Способ определения направления на гидроакустический маяк-ответчик в условиях многолучевого распространения навигационного сигнала

Авторы патента:

Литвиненко Сергей Леонидович (RU)

G01S3/80 - с использованием инфразвуковых, звуковых или ультразвуковых колебаний

Владельцы патента RU 2515179:

Открытое Акционерное Общество "НИИ гидросвязи "Штиль" (RU)

Изобретение относится к области гидроакустики. Сущность: в способе определения направления на гидроакустический маяк-ответчик в условиях многолучевого распространения навигационного сигнала определяют направление одновременно в горизонтальной и вертикальной плоскостях на гидроакустический маяк-ответчик путем приема антенной решеткой сигнала маяка-ответчика, усиления принятого сигнала предварительными усилителями, подключенными к выходу каждого преобразователя антенной решетки, оцифровки с частотой дискретизации F_s.При этом маяк-ответчик излучает в ответ на запрос гидроакустической навигационной системы сложный навигационный сигнал с несущей частотой, подвергнутой фазовой манипуляции по закону кодовой последовательности Гоулда, сигнал, принятый каждым преобразователем антенной решетки, фильтруют цифровым фильтром, согласованным с навигационным сигналом, а длительность навигационного сигнала выбирают таким образом, чтобы наибольшее доплеровское искажение навигационного сигнала, соответствующее диапазону возможных скоростей движения носителя антенной решетки относительно неподвижного маяка-ответчика, не приводило к рассогласованию фильтра и принятого навигационного сигнала. Технический результат - сокращение аппаратных и вычислительных ресурсов при построении гидроакустической навигационной системы с ультракороткой базой. 4 ил.

Изобретение относится к области гидроакустики и может быть использовано при построении гидроакустических навигационных систем с ультракороткой базой.

Известен способ обнаружения шумящих в море объектов в фиксированном частотном диапазоне, при котором принимают шумовые сигналы в горизонтальной и вертикальной плоскостях многоэлементной антенной решеткой гидролокатора и осуществляют первичную обработку, для чего преобразуют в цифровую форму напряжения шумовых сигналов антенной решетки, выполняют преобразование Фурье отсчетов напряжений шумовых сигналов антенной решетки, вычисляют для каждого из полученных частотных отсчетов амплитудные и фазовые коэффициенты синфазного сложения напряжений сигналов антенной решетки, суммируют выходные напряжения сигналов антенной решетки с постоянными весами, равными произведению амплитудных и фазовых коэффициентов, чем образуют пространственные каналы наблюдения в горизонтальной и вертикальной плоскостях, квадрируют и осуществляют вторичную обработку на каждом цикле обзора, для чего суммируют по всем частотным отсчетам выходные напряжения образованных пространственных каналов в фиксированном частотном диапазоне, усредняют по времени, центрируют и нормируют шумовые сигналы к помехе, осуществляют наблюдение на каждом цикле обзора полученных отметок принятых шумовых сигналов и принимают решение об обнаружении путем сравнения с пороговым значением отношения сигнал-помеха, отличающийся тем, что на каждом цикле обзора до квадрирования для каждого частотного отсчета формируют адаптивные пространственные каналы наблюдения, каждый из которых образован, по крайней мере, тремя смежными пространственными каналами в горизонтальной или в вертикальной плоскости, для чего формируют взаимные спектры мощности между шумовыми сигналами пространственных каналов, участвующих в формировании адаптивного пространственного канала наблюдения, накапливают взаимные спектры мощности шумовых сигналов для заданного времени накопления, составляют матрицу накопленных взаимных спектров мощности шумовых сигналов и осуществляют ортогональное преобразование матрицы, вычисляют векторы фазовых коэффициентов синфазного сложения сигналов пространственных каналов, участвующих в формировании адаптивного пространственного канала наблюдения, вычисляют вектор выходных напряжений пространственных каналов, участвующих в формировании адаптивного пространственного канала путем решения векторно-матричного уравнения для ортогонально преобразованной матрицы накопленных взаимных спектров мощности и вектора фазовых коэффициентов синфазного сложения сигналов, квадрирование производят, вычисляя отклик полученного адаптивного пространственного канала наблюдения, равного обратной величине суммы квадратов элементов вектора выходных напряжений, а вторичную обработку осуществляют для выходных напряжений адаптивных пространственных каналов наблюдения (см. описание изобретения к патенту РФ №2339050, МПК G01S 3/80, G01S 15/04, публикация 20.11.2008).

Недостатками известного способа являются необходимость применения антенной решетки с большой апертурой для различения прямого и отраженных лучей принимаемого сигнала, невозможность его применения в случае использования ограниченных аппаратных ресурсов.

Известен способ адаптивной пространственной фильтрации сигналов, заключающийся в приеме сигналов в N пространственно разнесенных точках, где N≥2, расчете весовых коэффициентов, взвешенном суммировании принятых сигналов, в котором генерируют первый и второй опорные сигналы с различными частотами, разделяют каждый из них на N равноамплитудных составляющих, сдвигают по фазе каждую составляющую на предварительно заданную величину фазы, после чего i-й принятый сигнал, где i=1, 2, … N, и i-е составляющие первого и второго опорных сигналов суммируют, причем i-й весовой коэффициент рассчитывают по формуле:

$W_{i} (t + Δ t) = W_{i} (t) - μ [V_{у i} - Y (t) Z_{i}^{*} (t)]$ ,

где W_i(t) - текущее значение i-го весового коэффициента;

V_уi - значение i-го управляющего сигнала;

Δt - интервал временной дискретизации;

Y(t) - взвешенно суммированный сигнал;

Z_i(t) - суммарный сигнал от сложения i-го принятого сигнала и i-x составляющих первого и второго опорных сигналов;

* - обозначение операции комплексного сопряжения;

µ - коэффициент усиления (передачи), а частоты первого ω₁ и второго ω₂ опорных сигналов выбирают из условия ω₁<(ω₀-Δω), ω₂<(ω₀+Δω), где ω₀ и Δω соответственно несущая частота и ширина спектра принимаемого полезного сигнала (см. описание изобретения к патенту РФ №2141706, МПК H01Q 21/00, публикация 20.11.1999).

Недостатком указанного выше способа является использование адаптивного фильтра, не учитывающего прием сигнала, прошедшего через многолучевой гидроакустический канал.

Известен способ формирования диаграмм направленности N-элементной линейной эквидистантной антенной решетки, заключающийся в том, что сигналы с элементов антенной решетки усиливают, ограничивают в полосе частот и осуществляют преобразование Фурье каждого сигнала, осуществляют инвертирование преобразованного сигнала первого элемента и его попарное суммирование с преобразованными сигналами последующих элементов, для каждого из полученных (N-1) сигналов измеряют спектральную плотность мощности, умножают их на вещественные весовые коэффициенты A_n, которые определяют из соотношения

A_n=sin[nπ(N-1)/N]/n,

где n=1, (N-1),

эти сигналы суммируют и суммарный сигнал подвергают частотной фильтрации, амплитудно-частотную характеристику которой выбирают пропорционально функции

$F (ω) = \sum_{n = 1}^{N = i} A_{n} [1 - \cos (n ω \frac{d \sin α}{c})]$ ,

где d - расстояние между соседними элементами;

с - скорость распространения волновых процессов в среде;

α - угол между направлением главного лепестка диаграммы направленности и нормалью к плоскости апертуры (см. описание изобретения к авторскому свидетельству СССР №1327026, МПК G01S 3/80, H01Q 3/26, публикация 30.07.1987).

