ХН) массивов данных G_m(f₁), каждый из которых является результатом измерения спектра смеси предполагаемых сигналов и помех в соответствующем конкретной (m-й) ХН направлении наблюдения. Период обновления результатов выполнения операции 2 равен T₁. M массивов спектров G_m(f₁) формируются на M выходах блока 2, показанных на фиг. 1 условно как один выход.

Операция вычисления опорных спектров H_опij(f₁) (операция 7) для сочетания дальности до источника ШИ R_i и параметра наклона спектра ν_j реализуется по формуле

при l = l_н. . . l_в, где G_п(f₁) - спектр помехи после формирования ХН, предполагаемый априорно известным (при неизвестном спектре помехи заявляемый объект дополняется операцией измерения этого спектра); в общем случае этот спектр может быть различным в различных ХН, при этом в его обозначении (G_пm(f₁)) добавляется индекс номера ХН "m". Операция предварительного формирования прогнозируемых спектров сигнала ШИ (операция 6) G_прij(f₁) при нахождении источника этого сигнала на удалении R_i от точки приема и значении параметра наклона спектра ν_j, осуществляется путем запоминания результатов расчетов, проведенных по формуле

при спектре сигнала шумоизлучения в точке расположения источника шумоизлучения вида

где ν_j - параметр спектра сигнала шумоизлучения (вычисляемый, например, по формуле ν_j = jΔν, где Δν - заранее выбранный шаг по величине параметра наклона спектра), j - целые числа в диапазоне значений от j_н до j_в.

Дистанции R_i при i = 1...N могут выбираться либо произвольными, либо, например, R_i = iΔR, где ΔR - заранее выбранный шаг до дистанции. R_i=N = R_max - максимально возможная дальность до источника сигнала.

Километрическое затухание при распространении сигнала в гидроакустическом канале β(f_l) на частоте f₁ в общем случае вычисляется, например, по формуле

где a₁ - несущественная (в свете решаемой задачи) константа, которая может быть положена равной 0; контакты a₂ и a₃ зависят от района Мирового океана и всегда с некоторой (весьма малой) погрешностью известны; так, например, в летних условиях в Баренцовом море a₂ = 0,011, a₃ = 2; в Японском и Норвежском морях a₂ = 0,027, a₃ = 1,5; в Балтийском море a₂ = 0,0032, a₃ = 2; в Охотском море a₂ = 0,036, a₃ = 1,5. Возможные на практике отклонения от предполагаемых значений величины a₃ на эффективность последующего определения гипотетической условной дальности (операция 5) практически не влияют; возможные отклонения на ±5% от предполагаемых значений величины a₂ приводят к обратно пропорциональным ошибкам в измерении фактической дальности. При этом фактическая дальность может измеряться с точностью до погрешности в задании величины a₂, поэтому соответствующие стробы в заявляемом объекте фактически являются стробами относительной (т.е. измеряемой с точностью до неизвестного масштаба) дальности до источника шумоизлучения. Необходимо заметить, что указанный неизвестный масштаб измеряемой дальности в реальных условиях может составлять 1±0,05. В связи со стабильностью во времени величины a₂ наличие указанной выше погрешности на помехоустойчивость заявляемого способа не влияет. В соотношении (2) для простоты опущен сомножитель, учитывающий частотные зависимости чувствительности гидрофонов и коэффициента передачи формирователя ХН.

Операция 3 предусматривает вычисление совокупности из NJM функциональных корреляцией K_ijm по формуле

или по формуле

Все NMJ значений K_ijm обновляются на фактически имеющихся NMJ выходах блока 4 (на чертеже условно показан 1 выход) с периодом T₁.

Операция формирования отметок 4 реализуется в одном из следующих вариантов. В первом варианте все поступившие значения K_ijm сравниваются с заранее установленным порогом, и превысившие порог считаются сформированными отметками. Во втором варианте осуществляется отбор максимальных значений K_iojom среди величин K_ijm, относящихся к одному (каждому в отдельности) направлению наблюдения

Далее величины K_iojom сравниваются с заранее установленным порогом, и превысившие порог считаются сформированными отметками.

В третьем варианте после получения аналогично второму варианту значений K_iojom для каждого значения индекса "m" осуществляется формирование порога П_m, равного большей из двух величин K_iojo,m-1 и K_iojo,m+1; далее сформированными отметками считаются те значения K_iojom, которые превысили порог П_m; далее обозначены m_от - совокупность номеров ХН, в которых обнаружены отметки.

Последний вариант определения операции 4 представляется предпочтительным.

