Способ пассивного определения координат шумящего в море объекта



Способ пассивного определения координат шумящего в море объекта
Способ пассивного определения координат шумящего в море объекта
Способ пассивного определения координат шумящего в море объекта

Владельцы патента RU 2602732:

Акционерное общество "Акустический институт имени академика Н.Н. Андреева" (RU)

Изобретение относится к области гидроакустической техники и может быть использовано для решения задач пассивного определения координат шумящего в море объекта, а именно, дистанции, глубины и пеленга при распространении гидроакустических сигналов в море. Техническим результатом изобретения является повышение точности определения координат шумящего объекта за счет устранения неопределенности при вычислении задержек сигналов, а также проведение измерений отношений энергий сигналов, распространяющихся по отдельным лучевым траекториям в вертикальной плоскости с одного пеленга. Технический результат достигается за счет того, что в способе пассивного определения координат шумящего в море объекта, по которому принимают гидроакустические сигналы поля шумящего в море объекта, проводят частотно-временную обработку принятых гидроакустических сигналов, приходящих под различными углами из-за вертикальной рефракции звука, измеряют скорость звука в воде в зависимости от глубины и волнение поверхности моря, по измеренным данным и известным характеристикам дна рассчитывают сигнал шумящего объекта, решают уравнение гидроакустики в пассивном режиме для шумящего в море объекта, прием гидроакустических сигналов осуществляют пространственно развитой в вертикальной и горизонтальной плоскостях антенной, эти сигналы предварительно усиливают и фильтруют в полосе частот, после чего сигналы оцифровывают, проводят пространственно-временную обработку сигналов, проводят взаимнокорреляционную обработку не менее одной пары сигналов в вертикальной плоскости, выделяют пары сигналов с высокими значениями максимума взаимнокорреляционной функции, проводят измерения углов прихода этих сигналов, распространяющихся по отдельным лучевым траекториям в вертикальной плоскости, измеряют разность времен распространения по положению максимума взаимнокорреляционной функции на временной оси, а также измеряют отношение усредненных значений энергий для каждой пары сигналов, после чего от точки расположения приемной антенны рассчитывают лучевые траектории для измеренных углов прихода сигналов в вертикальной плоскости для пар сигналов с высокими значениями максимума взаимнокорреляционной функции и находят дистанции и глубины точек пересечения траекторий, затем в каждой точке пересечения траекторий для всех пар сигналов, распространяющихся по этим лучевым траекториям, рассчитывают разности времен распространения и отношение энергий, сравнивают измеренные и рассчитанные разности времен распространения и отношений усредненных значений энергий для всех пар сигналов, а координаты шумящего в море объекта определяют по точке пересечения лучевых траекторий, для которой оказываются наиболее близкими измеренные и рассчитанные значения отношений энергий и разностей времен распространения для всех пар сигналов, распространяющихся по отдельным лучевым траекториям. 1 ил.

 

Изобретение относится к области гидроакустической техники и может быть использовано для решения задач пассивного определения координат шумящего в море объекта, а именно дистанции, глубины и пеленга при распространении гидроакустических сигналов в море.

Известные способы измерения дальности до источника шумоизлучения могут быть разделены на следующие группы. К первой группе относятся способы, основанные на многопозиционном приеме и пеленговании источника несколькими приемными позициями (триангуляционный или угломерный способ), либо измерении разностей расстояний от источника до приемных позиций (разностно-дальномерный способ), либо комбинации указанных двух способов (угломерно-разностно-дальномерный способ) (В.В. Караваев, В.В. Сазонов. Статическая теория пассивной локации. М.: Радио и связь, 1987, р. 5.4.).

Ко второй группе относятся способы, основанные на анализе кривизны фронта волны полезного сигнала (см. цитированную книгу В.В. Караваева, р. 5.1, а также "Подводная акустика и обработка сигналов", под ред. Л. Бьерне. М.: Мир, 1985, стр. 325-328 и стр. 415-418).