К недостаткам данного способа можно отнести ограниченность его применения только областью линейных эквидистантных антенных решеток, а значит, с его помощью можно определить либо только горизонтальный, либо только вертикальный угол направления на источник сигнала.

Известен способ обзора пространства гидроакустической системой, включающий прием акустического сигнала в водной среде с помощью

$α = \frac{β^{\circ}}{N}$ где β - угол обзора, охватывающий статический веер характеристик направленности антенны, пересекающихся на заданном уровне, а также усреднение во времени сигналов, принимаемых по каждому из направлений пространственной фильтрации, и определение направления на цель, в котором по каждому направлению пространственной фильтрации электрические колебания после их усиления и частотной фильтрации преобразуют в энергетические спектры, которые сопоставляют попарно по соседним направлениям пространственной фильтрации, и определяют направление q_x на удаленный источник сигнала из уравнения:

$\frac{G_{1} (f)}{G_{2} (f)} = \frac{R^{2} (f, θ_{x})}{R^{2} (f, θ_{x} + α)}$ ,

где G₁(f), G₂(f) - энергетические спектры, соответствующие соседним направлениям пространственной фильтрации;

R(^Ө _х) любая из характеристик направленности статического веера, причем ^Ө _х определяют для каждой из частот спектрального анализа в рабочем диапазоне, после чего усредняют по ансамблю полученные данные, при этом после сопоставления энергетических спектров G₁(f) и G₂(f) подавляют сигналы в направлениях с меньшими значениями энергетических спектров на всех частотах (см. описание изобретения к патенту РФ №2047278, МПК H04R 1/44, G01S 7/52, публикация 27.10.1995).

К недостаткам данного способа можно отнести необходимость построения веера характеристик направленности антенной решетки, что приводит к необходимости применения антенной решетки с большой апертурой и количеством преобразователей для различения прямого и отраженных лучей принимаемого сигнала и, как следствие, большим аппаратным и вычислительным затратам.

Известен способ подледного приема сигналов спутниковых навигационных систем при нахождении подводного объекта на горизонте плавания с использованием гидроакустического канала передачи навигационной информации, включающий ввод в лед антенны приемника спутниковой навигационной системы в месте приледнения данной антенны к нижней кромке льда, прием этой антенной сигналов космических аппаратов, измерение приемником параметров этих сигналов и по полученным данным определение вычислительным путем искомых поправок к геодезическим счислимым координатам и курсу, вырабатываемых бортовой инерциальной навигационной системой подводного объекта, осуществление путем учета данных поправок коррекции бортовой инерциальной навигационной системы, в котором доставляют от горизонта плавания подводного объекта до места приледнения к нижней кромке льда антенну с приемником сигналов спутниковой навигационной системы и с механизмом внедрения ее в лед, двухканальный маяк-ответчик, который имеет разные коды запроса и разную частоту излучаемого гидроакустического сигнала, измеритель скорости распространения звука в воде и гидростатический датчик, внедряют антенну с приемником сигналов спутниковой навигационной системы в лед в месте ее приледнения к нижней кромке льда с помощью механизма внедрения до момента выхода данной антенны изо льда в воздушную среду, а на подводном объекте используют двухканальную гидроакустическую систему с двумя гидроакустическими приемоизлучающими антеннами, одну приемоизлучающую гидроакустическую антенну устанавливают в заданном месте в корме, а другую гидроакустическую приемоизлучающую антенну устанавливают в заданном месте в носу подводного объекта, при этом две данные антенны располагают вдоль направления его диаметральной плоскости или под известным углом к ней, определяют геодезические координаты маяка-ответчика приемником сигналов спутниковой навигационной системы, в период подъема до нижней кромки льда антенны с приемником сигналов спутниковой навигационной системы и их погружения до подводного объекта измеряют гидростатическое давление воды гидростатическим датчиком, а также скорость звука в воде измерителем скорости звука, а на подводном объекте синхронно излучают в направлении маяка-ответчика сигналы «запроса» одной и второй гидроакустическими приемоизлучающими антеннами и принимают переизлученные сигналы маяка-ответчика данными антеннами, по измеренным параметрам которых определяют вычислительным путем наклонные расстояния от подводного объекта до маяка-ответчика и пеленги на маяк-ответчик из двух заданных мест установки данных двух гидроакустических приемоизлучающих антенн двухканальной навигационной гидроакустической системы (см. описание изобретения к патенту РФ №2398316, МПК H01Q 1/04, публикация 27.08.2009).

К недостаткам данного изобретения можно отнести применение двух гидроакустических приемоизлучающих антенн, которые необходимо установить в носу и корме судна носителя (так называемая система с длинной базой), что не всегда возможно.

Задачами заявляемого изобретения являются:

- использование преимущества сложного навигационного сигнала для выделения прямого акустического луча распространения навигационного сигнала от маяка-ответчика к пеленгационной антенной решетке;

- сокращение аппаратных и вычислительных ресурсов при построении гидроакустической навигационной системы с ультракороткой базой.

Уменьшение вычислительных затрат достигается тем, что в заявляемом способе отсутствует процедура вычисления пространственного спектра или веера диаграмм направленности антенной решетки для всех возможных направлений прихода навигационного сигнала маяка-ответчика. Вместо этого на основе относительных задержек прихода навигационного сигнала, измеренных для пар преобразователей, вычисляется направление прихода сигнала от маяка-ответчика.

Для корректного функционирования предлагаемого способа достаточно использовать пеленгационную антенную решетку из четырех преобразователей, акустические центры которых не лежат в одной плоскости.

Сущность заявляемого изобретения заключается в следующем.