По каждой из сформированных отметок при реализации операций 5 и 8 осуществляется определение соответствующих им значений i₀, j_o и m_от. Для выполнения операций 5 и 8 необходимо считывание практически всех результатов выполнения операции 3. Связь между операциями 3 и 5 (3 и 8) подразумевается, но на чертеже для простоты не показана.

Алгоритмы определения параметров отметок следующие.

Определение совокупности параметров m_от (операция 8) реализуется в момент сравнения величин K_iojom с порогами. Это сравнение осуществляется поочередно; при этом реализуется счетчик номера "m" сравниваемого с соответствующим порогом значения K_iojom, и при каждом повышении порога осуществляется фиксация (запоминание) соответствующего значения номера, обозначенного как m_от. Одновременно с этим для каждого из совокупности значений номеров (индексов) m_от производится определение соответствующих им значений индексов i₀ и j₀ (операция 5). Раскрытие алгоритма такого определения приведено в описании цитированной выше заявки на "Способ измерения дальности до источника шумоизлучения" N 97115136-09(016177).

Необходимо отметить, что определение значений i₀ и j₀ для m-го направления наблюдения при выполнении операции 5 может быть осуществлено, например, и по формулам


В последнем случае максимум функциональной корреляции трактуется как положение энергетического центра тяжести.

Операция обнаружения траекторий 9 (см., например, Ю.Г.Сосулин. Теоретические основы радиолокации и радионавигации. М. Радио и связь, 1992, с. 263. . .268 или С.З.Кузьмин. Основы проектирования систем цифровой обработки радиолокационной информации. М. Радио и связь, 1986) предусматривает формирование стробов в данном случае по параметрам i₀, j₀ и m_от (для каждой отметки, выработанной в результате выполнения операции 4), отбор отметок, попадающих в ранее выработанные стробы, и принятие по каждой анализируемой траектории одного из двух или трех решений. В первом случае (серийная процедура) принимается одно из решений: "сигнал присутствует" или "сигнал отсутствует", а во втором (процедура Вальда) добавляется третий вариант решения "продолжать наблюдение".

Для пояснения смысла операции 9 уточним (дополним) индексацию измеренных параметров отметок i₀, j₀ и m_от следующим образом: i_μn, j_μn и m_μn. Здесь индекс "n" - номер временной реализации длительностью T₁, по которой выполнены операции 4 и 5 (нумерация реализаций начинается в произвольный условно нулевой момент времени), индекс " μ " характеризует номер отметки, выработанной при выполнении операции 4. Нумерация отметок начинается в момент времени n = 0 совершенно произвольно, а в последующие моменты n = 1, 2, 3 и т.д., отметкам, попавшим в стробы, сформированные по отметкам, полученным в предшествующие моменты времени (n-1, n-2 и т.д.), присваиваются номера этих ранее полученных отметок, а отметкам, не попавшим ни в один из указанных стробов, присваиваются произвольные свободные номера.

Содержание операций 3 и 5 обеспечивает квазипостоянство параметров отметки i_μn и j_μn, связанных с номером ячейки условной дальности до источника сигнала, при неизменной или медленно меняющейся во времени фактической дальности до этого источника при практически неизменном для данного источника параметре наклона спектра сигнала шумоизлучения. Этот эффект обусловлен тем, что при неизменных дальности до источника и параметре наклона спектра неизменными являются и номера i_μn и j_μn, того из опорных спектров , который в наибольшей (в сравнении с другими опорными спектрами ) степени коррелирован со спектром принимаемого предполагаемого сигнала ШИ. При известном i_μn дальность до источника составляет R_iμn (например, R_iμn = i_μn·ΔR). В свете решаемой задачи возможность измерения относительной дальности несущественна, поэтому далее в простейшем случае строб по относительной дальности формируется без собственно определения дальности R_iμn, а непосредственно по величине i_μn Это же относится и к стробу, вырабатываемому по параметру наклона спектра (и для простоты - к стробу по направлению прихода сигнала).

В известных аналогах эффект обнаружения траектории основан на повторяемости (попадании в одномерный строб) направлений прихода предполагаемого сигнала, т. е. величины параметра m_μn по мере обновления результатов выполнения операции формирования отметок. В заявляемом же объекте этот эффект основан на повторяемости (попадании в многомерный строб) и направлений прихода, и условных дальностей, т.е. величин параметров m_μn, j_μn и i_μn. При отсутствии обнаруживаемого сигнала формируемые значения m_μn, j_μn и i_μn меняются от цикла к циклу выполнения операции 5 хаотично, т.е. в последовательно вырабатываемые стробы в основном не попадают, что препятствует ложным тревогам.