Недостатком указанных способов является необходимость либо наличия нескольких существенно разнесенных в пространстве приемных позиций, либо наличия приемной антенны с очень большой апертурой - при условии сохранения когерентности полезного сигнала по фронту в пределах всей апертуры антенны. Следствиями указанных факторов являются высокие затраты на реализацию способа измерения дальности или/и относительно низкая точность измерения.

Известен способ определения дистанции в режиме шумопеленгования, основанный на приеме звукового давления и колебательной скорости с последующим образованием взаимной корреляции между ними, при этом дисперсионные характеристики среды при распространении звуковой энергии (фазовая и групповая скорости) в ограниченной среде (волноводе) определяются через функции взаимной корреляции в каждом канале, а определенные таким образом скорости распространения и время запаздывания между звуковым давлением и колебательной скоростью дают возможность найти искомое расстояние до источника излучения. (Авт. св-во СССР №54232, МПК G01S 7/52, 1968 г.).

Недостатком этого способа является то, что он не обладает помехоустойчивостью по отношению к собственным шумам корабля-носителя, поскольку при определении скоростей распространения в каждом из каналов собственные шумы при движении корабля воздействуют на приемную антенну и не происходит отстройки от них.

Известен способ определения дистанции в режиме шумопеленгования, обеспечивающий повышение помехоустойчивости за счет уменьшения влияния собственных помех корабля-носителя на определение дистанции при сохранении скрытности. В этом способе используют два пространственных канала, компенсируют время запаздывания между отдельными модами в этих каналах, вводя искусственное время задержки в заданной полосе, складывают сигналы, получая интерференционную структуру между этими сигналами, при движении корабля-носителя измеряют пространственный масштаб когерентности, т.е. расстояние, соответствующее затуханию огибающей интерференционной структуры в раз, и период интерференции, то есть расстояние между двумя соседними максимумами (Патент РФ №1840066, МПК G01S 7/52, от 13.06.1977 г.).

Недостатком способа является невозможность определения глубины расположения источника шума. Кроме этого необходимо выделять отдельные моды, для чего требуется очень большие антенны, чей вертикальный размер близок к глубине моря в точке приема.

Известен также спектрально-частотный способ измерения дальности до источника шумоизлучения, основанный на использовании частотной зависимости пространственного затухания и поглощения сигнала в морской среде от дальности. По этому способу осуществляют прием смеси сигнала шумоизлучения и помехи, измерение частотного спектра смеси принятого сигнала шумоизлучения и помехи, реализуется предварительное формирование набора прогнозируемых спектров сигнала шумоизлучения в точке приема для заранее выбранных сочетаний дальности и параметров наклона частотного спектра сигнала шумоизлучения, вычисление опорного спектра по каждому из прогнозируемых спектров набора, вычисление величины функциональной корреляции между измеренной смесью принятого сигнала шумоизлучения и помехи и каждым опорным спектром из набора, а подбор гипотетического значения дальности осуществляется путем определения максимальной величины функциональной корреляции, при которой гипотетическое значение дальности принимается истинным. Способ работоспособен при нахождении объектов в ближней зоне акустической освещенности и малодостоверен в дальней зоне акустической освещенности из-за влияния явления вертикальной рефракции звука на форму спектра, а также из-за влияния изменения величины пространственного затухания, зависящей от района использования способа, и влияния изменения спектра помехи в зависимости от состояния водной поверхности. (Патент РФ 2128848, МПК от 09.10.97 г.).

Известен способ измерения дистанции, в соответствии с которым с помощью автокорреляционной функции сигнала можно определить расстояние до цели в пассивном режиме при многолучевом распространении в ближней зоне акустической освещенности. По этому способу звуковой сигнал принимают антенной, которая предполагается ненаправленной в вертикальной плоскости и не различает углы прихода сигнала в вертикальной плоскости, но различает время межлучевого запаздывания сигнала, широкополосный сигнал с выхода приемной антенны подают на коррелятор, вычисляют автокорреляционную функцию принимаемого многолучевого сигнала, выделяют корреляционный максимум, измеряют время межлучевой задержки и вычисляют разность длин двух траекторий лучей по известной скорости звука. Вычисляют горизонтальное расстояние до цели по вычисленной разности длин траекторий, известной глубине моря и глубине погружения приемной антенны (B.C. Бурдик "Анализ гидроакустических систем. Пер. с англ. Л.: Судостроение, 1988 г., стр. 377).