$t_{i} = \frac{m}{4 F_{s}}$

найденного максимума, которое принимают за момент времени прихода навигационного сигнала, распространяющегося по прямому лучу к преобразователю с номером i,

для каждой пары p преобразователей вычисляют разность моментов времени прихода сигнала к преобразователям с номерами i_p и j_p

$Δ t_{p} = t_{j_{p}} - t_{i_{p}}$ ,

в качестве начального приближения горизонтального угла А и вертикального угла Е искомого направления на маяк-ответчик выбирают направление из центра системы координат, связанной с антенной решеткой, на тот гидроакустический преобразователь, для которого временное положение первого максимума огибающей отклика согласованного фильтра t_i минимально среди всех преобразователей:

$A_{0} = a r c t g (\frac{у_{m}}{x_{m}})$

$E_{0} = a r c t g (\frac{z_{m}}{\sqrt{x_{m}^{2} + у_{m}^{2}}})$ ,

где m - номер преобразователя с минимальным значением t_i,

углы А и Е, задающие направление на маяк-ответчик, и их начальные приближения A₀ и E₀ итерационно обновляют по формулам:

А=А₀+ΔA

Е=Е₀+ΔЕ′

А₀=А

Е₀=Е

до тех пор, пока ΔA и ΔЕ не станут меньшими заданного значения точности вычислений ΔА<ε, ΔE<ε,

для чего вычисляют значения приращений ΔА и ΔЕ по формулам:

${\begin{matrix} Δ A = \frac{a a \cdot b T - a b \cdot a T}{a a \cdot b b - a b^{2}} \\ Δ E = \frac{b b \cdot a T - a b \cdot b T'}{a a \cdot b b - a b^{2}} \end{matrix}$ ,

где величины аа, bb, ab, аТ и bT вычисляют путем расчета для каждой пары p преобразователей с номерами i_p и j_p следующих величин:

$a a = \sum_{p = 1}^{M} a_{p}^{2}$ , $b b = \sum_{p = 1}^{M} b_{p}^{2}$ , $a b = \sum_{p = 1}^{M} a_{p} b_{p}$ ,

$a T = \sum_{p = 1}^{M} (a_{p} + Δ T_{p})$ ,

$b T = \sum_{p = 1}^{M} (b_{p} + Δ T_{p})$ ,

где

ΔT=Δt_p-Δt_0p,

$Δ t_{0 p} = - \frac{1}{c} (Δ x_{i_{p} j_{p}} \cos (E_{0}) \cos (A_{0}) + Δ у_{i_{p} j_{p}} \cos (E_{0}) \sin (A_{0}) + Δ z_{i_{p} j_{p}} \sin (E_{0}))$ ,

$a_{p} = - \frac{1}{c} (- Δ x_{i_{p} j_{p}} \sin (E_{0}) \cos (A_{0}) - Δ у_{i_{p} j_{p}} \sin (E_{0}) \sin (A_{0}) + Δ z_{i_{p} j_{p}} \cos (E_{0}))$ ,

$b_{p} = - \frac{1}{c} (- Δ x_{i_{p} j_{p}} \cos (E_{0}) \sin (A_{0}) + Δ у_{i_{p} j_{p}} \cos (E_{0}) \cos (A_{0}))$ ,

полученные таким образом значения горизонтального угла А и вертикального угла Е являются оценкой искомого направления на маяк-ответчик.

Сущность заявляемого изобретения поясняется чертежами:

на фиг.1 показана условная схема распространения навигационного сигнала от маяка-ответчика к пеленгационной антенне гидроакустической навигационной системы с ультракороткой базой по трем лучам: прямому и отраженным от дна и поверхности воды, где цифрой 1 обозначен маяк-ответчик, 2 - пеленгационная антенна, 3 - прямой луч распространения навигационного сигнала;

на фиг.2 показана полученная в натурном эксперименте в условиях мелководья огибающая отклика согласованного фильтра на принятый первым преобразователем антенной решетки сложный навигационный сигнал, где цифрой 1 обозначен пик, соответствующий прямому лучу распространения сигнала, 2 - пики, соответствующие отраженным лучам, 3 - реверберационная составляющая;

на фиг.3 сопоставлены соответствующие прямому лучу пики огибающих откликов согласованного фильтра на принятый четырьмя преобразователями антенной решетки навигационный сигнал;

на фиг.4 показана антенная решетка со своей системой координат OXYZ и фронт волны акустического сигнала маяка-ответчика:

S₁÷S₇, S_i - акустические центры преобразователей; α₀ - плоскость фронта волны принимаемого антенной сигнала в момент времени t=0, α_i - в момент времени t=t_i, когда фронт достигает преобразователя S_i; ν - нормаль к плоскости фронта волны, r_i - радиус-вектор преобразователя S_i, h_i - расстояние между фронтами волны в момент времени t=t_i и t=0; А и Е - горизонтальный и вертикальный углы направления на источник сигнала - гидроакустический маяк-ответчик.

Заявляемый способ осуществляют следующим образом.

Маяк-ответчик в ответ на запрос гидроакустической навигационной системы излучает сложный навигационный сигнал с несущей частотой, подвергнутой фазовой манипуляции по закону кодовой последовательности Гоулда.

Если необходима работа с несколькими маяками, то для их кодового разделения выбирают для каждого маяка-ответчика свой сдвиг между порождающими полиномами при генерации кодовой последовательности Гоулда.

Манипуляцию фазы осуществляют путем умножения амплитуды несущей, имеющей частоту F_c, либо на +1, либо на -1 в соответствии с текущим символом кодовой последовательности, тем самым каждому символу псевдослучайной последовательности будет соответствовать короткий фрагмент несущего колебания, имеющий фазовый сдвиг 0° или 180°. Частоту манипуляции определяют как F_c/N, где N - натуральное число, задаваемое в соответствии с требуемой шириной полосы навигационного сигнала.

Такой выбор навигационного сигнала позволяет на приемной стороне бороться с эффектом многолучевого распространения сигнала в водной среде (см. фиг.1), обусловленным наложением на сигнал, распространяющийся по прямому лучу его копий, отраженных от поверхности воды и дна. В результате большей длины отраженных лучей копии сигнала, соответствующие отраженным лучам, будут задержаны во времени относительно сигнала, соответствующего основному лучу.

Прошедший через гидроакустический канал навигационный сигнал принимают преобразователями антенной решетки, усиливают предварительными усилителями, подключенными к выходу каждого преобразователя антенной решетки, оцифровывают с частотой дискретизации F_s и фильтруют цифровым фильтром, согласованным с навигационным сигналом.

Длительность Т навигационного сигнала выбирают таким образом, чтобы наибольшее доплеровское искажение навигационного сигнала, соответствующее диапазону возможных скоростей движения носителя антенной решетки относительно неподвижного маяка-ответчика, не приводило к рассогласованию фильтра и принятого навигационного сигнала.

По отклику согласованного фильтра, подключенного к первому каналу антенной решетки, производят обнаружение навигационного сигнала по превышению заданного порога обнаружения отношением максимального значения огибающей отклика согласованного фильтра к среднеквадратическому значению данной огибающей.

Для первого канала антенной решетки в огибающей выходного сигнала, являющегося откликом согласованного фильтра на обнаруженный навигационный сигнал, выполняют поиск первого во времени пика, соответствующего прямому лучу распространения навигационного сигнала (см. фиг.2). Для этого производят поиск K наибольших по величине локальных максимумов огибающей, из которых выбирают первый по времени локальный максимум, соответствующий прямому лучу распространения навигационного сигнала, и запоминают его позицию l.

Такая процедура необходима для того, чтобы учесть случай, когда амплитуда пика, соответствующего прямому лучу, окажется меньше амплитуды одного из пиков, соответствующих отраженным лучам.

Для каждого канала антенной решетки вырезают фрагмент отклика согласованного фильтра в позиции от l-[F_sD/c] до l+[F_sD/c] (см. фиг.3), где D - наибольшее расстояние между преобразователями антенной решетки, с - скорость звука в воде, и производят повышение частоты дискретизации найденного фрагмента до 4F_s.