Формирование стробов в простейшем случае осуществляется следующим образом. Строб по условной дальности в n-й момент времени равен i_μn ± 1, j_μn ±1, а по направлению прихода - m_μn ± 1.
Отметка, полученная на n-м цикле выполнения операции 4, считается попавшей в строб ранее полученной отметки с параметрами i_μn-k, j_μn-k и m_μn-k, например, если |i_μn-i_μn-k| ≅ 1, |j_μn-j_μn-k| ≅ 1 и |m_μn-m_μn-k| ≅ 1 хотя бы при одном k = 1. . .k_max - максимально допустимое число следующих подряд пропусков отметки в стробе, при котором еще не принимается решение об отсутствии сигнала (т.е. о "сбросе" траектории). На практике k_max = 3...5. Решение об обнаружении сигнала, о продолжении наблюдения или об отсутствии сигнала выносится путем подсчета отметок, попадающих в последовательно формируемые стробы (см. цитированную книгу Ю.Г.Сосулина, с. 265...268).

Выигрыш в помехоустойчивости заявляемого объекта относительно прототипа обусловлен меньшей при прочих равных условиях вероятностью ложной тревоги, т. е. меньшей вероятностью многократного попадания отметок в многомерные стробы, чем одномерные, при отсутствии обнаруживаемого сигнала; при наличии же обнаруживаемого сигнала вероятности попадания отметок в многомерные и одномерные стробы практически одинаковы. При описанном выше третьем варианте формирования отметок при отсутствии обнаруживаемого сигнала вероятность попадания отметки в строб по направлению равна 0,33, а в строб относительной дальности - 0,1...0,05 (по результатам моделирования заявляемого способа). Тогда вероятность ложной тревоги для каждой отметки в прототипе равна 0,33, а в заявляемом объекте - 0,33·(0,1...0,05) ≈ 0,02. При вероятности правильного обнаружения отметки (т.е. ее формирования при фактическом нахождении источника сигнала в "направлении" m_μn и на относительной "дальности" i_μn ), равной, например, 0,4, указанное снижение вероятности ложной тревоги в сравнении с прототипом в 10-20 раз эквивалентно понижению порогового сигнала (т.е. соответственно повышению помехоустойчивости обнаружения) на 6 дБ. Данный результат получен путем расчетов на основе экстраполяции данных на рис. 13 книги В.В.Ольшевского "Статистические методы в гидролокации". Л. Судостроение, 1973, с. 126 (согласно результатам этих расчетов при P_обн = 0,4 и P_лт = 0,02 пороговый сигнал составляет - 9,5 дБ, а при P_обн = 0,4 и P_лт = 0,33 этот сигнал составляет - 15,5 дБ).

Блок-схема устройства, реализующего заявляемый способ, практически повторяет блок-схему на чертеже (при очевидных уточнениях названий отдельных элементов) и поэтому в настоящем описании не приводится. Необходимо лишь отметить, что при реализации указанного устройства между выходом антенной решетки, выполняющей операцию приема смеси сигналов и помехи, и входами блока, выполняющего операцию измерения спектра (операция 2), включен многоканальный (по числу гидрофонов в антенне) аналого-цифровой преобразователь.

Заявляемый способ в части операций 2...9 реализуется на средствах цифровой вычислительной техники, которые могут быть либо аппаратными, либо программируемыми. В первом случае требуемая последовательность выполнения операций 2...9 обеспечивается соответствующим соединением элементов памяти и арифметических блоков комбинационного типа. Во втором случае эта последовательность обеспечивается программируемым вычислителем, при этом вычислитель должен иметь доступ к внешней памяти объемом 10 Мбайт для хранения главным образом промежуточных результатов вычислений, и процессором, обеспечивающим реализацию базовых арифметических операций, сравнение чисел и условные переходы.