Недостаток способа заключается в том, что он не учитывает влияния вертикальной рефракции звука и чрезвычайно сильно зависит от фактических гидроакустических условий и возможности прогноза тонкой многолучевой структуры (с точностью до фазы сигнала) и не позволяет получить сведений о скорости шумящих объектов.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к изобретению (прототипом) является известный способ пассивного определения координат шумящего в море объекта, по которому принимают гидроакустические сигналы первичного поля шумящего в море объекта, проводят частотно-временную обработку принятых гидроакустических сигналов, приходящих под различными углами из-за вертикальной рефракции звука, измеряют скорость звука в воде в зависимости от глубины и волнения поверхности моря, по измеренным данным и известным характеристикам дна рассчитывают сигнал шумящего объекта, решают уравнение гидроакустики в пассивном режиме для шумящего в море объекта, причем для определения дистанции до шумящих в море объектах используют наблюдение сигнала в трех пространственных каналах (под пространственными каналами подразумевается прием в отдельных лепестках вертикального статического веера ХН), приходящего под разными углами из-за вертикальной рефракции звука. Затем по измеренной скорости звука в воде в зависимости от глубины и волнения поверхности моря, а также по известным характеристикам дна и известным характеристикам приемной системы рассчитывают сигнал объекта в каждом пространственном канале для нескольких значений расстояния, решая уравнение гидроакустики в пассивном режиме, и в результате сравнения измеренных значений сигнала с расчетными принимают решение о дистанции и скорости и о наличии нескольких шумящих объектов на одном направлении. (Патент RU 2208811, МПК G01S 11/14, от 27.09.2001 г.).

Недостатком прототипа является низкая точность определения координат шумящего объекта, вызванная тем, что в каждый пространственный канал может приходить несколько сигналов, распространяющихся по отдельным лучевым траекториям, чья интерференция не позволяет рассчитывать сигнал с приемлемой точностью, а также неопределенность при вычислении задержек сигналов, вызванная наличием нескольких точек пересечения лучевых траекторий.

Техническим результатом изобретения является повышение точности определения координат шумящего объекта за счет устранения неопределенности при вычислении задержек сигналов, а также проведения измерений отношений энергий сигналов, распространяющихся по отдельным лучевым траекториям в вертикальной плоскости с одного пеленга.

Технический результат достигается за счет того, что в способе пассивного определения координат шумящего в море объекта, по которому принимают гидроакустические сигналы поля шумящего в море объекта, проводят частотно-временную обработку принятых гидроакустических сигналов, приходящих под различными углами из-за вертикальной рефракции звука, измеряют скорость звука в воде в зависимости от глубины и волнение поверхности моря, по измеренным данным и известным характеристикам дна рассчитывают сигнал шумящего объекта, решают уравнение гидроакустики в пассивном режиме для шумящего в море объекта, прием гидроакустических сигналов осуществляют пространственно развитой в вертикальной и горизонтальной плоскостях антенной, эти сигналы предварительно усиливают и фильтруют в полосе частот, после чего сигналы оцифровывают, проводят пространственно-временную обработку сигналов, проводят взаимнокорреляционную обработку не менее одной пары сигналов в вертикальной плоскости, выделяют пары сигналов с высокими значениями максимума взаимнокорреляционной функции, проводят измерения углов прихода этих сигналов, распространяющихся по отдельным лучевым траекториям в вертикальной плоскости, измеряют разность времен распространения по положению максимума взаимнокорреляционной функции на временной оси, а также измеряют отношение усредненных значений энергий для каждой пары сигналов, после чего от точки расположения приемной антенны рассчитывают лучевые траектории для измеренных углов прихода сигналов в вертикальной плоскости для пар сигналов с высокими значениями максимума взаимнокорреляционной функции и ищут дистанции и глубины точек пересечения траекторий, затем в каждой точке пересечения траекторий для всех пар сигналов, распространяющихся по этим лучевым траекториям, рассчитывают разности времен распространения и отношение энергий, сравнивают измеренные и рассчитанные разности времен распространения и отношений усредненных значений энергий для всех пар сигналов, а координаты шумящего в море объекта определяют по точке пересечения лучевых траекторий, для которых оказываются наиболее близкими измеренные и рассчитанные значения отношений энергий и разностей времен распространения для всех пар сигналов, распространяющихся по отдельным лучевым траекториям.