Принимают допущение, что в найденный фрагмент попадает только один пик, соответствующий найденному прямому лучу (см. фиг.3).

Выполняют поиск максимума в передискретизированном фрагменте, для каждого из каналов антенной решетки запоминают временное положение

$t_{i} = \frac{m}{4 F_{s}}$

найденного максимума, которое принимают за момент времени прихода навигационного сигнала, распространяющегося по прямому лучу к преобразователю с номером i.

Для каждой пары p преобразователей вычисляют разность моментов времени прихода сигнала к преобразователям с номерами i_p и j_p

$Δ t_{p} = t_{j_{p}} - t_{i_{p}}$ .

С пространственной антенной решеткой связывают трехмерную прямоугольную систему координат OXYZ, ось OZ которой направлена вниз. Вертикальный угол отсчитывают от плоскости OXY вниз. Радиус-вектор произвольного преобразователя S_i в системе координат OXYZ обозначим как r_i=[х_iу_iz_i]^T.

В описываемом способе делают следующие допущения: каждый преобразователь считают точкой, координаты которой совпадают с акустическим центром преобразователя; ввиду относительной удаленности источника сигнала от антенны по сравнению с расстояниями между преобразователями фронт волны, приходящий к каждому преобразователю, считают плоским.

Направление на источник сигнала задают горизонтальным и вертикальным углами А и Е соответственно в сферической системе координат с началом координат в точке О. Горизонтальный угол А - угол между осью ОХ и проекцией вектора направления на плоскость OXY - отсчитывают от оси ОХ по часовой стрелке, если смотреть на плоскость OXY сверху. Вертикальный угол Е - угол между вектором направления на источник и его проекцией на плоскость OXY - отсчитывают от плоскости OXY вниз (см. фиг.4).

Плоскости фронта волны α₀ и α_i схематически показаны на фиг.4 эллипсами. Направление на источник сигнала есть нормаль к плоскости фронта волны - вектор ν на фиг.4. Благодаря пространственной удаленности преобразователей фронт волны сигнала от источника излучения достигнет преобразователей в разные моменты времени. Для расчетов необходимы только относительные времена прихода сигнала к преобразователям, поэтому для удобства расчетов за t=0 принимают момент времени, когда плоский фронт волны достигнет точки O - начала системы координат антенной решетки. Фронт волны достигает i-й преобразователь в момент времени t=t_i, причем если преобразователь находится ближе к источнику, чем точка О, то знак у t_i будет отрицательный, а если дальше - положительный. Расстояние, проходимое плоскостью фронта волны принятого сигнала при распространении между преобразователем номер i и точкой O, задают выражением

h_i=-(x_icos(E)cos(A)+у_icos(E)sin(A)+z_isin(E)).

Соответственно, время, за которое фронт волны проходит между преобразователями с номерами i и j в зависимости от направления прихода навигационного сигнала, задаваемого углами A и Е, выражают следующей функцией

$Δ t_{i j} (A, E) = - \frac{1}{c} ((x_{j} - x_{i}) \cos (E) \cos (A) + (у_{j} - у_{i}) \cos (E) \sin (A) + (z_{j} - z_{i}) \sin (E))$

где с - скорость звука в воде.

Данную функцию линеаризуют в окрестностях точки (A₀, E₀) путем разложения в ряд Тэйлора до первого члена

$\begin{array}{l} Δ t_{i j} - Δ t_{i j 0} = \frac{\partial Δ t_{i j}}{\partial E} {|_{(A_{0}, E_{0})} (E - E_{0}) + \frac{\partial Δ t_{i j}}{\partial A} |}_{(A_{0}, E_{0})} (A - A_{0}) = \\ - \frac{1}{c} (- Δ x_{i j} \sin (E_{0}) \cos (A_{0}) - Δ у_{i j} \sin (E_{0}) \sin (A_{0}) + Δ z_{i j} \cos (E_{0})) (E - E_{0}) - \\ - \frac{1}{c} (- Δ x_{i j} \cos (E_{0}) \sin (A_{0}) + Δ у_{i j} \cos (E_{0}) \cos (A_{0})) (A - A_{0}) \end{array}$

где приняты следующие обозначения:

Δt_ij=Δt_ij(A,E),

Δt_ij0=Δt_ij(A₀,E₀) - значение функции в точке с координатами (A₀,E₀),

Δx_ij=(x_j-x_i), Δу_ij=(у_j-у_i), Δz_ij=(z_j-z_i) - разности координат акустических центров преобразователей.

Обозначив тригонометрическую сумму в первом слагаемом как a _ij, а сумму во втором слагаемом как b_ij, получают

ΔT_ij=a _ijΔE+b_ijΔA,

где ΔT_ij=Δt_ij-Δt_ij0=Δt_ij(A,E)-Δt_ij(A₀,E₀),

ΔЕ=Е-Е₀,

ΔA=А-А₀,

$a_{i j} = - \frac{1}{c} (- Δ x_{i j} \sin (E_{0}) \cos (A_{0}) - Δ у_{i j} \sin (E_{0}) \sin (A_{0}) + Δ z_{i j} \cos (E_{0}))$ ,

$b_{i j} = - \frac{1}{c} (- Δ x_{i j} \cos (E_{0}) \sin (A_{0}) + Δ у_{i j} \cos (E_{0}) \cos (A_{0}))$ .

Для всех пар преобразователей можно составить систему уравнений

${\begin{matrix} a_{12} Δ E + b_{12} Δ A - Δ T_{12} = 0 \\ \dots \\ a_{i j} Δ E + b_{i j} Δ A - Δ T_{i j} = 0 \\ \dots \\ a_{m n} Δ E + b_{m n} Δ A - Δ T_{m n} = 0 \end{matrix}$

Поскольку сигналы принимаются преобразователями антенной решетки на фоне помех, то система уравнений будет несовместна и никакая пара ΔA и ΔE не будет удовлетворять сразу всем уравнениям в системе. Для уравнивания данной системы в каждое уравнение вводят поправку υ_ij. Тогда система уравнений принимает вид:

${\begin{matrix} a_{12} Δ E + b_{12} Δ A - Δ T_{12} = υ_{12} \\ \dots \\ a_{i j} Δ E + b_{i j} Δ A - Δ T_{i j} = υ_{i j} \\ \dots \\ a_{m n} Δ E + b_{m n} Δ A - Δ T_{m n} = υ_{m n} \end{matrix}$

Задачу определения направления на маяк-ответчик по горизонтальному A и вертикальному углу E по измеренным задержкам Δt_ij распространения сигнала между преобразователями в каждой паре сводят к решению задачи наименьших квадратов путем минимизации суммы квадратов поправок

$\sum υ_{i j}^{2} = \sum {(a_{i j} Δ E + b_{i j} Δ A - Δ T_{i j})}^{2} \to \min$

относительно ΔA и ΔE.