Заявляемый способ в динамике реализуется следующим образом. Прием смеси сигналов и помехи реализуется непрерывно. Операция 2 измерения спектра принятой смеси в каждом направлении наблюдения реализуется путем последовательного вычисления ДПФ от реализаций смеси сигналов и помех, принятых всеми гидрофонами антенны в отдельности, собственно формирования веера из M характеристик направленности в секторе обзора на каждой спектральной компоненте принятой смеси путем весового суммирования одноименных коэффициентов ДПФ от всех гидрофонов антенны, вычисления квадрата модуля каждого результата формирования на каждой спектральной компоненте и нескользящего накопления квадратов одноименных (по номеру ХН и номеру спектральной компоненты) модулей. Операция ДПФ реализуется над выборками длительностью T₀ = 0,1...0,3 секунды при времени обновления данных в окне анализа, равном также T₀. При этом и интервал обновления результатов ДПФ равен T₀. Через некоторое время задержки относительно момента окончания вычисления ДПФ τ_з << T₀ (на практике τ_з = 10^-4...10^-6 секунд) осуществляется формирование веера из M ХН на каждой спектральной компоненте, далее примерно с той же задержкой формируются квадраты модулей с тем же периодом обновления T₀. Последние накапливаются (накапливающими сумматорами) в течение интервала времени T₁ = 5...30 с (т.е. накапливаются T₁/T₀ одноименных квадратов модулей); далее с пренебрежимо малой задержкой относительно окончания цикла накопления результаты выполнения операции 2 передаются для выполнения операции 3 и содержимое упомянутых накапливающих сумматоров обнуляется, после чего в них начинается накопление следующей серии из T₁/T₀ квадратов модулей. Период обновления результатов выполнения операции 2 равен T₁.

В обеспечение выполнения операции 3 (измерения функциональной корреляции) хранящиеся опорные спектры выдаются в блок выполнения операции 3, например, непрерывно.

После выдачи в блоки выполнения операции 3 результатов выполнения операции 2 через малое время задержки формируются результаты выполнения операции 3, после чего также через малое время задержки последовательно формируются и результаты выполнения операций 4 и 5 (8). Период обновления результатов выполнения операций 4 и 5 (8) составляет T₁.

Результаты выполнения операции обнаружения траекторий 9 формируются с небольшой задержкой относительно момента выполнения операций 5 и 8. Интервал времени, на котором решается задача обнаружения траектории, может быть случайным. Поэтому указанные результаты, как правило, не являются окончательными решениями. Окончательные решения об обнаружении или о необнаружении каждой траектории выносятся с периодом, не меньшим величины T₁ и не большим величины T₂ при значениях T₂, составляющих на практике единицы минут.

Формула изобретения

1. Способ обнаружения сигналов шумоизлучения морских объектов, состоящий в приеме смеси предполагаемых сигналов и помехи, измерении спектров принятой смеси G_m(f₁) в каждом из совокупности направлений наблюдения, где m - целые числа (номера направлений наблюдения) в диапазоне значений от 1 до M, M - число направлений наблюдения, f₁= l·Δf, где 1 - целые числа в диапазоне значений от 1_н до 1 _в, Δf - заранее выбранный при измерении спектра шаг по частоте, l_н= F_н/Δf, l_в= F_вΔf, F_н и F_в - соответственно нижняя и верхняя границы рабочего диапазона частот, формировании отметок, определении направления прихода сигнала, соответствующего каждой сформированной отметке, и обнаружении траекторий по сформированным отметкам при выработке стробов по направлениям прихода предполагаемых сигналов, отличающийся тем, что путем запоминания результатов расчетов реализуется предварительное формирование совокупности прогнозируемых спектров сигнала шумоизлучения в точке приема G_прij(f₁) для всех заранее выбранных сочетаний дальности R₁ и параметра наклона спектра сигнала шумоизлучения ν_i, где i - целые числа в диапазоне значений от 1 до N, j - целые числа в диапазоне значений от j_н до j_в, также реализуется вычисление опорного спектра Н_опij(f₁) по каждому из сформированных прогнозируемых спектров G_прij(f₁), далее реализуется вычисление величины функциональной корреляции К_ijm между каждым опорным спектром Н_опij(f₁) и каждым измеренным спектром смеси G_m(f₁), подбор гипотетического значения условной дальности до источника обнаруживаемого сигнала, соответствующего каждой сформированной отметке, осуществляемый путем определения совокупности номеров i_o, j_o того из опорных спектров Н_опij(f₁), величина функциональной корреляции которого с измеренным в соответствующей данной отметке направлении спектром смеси G_m(f₁) максимальна, а обнаружение траекторий по сформированным отметкам осуществляется при выработке стробов дополнительно по условным дальностям до источников обнаруживаемых сигналов, причем формирование отметок осуществляется путем сравнения величин для каждого значения m с порогом.

2. Способ обнаружения сигналов шумоизлучения морских объектов по п.1, отличающийся тем, что при формировании отметок путем сравнения величин К_iojom с порогом в качестве порога используется максимальная из смежных по направлениям наблюдения величин К_io,jo,m-1 и К_io,jo,m+1, то есть в m-м направлении наблюдения отметка формируется при выполнении условия

РИСУНКИ

Рисунок 1