Сущность изобретения поясняется чертежом, на котором представлен пример лучевых траекторий и точек их пересечения для измеренных углов прихода одной пары гидроакустических сигналов. На чертеже показано расположение приемной вертикальной антенны 1 в морском волноводе и приведены две лучевые траектории 2 и 3, по которым приходят сигналы от шумящего в море объекта. Для определения расположения объекта сначала находят точки пересечения лучевых траекторий 4, 5, 6, 7. Затем проводят специальную обработку полученных материалов и сравнение измеренных и рассчитанных значений отношений энергий и разностей времен прихода сигналов. В результате принимается решение: объект находится в точке 7.

Способ основан на приеме гидроакустических сигналов пространственно развитой в вертикальной и горизонтальной плоскостях антенной и реализуется следующим образом. Сигналы с антенны 1 предварительно усиливают и фильтруют в заданной полосе частот, после чего сигналы оцифровывают для проведения дальнейшей цифровой обработки сигналов. Затем проводят пространственно-временную обработку сигналов. Кроме того, формируют статический веер главных лепестков характеристики направленности (ХН), позволяющий измерять углы прихода сигналов в вертикальной и горизонтальной плоскостях. Размер антенны в горизонтальной и вертикальной плоскостях должен быть таким, чтобы обеспечивать заданную точность определения углов прихода сигналов в горизонтальной (для определения пеленга) и в вертикальной (для определения дистанции и глубины) плоскостях. Размер антенны при заданной частоте и ширине каждого лепестка ХН многолепестковой антенны можно определить по формуле:

где h - размер антенны в метрах, - частота в кГц, α - ширина лепестков ХН в градусах по уровню - 3 дБ.

Нижняя частота полосы, в которой проводится фильтрация сигналов, выбирается близкой к оптимальной частоте для заданного диапазона рабочих расстояний:

где - оптимальная частота в кГц, R - расстояние в километрах.

Ширина полосы частот выбирается, исходя из требуемой точности оценки временных задержек с помощью взаимнокорреляционной функции. Поскольку ширина корреляционного максимума примерно равна обратной величине ширины полосы сигнала, то при требуемой обычно точности оценки временных задержек 0.5-1 мс, ширина полосы сигнала должна составлять не менее 1-2 кГц.

Ширина рабочих лепестков ХН в вертикальной плоскости, как показывает экспериментальный опыт, при работе на дистанциях до 10 км не должна превышать 2÷4° и 2° на больших дистанциях. Таким образом, например, если задана рабочая дальность 25 км, то по формуле (2) получаем оценку для оптимальной частоты 4 кГц, а высота антенны по формуле (1) будет равна 9.4 м. На практике, максимальный вертикальный размер антенны, как правило, ограничен (не более 10 м), в этом случае можно работать на частотах выше оптимальной частоты для обеспечения требуемой ширины каждого лепестка ХН 2°.