Минимум $\sum υ_{i j}^{2}$ достигается при условии обращения производной функции в ноль. У квадратичной функции он единственен, поэтому составляют систему уравнений

$\begin{array}{l} {\begin{matrix} \frac{\partial \sum υ_{i j}^{2}}{\partial Δ E} = 0 \\ \frac{\partial \sum υ_{i j}^{2}}{\partial Δ A} = 0 \end{matrix} \Rightarrow {\begin{matrix} \frac{\partial \sum {(a_{i j} Δ E + b_{i j} Δ A - Δ T_{i j})}^{2}}{\partial Δ E} = 0 \\ \frac{\partial \sum {(a_{i j} Δ E + b_{i j} Δ A - Δ T_{i j})}^{2}}{\partial Δ A} = 0 \end{matrix} \Rightarrow \\ \Rightarrow {\begin{matrix} 2 \sum a_{i j} (a_{i j} Δ E + b_{i j} Δ A - Δ T_{i j}) = 0 \\ 2 \sum b_{i j} (a_{i j} Δ E + b_{i j} Δ A - Δ T_{i j}) = 0 \end{matrix} \\ \Rightarrow {\begin{matrix} Δ E \sum a_{i j}^{2} + Δ A \sum a_{i j} b_{i j} = \sum a_{i j} Δ T_{i j} \\ Δ E \sum a_{i j} b_{i j} + Δ A \sum b_{i j}^{2} = \sum b_{i j} Δ T_{i j} \end{matrix} \Rightarrow \\ {\begin{matrix} a a \cdot Δ E + a b \cdot Δ A = a T \\ a b \cdot Δ E + b b \cdot Δ A = b T' \end{matrix} \end{array}$

где $a a = \sum a_{i j}^{2}$ , $b b = \sum b_{i j}^{2}$ , $a b = \sum a_{i j} b_{i j}$ , $a T = \sum a_{i j} T_{i j}$ , $b T = \sum b_{i j} T_{i j}$ .

Решение данной системы уравнений имеет вид

${\begin{matrix} Δ A = \frac{a a \cdot b T - a b \cdot a T}{a a \cdot b b - a b^{2}} \\ Δ E = \frac{b b \cdot a T - a b \cdot b T}{a a \cdot b b - a b^{2}} \end{matrix}$ .

Таким образом, процедура вычисления значения углов A и E состоит в следующем:

- для каждой пары p преобразователей по отклику согласованного фильтра каналов антенной решетки i_p и j_p вычисляют значение Δt_p;

- в качестве начального приближения горизонтального угла A и вертикального угла E искомого направления на маяк-ответчик выбирают направление из центра системы координат, связанной с антенной решеткой, на тот гидроакустический преобразователь, для которого временное положение первого максимума огибающей отклика согласованного фильтра t_i минимально среди всех преобразователей:

$A_{0} = a r c t g (\frac{у_{m}}{x_{m}})$

$E_{0} = a r c t g (\frac{z_{m}}{\sqrt{x_{m}^{2} + у_{m}^{2}}})$ ,

где m - номер преобразователя с минимальным значением t_i;

- углы A и E, задающие направление на маяк-ответчик, и их начальные приближения A₀ и E₀ итерационно обновляют по формулам:

А=A₀+ΔA

E=E₀+ΔE′

A₀=A

E₀=E

до тех пор, пока ΔA и ΔE не станут меньшими заданного значения точности вычислений ΔA<ε, ΔE<ε,

для чего вычисляют значения приращений ΔA и ΔE по формулам:

${\begin{matrix} Δ A = \frac{a a \cdot b T - a b \cdot a T}{a a \cdot b b - a b^{2}} \\ Δ E = \frac{b b \cdot a T - a b \cdot b T}{a a \cdot b b - a b^{2}} \end{matrix}$ ,

где величины aa, bb, ab, aT и bT вычисляют путем расчета для каждой пары p преобразователей с номерами i_p и j_p следующих величин:

$a a = \sum_{p = 1}^{M} a_{p}^{2}$ , $b b = \sum_{p = 1}^{M} b_{p}^{2}$ , $a b = \sum_{p = 1}^{M} a_{p} b_{p}$ ,

$a T = \sum_{p = 1}^{M} (a_{p} + Δ T_{p})$ ,

$b T = \sum_{p = 1}^{M} (b_{p} + Δ T_{p})$ ,

где

ΔT=Δt_p-Δt_0p,

$Δ t_{0 p} = - \frac{1}{c} (Δ x_{i_{p} j_{p}} \cos (E_{0}) \cos (A_{0}) + Δ у_{i_{p} j_{p}} \cos (E_{0}) \sin (A_{0}) + Δ z_{i_{p} j_{p}} \sin (E_{0}))$ ,

$a_{p} = - \frac{1}{c} (- Δ x_{i_{p} j_{p}} \sin (E_{0}) \cos (A_{0}) - Δ у_{i_{p} j_{p}} \sin (E_{0}) \sin (A_{0}) + Δ z_{i_{p} j_{p}} \cos (E_{0}))$ ,

$b_{p} = - \frac{1}{c} (- Δ x_{i_{p} j_{p}} \cos (E_{0}) \sin (A_{0}) + Δ у_{i_{p} j_{p}} \cos (E_{0}) \cos (A_{0}))$ ,

полученные таким образом значения горизонтального угла A и вертикального угла E являются оценкой искомого направления на маяк-ответчик.

Заявленное изобретение позволяет использовать преимущества сложного навигационного сигнала для выделения прямого акустического луча распространения навигационного сигнала от маяка-ответчика к пеленгационной антенне и сократить аппаратные и вычислительные ресурсы при построении гидроакустической навигационной системы с ультракороткой базой.

Способ определения направления на гидроакустический маяк-ответчик в условиях многолучевого распространения навигационного сигнала, включающий определение направления одновременно в горизонтальной и вертикальной плоскостях на гидроакустический маяк-ответчик, путем приема антенной решеткой сигнала маяка-ответчика, усиления принятого сигнала предварительными усилителями, подключенными к выходу каждого преобразователя антенной решетки, оцифровки с частотой дискретизации F_s, отличающийся тем, что маяк-ответчик излучает в ответ на запрос гидроакустической навигационной системы сложный навигационный сигнал с несущей частотой, подвергнутой фазовой манипуляции по закону кодовой последовательности Гоулда, сигнал, принятый каждым преобразователем антенной решетки, фильтруют цифровым фильтром, согласованным с навигационным сигналом, длительность Т навигационного сигнала выбирают таким образом, чтобы наибольшее доплеровское искажение навигационного сигнала, соответствующее диапазону возможных скоростей движения носителя антенной решетки относительно неподвижного маяка-ответчика, не приводило к рассогласованию фильтра и принятого навигационного сигнала, производят обнаружение навигационного сигнала по превышению заданного порога обнаружения отношением максимального значения огибающей отклика согласованного фильтра на принятый первым преобразователем сигнал к среднеквадратическому значению данной огибающей, для первого канала антенной решетки в огибающей выходного сигнала, являющегося откликом согласованного фильтра на обнаруженный навигационный сигнал, выполняют поиск первого во времени пика, соответствующего прямому лучу распространения навигационного сигнала, для этого производят поиск К наибольших по величине локальных максимумов огибающей, из которых выбирают первый по времени локальный максимум, соответствующий прямому лучу распространения навигационного сигнала, и запоминают его позицию l, для каждого канала антенной решетки вырезают фрагмент отклика согласованного фильтра в позиции от l-[F_sD/c] до l+[F_sD/c], где D - наибольшее расстояние между преобразователями антенной решетки, с - скорость звука в воде, производят повышение частоты дискретизации найденного фрагмента до 4F_s, выполняют поиск максимума в передискретизированном фрагменте, для каждого из каналов антенной решетки запоминают временное положение
$t_{i} = \frac{m}{4 F_{s}}$
найденного максимума, которое принимают за момент времени прихода навигационного сигнала, распространяющегося по прямому лучу к преобразователю с номером i,
для каждой пары p преобразователей вычисляют разность моментов времени прихода сигнала к преобразователям с номерами i_p и j_p
$Δ t_{p} = t_{j_{p}} - t_{i_{p}}$ ,
в качестве начального приближения горизонтального угла A и вертикального угла E искомого направления на маяк-ответчик выбирают направление из центра системы координат, связанной с антенной решеткой, на тот гидроакустический преобразователь, для которого временное положение первого максимума огибающей отклика согласованного фильтра t_i минимально среди всех преобразователей:
$A_{0} = a r c t g (\frac{у_{m}}{x_{m}})$
$E_{0} = a r c t g (\frac{z_{m}}{\sqrt{x_{m}^{2} + у_{m}^{2}}})$
где m - номер преобразователя с минимальным значением t_i,
углы A и E, задающие направление на маяк-ответчик, и их начальные приближения A₀ и E₀ итерационно обновляют по формулам:
А=А₀+ΔA,
Е=Е₀+ΔЕ
А₀=А
Е₀=Е
до тех пор, пока ΔA и ΔE не станут меньшими заданного значения точности вычислений ΔA<ε, ΔE<ε,
для чего вычисляют значения приращений ΔA и ΔE по формулам:
${\begin{matrix} Δ A = \frac{a a \cdot b T - a b \cdot a T}{a a \cdot b b - a b^{2}} \\ Δ E = \frac{b b \cdot a T - a b \cdot b T}{a a \cdot b b - a b^{2}} \end{matrix}$
где величины аа, bb, ab, аТ и bT вычисляют путем расчета для каждой пары p преобразователей с номерами i_p и j_p следующих величин:
$a a = \sum_{p = 1}^{M} a^{2}_{p}$ , $b b = \sum_{p = 1}^{M} b^{2}_{p}$ , $a b = \sum_{p = 1}^{M} a_{p} b_{p}$ ,
$a T = \sum_{p = 1}^{M} (a_{p} + Δ T_{p})$ ,
$b T = \sum_{p = 1}^{M} (b_{p} + Δ T_{p})$ ,
где
ΔT=Δt_p-Δt_0p,
$Δ t_{0 p} = - \frac{1}{c} (Δ x_{i_{p} j_{p}} \cos (E_{0}) \cos (A_{0}) + Δ у_{i_{p} j_{p}} \cos (E_{0}) \sin (A_{0}) + Δ z_{i_{p} j_{p}} \sin (E_{0}))$ ,
$a_{p} = - \frac{1}{c} (- Δ x_{i_{p} j_{p}} \sin (E_{0}) \cos (A_{0}) - Δ у_{i_{p} j_{p}} \sin (E_{0}) \sin (A_{0}) + Δ z_{i_{p} j_{p}} \cos (E_{0}))$ ,
$b_{p} = - \frac{1}{c} (- Δ x_{i_{p} j_{p}} \cos (E_{0}) \sin (A_{0}) + Δ у_{i_{p} j_{p}} \cos (E_{0}) \cos (A_{0}))$ ,
полученные таким образом значения горизонтального угла A и вертикального угла E являются оценкой искомого направления на маяк-ответчик.

Изобретение относится к бортовой системе обнаружения стрелка, содержащей множество датчиков, прикрепленных к корпусу летательного аппарата, например вертолета. Датчики предназначены для приема сигналы только ударной волны.

Оценка местоположения источника звука с использованием фильтрования частиц // 2511672

Использование: изобретение относится к оценке местоположения источника звука с использованием фильтрования частиц, в частности к оценке местоположения источника звука для мультимодального приложения аудиовизуальной связи.

Технология уточненного позиционирования в подводном навигационном пространстве мобильного полигона // 2507532

Изобретение относится к испытательной технике и может быть использовано при натурных испытаниях подводных объектов. Технический результат - снижение погрешности определения координат позиционирования и углов ориентации объекта позиционирования в пространстве мобильного полигона.

Способ пассивного определения координат источников излучения // 2507531

Изобретение относится к области гидроакустики и может быть использовано в пассивной гидролокации, а также в атмосферной акустике и пассивной радиолокации. Достигаемый технический результат - обеспечение визуального наблюдения источников излучения на экране индикатора, их расположения непосредственно в искомых координатах поля наблюдения «направление-дальность» с определением их координат на шкалах индикаторного поля при максимальной помехоустойчивости, достижимой в данной приемной системе и ограниченном увеличении объема обработки и вычислительных затрат.

Корреляционный обнаружитель сигналов // 2501030

Использование: в радиолокации, радиосвязи и радиоастрономии. Сущность: корреляционный обнаружитель сигналов содержит выполненную определенным образом дискретную антенную решетку (ДАР), включающую N ненаправленных пассивных и М активно-пассивных электроакустических преобразователей, соответствующие им I каналы передачи информации, блок управления характеристикой направленности, блок вычисления относительных координат элементов ДАР, пороговое устройство, вычислитель порога принятия решения, индикатор, блок управления активно-пассивными элементами ДАР, а также корреляционный формирователь характеристик направленности с временной задержкой сигналов.

Способ формирования диаграммы направленности // 2495447

Использование: изобретение относится к антенной технике и предназначено для построения диаграммы направленности фазированных антенных решеток из состава антенных устройств систем радиосвязи или радиолокационных устройств.

Пеленгатор водолаза // 2494914

Изобретение относится к водолазной технике, а именно к аппаратуре звукоподводной связи и пеленгования, используемой водолазами. Пеленгатор водолаза, совмещенный со станцией звукоподводной связи, состоит из генератора импульсов и двух идентичных приемных каналов импульсов, каждый из которых имеет свою антенну, установленную слева или справа от водолаза.

Способ оценки дальности до точки выстрела // 2494336

Настоящее изобретение относится к техническим решениям для правоохранительных органов и служб безопасности и более конкретно к способам оценки дальности до точки выстрела.

Способ определения направления на гидроакустический маяк-ответчик по горизонтальному и вертикальному углу // 2492498

Изобретение относится к области гидроакустики. .

Способ определения параметров торпеды // 2492497

Изобретение относится к гидроакустике и может быть использовано наблюдателем для оценки степени угрозы со стороны торпеды. .

Способ измерения изменения курсового угла движения источника зондирующих сигналов // 2515419

Настоящее изобретение относится к области гидроакустики и может быть использовано для определения параметров движения гидролокаторов или других источников излучения зондирующих сигналов. Техническим результатом использования предлагаемого изобретения является определение элементов движения источника зондирующих сигналов за несколько принятых посылок. Способ измерения изменения курсового угла движения источника зондирующих сигналов содержит последовательный прием зондирующих сигналов перемещающегося источника, спектральный анализ первого, второго и n-ого принятых сигналов, в каждом из этих принятых сигналов определение порога обнаружения, измерение амплитуды спектральных отсчетов, превысивших порог, определение и запоминание значения спектральных отсчета F1, F2 и Fn, имеющих максимальную амплитуду, вычисление разности значений спектральных отсчетов F2-F1 и Fn-F1, а значение изменения курсового угла движения источника зондирующих сигналов Q n 0 определяют как a r cos Q n 0 , где C o s Q n 0 = ( F n − F 1 ) / ( F 2 − F 1 ) < 1 , если угол между приемником и источником зондирующих сигналов увеличивается, или C o s Q n 0 = ( F 2 − F 1 ) / ( F n − F 1 ) < 1 , если угол между приемником и источником зондирующих сигналов уменьшается, а при (Fn-F1)(F2-F1)=1 считают, что курсовой угол движения не изменился или изменился незначительно. 1 ил.

Устройство для обнаружения сигналов и определения направления на их источник // 2523095

Устройство для обнаружения сигналов и определения направления на их источник. Технический результат изобретения заключается в создании нового устройства для обнаружения сигналов и определения направления на их источник (источники) с числом нелинейных операций в тракте обработки, равным 2. В этом устройстве отклик обнаружителя формируется без влияния на него среднего значения пространственного отклика обнаружителя на помеху и учтена возможность перемещения в пространстве приемников дискретной антенной решетки под воздействием внешних сил. Для этого обнаружитель содержит выполненную определенным образом дискретную антенную решетку (ДАР), включающую N ненаправленных пассивных и М активно-пассивных электроакустических преобразователей (ЭАП), соответствующие им I каналы передачи информации, блок управления характеристикой направленности, блок вычисления относительных координат элементов ДАР, пороговое устройство, вычислитель порога принятия решения, индикатор, блок управления активно-пассивными элементами ДАР, а также формирователь характеристик направленности с временной задержкой сигналов. Принципиальные отличия изобретения от прототипа заключаются в том, что в состав обнаружителя включен пульт оператора, а формирователь характеристики направленности дополнительно содержит микропроцессорное устройство с возможностью вычитания вычитающим устройством среднего значения отклика обнаружителя только на помеху из выходного сигнала запоминающего устройства. 1 ил.

Акустический локатор импульсных источников звука // 2529827

Изобретение относится к звукометрическим станциям (звукометрическим комплексам) и может быть использовано для определения удаления источника звука (ИЗ) от акустического локатора, его исправленного звукометрического угла и топографических координат (ТК) этого ИЗ. Он включает в себя левую (ЛЛГ) и правую линейные группы (ПЛГ) звукоприемников (ЗП), каждая из которых состоит из 3 ЗП, причем средины этих ЛГ удалены по фронту друг от друга на несколько сотен метров и примерно на несколько километров от линии боевого соприкосновения войск, три канала обработки сигнала (КОС), электронно-вычислительную машину (ЭВМ), цепь формирования селекторного импульса (ЦФСИ) и систему управления характеристиками направленности ЛГ ЗП, позволяющую обрабатывать сигналы в КОС лишь в определенные моменты времени, определяемые программами, установленными в 2 ее микроконвертора, что повышает помехозащищенность АЛ и обеспечивает получение ТК ИЗ, находящихся в секторе разведки. Первый КОС и канал частоты состоят из выделителя сигнала (ВС), сумматора напряжений (СН), амплитудного детектора (АД), аналого-цифрового преобразователя и последовательно соединенного с ним регистра, который соединен с ЭВМ. Второй КОС включает в себя ВС, СН, АД, систему измерения времени (СИВ) и 2 регистра, соединенных с ЭВМ. СИВ измеряет число импульсов (с периодом повторения 1 мс) до момента прихода импульсного акустического сигнала к ПЛГ ЗП, а также к ЛЛГ ЗП, ЦФСИ содержит в себе последовательно включенные между собой фронтальный ЗП, триггер Шмита и одновибратор. Канал частоты f1 обрабатывает электрический сигнал частотой f1, а первый и второй - частотой f0. В результате обработки сигналов в первом КОС и канале частоты f1 ЭВМ рассчитывает дальность до ИЗ, а в результате обработки сигналов во втором КОС ЭВМ рассчитывает исправленный звукометрический угол, а потом и ТК ИЗ. Технический результат: повышение помехозащищенности акустического локатора. 15 ил., 26 прилож.

Гидроакустический комплекс // 2531042

Изобретение относится к области гидроакустики и может быть использовано в качестве гидроакустического вооружения подводных лодок различного назначения, а также при проведении подводных геологических и гидроакустических работ и исследований. Комплекс включает в себя тракты основного и дополнительного шумопеленгования, тракт обнаружения гидроакустических сигналов, тракт гидролокации, тракт связи и опознавания, тракт миноискания и обнаружения навигационных препятствий, центральную вычислительную систему, систему отображения, регистрации, документирования и управления и общую шину. При этом все излучающие антенны тракта гидролокации выполнены электронно управляемыми как по числу лучей характеристики направленности, так и по их ширине и направлению. Тракт основного шумопеленгования содержит основную носовую приемную антенну и первое устройство предварительной обработки. Тракт обнаружения гидроакустических сигналов содержит три приемные антенны и второе устройство предварительной обработки. Тракт гидролокации содержит три электронно управляемые антенны и первое генераторное устройство. Тракт связи и опознавания содержит две излучающие антенны и второе генераторное устройство. Тракт миноискания и обнаружения навигационных препятствий содержит приемопередающую антенну, переключатель «прием-передача», третье генераторное устройство и третье устройство предварительной обработки. Тракт дополнительного шумопеленгования содержит гибкую протяженную буксируемую антенну, кабель-трос, токосъемное устройство и четвертое устройство предварительной обработки. Технический результат: повышение скрытности работы ГАК и дальности обнаружения целей в режиме ГЛ. 1 ил.

Гидроакустический способ измерения дистанции с помощью взрывного источника // 2541699

Изобретение относится к области гидроакустики и может быть использовано для обнаружения объекта в морской среде и измерения координат. Техническим результатом от использования изобретения является измерение дистанции до объекта отражения при неизвестном времени излучения и месте постановки, что повышает эффективность использования гидроакустических средств. Для достижения указанного технического результата производится излучение взрывного сигнала в морской среде, прием отраженного сигнала широкополосным приемником, многоканальный частотный анализ отраженного сигнала, отображение на индикаторе спектров с выхода каналов, производят автономную установку и подрыв источника взрывного сигнала, измеряют зависимость скорости звука от глубины, измеряют уровень помехи в полосе приема, определяют порог обнаружения, принимают сигнал прямого распространения взрывного сигнала, который превысил выбранный порог обнаружения, определяют время приема сигнала прямого распространения от взрывного источника до приемника Тпрям, измеряют спектр сигнала прямого распространения, превысившего порог обнаружения, определяют ширину спектра сигнала прямого распространения в полосе приемного устройства Фпрям, принимают сигнал, отраженный от объекта, определяют время приема отраженного сигнала Тэхо, измеряют спектр отраженного сигнала, определяют полосу спектральных составляющих отраженного сигнала, превысивших порог обнаружения Фэхо, определяют дистанцию до объекта по формуле Дизм=К(Фпрям-Фэхо), где К - коэффициент, определяющий частотное затухание спектра сигнала при распространении, при этом Дизм>(Тэхо-Тпрям)С, где С - скорость звука. 1 ил.

Способ измерения изменения курсового угла движения источника зондирующих сигналов // 2545068

Изобретение относится к области гидроакустики и может быть использовано для построения систем обнаружения зондирующих сигналов гидролокаторов, установленных на подвижном носителе. Техническим результатом от использования изобретения является обеспечение возможности определения изменения курсового угла движения источника зондирующего сигнала, скорости изменение направления его движения. Для достижения указанного технического результата в способе производится последовательный прием зондирующих сигналов перемещающегося источника, определение момента времени прихода первого принятого зондирующего сигнала, отличающийся тем, что введены новые операции, а именно: последовательно измеряют моменты времени ti приема еще n зондирующих сигнала, где n не менее 3-х, определяют временной интервал Tk между моментами прихода каждых двух следующих друг за другом зондирующих сигналов Tk=ti+1-ti, определяют разность измеренных временных интервалов ΔTm=Tk+1-Tk, где m - номер измерения разности последовательных временных интервалов, определяют знак разности временных интервалов, запоминают первую разность временных интервалов, определяют следующую разность временных интервалов, если разность интервалов имеет отрицательный знак, определяют косинус курсового угла движения источника, как отношение каждой последующей разности к первой разности временных интервалов, определяют курсовой угол движения источника зондирующих сигналов, как величину, обратную косинусу измеренного отношения, если измеренная величина разности положительная, то источник зондирующих сигналов удаляется, и косинус угла вычисляется, как отношение первой разности к каждой последующей. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

Способ классификации гидроакустических сигналов шумоизлучения морского объекта // 2546851

Изобретение относится к области гидроакустики и может быть использовано в задачах определения класса объекта при разработке гидроакустических систем. Предложен способ классификации гидроакустических сигналов шумоизлучения морского объекта, включающий прием антенной сигналов шумоизлучения морского объекта в аддитивной смеси с помехой гидроакустической антенной, преобразование сигнала в цифровой вид, спектральную обработку принятых сигналов, накопление полученных спектров, сглаживание спектра по частоте, определение порога обнаружения исходя из вероятности ложных тревог и при превышении порога обнаружения текущего спектра на данной частоте принятии решения о наличии дискретной составляющей, по которой классифицируют морской объект, в котором сигналы шумоизлучения морского объекта в аддитивной смеси с помехой принимают двумя полуантеннами гидроакустической антенны, спектральную обработку принятых сигналов производят на выходах полуантенн, суммируют спектры мощности на выходах двух полуантенн, определяя суммарный спектр мощности S ∑ 2 ( ω k ) , находят разность S Δ 2 ( ω k ) спектров мощности на выходах двух полуантенн, определяют разностный спектр S 2 ( ω k ) ∑ − Δ ¯ = S Σ 2 ( ω k ) ¯ − S Δ 2 ( ω k ) ¯ - спектр мощности шумоизлучения морского объекта, а о наличии дискретных составляющих судят при превышении порога обнаружения частотами спектра мощности шумоизлучения морского объекта. Это обеспечивает устранение влияния спектра помехи, принимаемой по боковому полю характеристики направленности гидроакустической антенны и правильное определение классификационных спектральных признаков. 1 ил.

Устройство обнаружения объектов, излучающих акустические сигналы // 2546853

Изобретение относится к радиолокации, в частности к устройствам определения координат объектов, излучающих акустические сигналы, с помощью территориально разнесенных волоконно-оптических датчиков - измерителей звукового давления. Технический результат - повышение точности определения местоположения и распознавание типа объекта за счет оценки спектрального состава его акустического шума и параметров движения. Технический результат достигнут за счет введения второй петли для передачи оптических импульсов другой длины волны и последовательной цепочки узлов: (2N+3)-го световода, третьего ФПУ, второго генератора импульсов, второго источника оптического излучения, (2N+4)-го световода. 1 ил.

Способ совместной оценки дистанции до шумящего в море объекта и его шумности // 2548400

Изобретение относится к области гидроакустики и предназначено для определения параметров объектов, шумящих в море. Исследуют шумовой гидроакустический сигнал морского объекта, сопоставляя его с прогнозным сигналом, динамически сформированным для совокупности предполагаемых шумностей объекта и дистанций до объекта, путем определения коэффициента корреляции. По максимуму функции зависимости коэффициента корреляции от предполагаемой шумности объекта и предполагаемой дистанции до объекта совместно определяют оценку шумности объекта и оценку дистанции до объекта. Техническим результатом изобретения является повышение точности оценки шумности объекта с одновременным уменьшением общего количества арифметических операций при проведении оценок шумности объекта и дистанции до объекта. 2 ил.

Способ определения пеленга источника звука при размещении акустической антенны акустического локатора на наклонных площадках поверхности земли // 2549919

Изобретение относится к акустическим пеленгаторам (АП), акустическим локаторам (АЛ) и может быть использовано для определения пеленга источника звука (ИЗ). Задачей изобретения является повышение точности пеленгования ИЗ при наклонных к плоскости горизонта поверхностях Земли, где размещается акустическая антенна, и сокращение времени на определение пеленга этого источника. Пеленг ИЗ в данном способе определяют следующим образом: измеряют температуру воздуха, скорость ветра, дирекционный угол его направления в приземном слое атмосферы и вводят их в электронную вычислительную машину, намечают по топографической карте район особого внимания (РОВ), где могут размещаться огневые позиции артиллерии и минометов, выбирают на местности ровную площадку примерно прямоугольной формы длиной не менее трехсот метров и шириной не менее десяти метров, большие стороны которой были бы примерно перпендикулярны направлению на примерный центр РОВ, измеряют угол наклона этой площадки к плоскости горизонта и с учетом этого угла, используя оптико-механический прибор и дальномерную рейку, устанавливают ЗП специальным образом на местности, принимают акустические сигналы и помехи, преобразуют их в электрические сигналы и помехи, обрабатывают в 1 и 2 каналах обработки сигналов АП или АЛ, определяют на выходе этих каналов постоянные напряжения U1 и U2, пришедшие только из РОВ, вычитают из напряжения U1 напряжение U2, складывают эти напряжения, получают отношение разности к их сумме ηСР и автоматически по программе вычисляют истинный пеленг источника звука αИ. 8 ил.