Для определения координат шумового источника звука необходимо принимать с одного пеленга не менее двух сигналов этого источника, распространяющихся по отдельным лучевым траекториям в вертикальной плоскости (см. чертеж). Для проведения дальнейших измерений необходимо, чтобы сигналы приходили в разные лепестки статического веера ХН в вертикальной плоскости. Принадлежность этих сигналов одному источнику звука определяется с помощью вычисления взаимнокорреляционной функции между парами сигналов. Для этого проводят взаимнокорреляционную обработку не менее одной пары сигналов в вертикальной плоскости, выделяют пары сигналов с высокими значениями максимума взаимнокорреляционной функции, проводят измерения углов прихода этих сигналов, распространяющихся по отдельным лучевым траекториям в вертикальной плоскости, измеряют разность времен распространения по положению максимума взаимнокорреляционной функции на временной оси. Высокие значения максимума взаимнокорреляционной функции подтверждают принадлежность этих сигналов к одному источнику звука, а также сам факт распространения этих сигналов по отдельным лучевым траекториям. В общем случае, допустимо попадание в лепесток нескольких сигналов, распространяющихся по отдельным лучевым траекториям, при условии, что энергия одного из этих сигналов значительно больше, чем энергия всех остальных сигналов, попадающих в этот лепесток, вследствие чего именно этот сигнал определяет взаимнокорреляционную функцию.

Для пар сигналов с высокими значениями максимума взаимнокорреляционной функции проводятся измерения углов прихода сигналов в вертикальной плоскости, разности времен распространения равной положению максимума взаимнокорреляционной функции на временной оси, а также измеряют отношение усредненных значений энергий для каждой пары сигналов.

Далее от точки расположения приемной антенны рассчитывают лучевые траектории для измеренных углов прихода сигналов в вертикальной плоскости для пар сигналов с высокими значениями максимума взаимнокорреляционной функции и находят дистанции и глубины точек пересечения траекторий, затем в каждой точке пересечения траекторий для всех пар сигналов, распространяющихся по этим лучевым траекториям, рассчитывают разности времен распространения и отношение энергий, сравнивают измеренные и рассчитанные разности времен распространения и отношений усредненных значений энергий для всех пар сигналов, а координаты шумящего в море объекта определяют по точке пересечения лучевых траекторий, для которых оказываются наиболее близкими измеренные и рассчитанные значения отношений энергий и разностей времен распространения для всех пар сигналов, распространяющихся по отдельным лучевым траекториям.

Если измерена только одна пара сигналов, то точек пересечения их лучевых траекторий несколько. В этом случае, выбор точки пересечения, соответствующей истинному расположению источника звука, производится путем сравнения измеренных и рассчитанных разностей времен распространения и отношений энергий пары сигналов. За точку расположения источника звука принимается та точка пересечения лучевых траекторий, для которой оказываются наиболее близкими измеренные и рассчитанные значения отношений энергий и разностей времен распространения пары сигналов, приходящих по отдельным лучевым траекториям. Т.е., координаты точки пересечения лучевых траекторий, которой соответствует минимум функции В, рассчитанной по формуле (3), соответствуют координатам шумящего в море объекта:

где ΔTe - измеренная разность времен распространения для пары сигналов, ΔTc - рассчитанная разность времен распространения для пары сигналов, Ee - измеренное отношение энергий для пары сигналов, Ec - рассчитанное отношение энергий для пары сигналов.

Если было найдено несколько пар сигналов с высокими значениями максимума взаимнокорреляционной функции, то координаты единственной точки пересечения их лучевых траекторий соответствуют координатам шумящего в море объекта.

При проведении расчетов предполагается, что известна глубина приемной антенны, а для трассы распространения звука, идущей от приемника по измеренному предварительно пеленгу, известны: профиль скорости звука, рельеф дна, акустические свойства дна и волнение морской поверхности, знание которых позволяет рассчитывать лучевые траектории, времена распространения и энергии сигналов. Если нет возможности измерить профиль скорости звука и волнение морской поверхности, их можно брать из климатических баз данных. Рельеф дна и акустические свойства дна извлекаются из соответствующих баз данных.

При наличии на одном пеленге нескольких источников шумовых сигналов задача определения их координат решается последовательно. При этом основным критерием принадлежности к одному шумовому источнику сигналов, распространяющихся по отдельным лучевым траекториям в вертикальной плоскости и приходящих в разные лепестки вертикального статического веера ХН, остается высокое значение максимума взаимнокорреляционной функции этих сигналов.

Отдельно стоит сказать о возможности измерения предлагаемым способом параметров движения источника шумовых сигналов. Это возможно, поскольку измеряется дистанция и глубина источника сигналов. Таким образом, используя последовательные измерения дистанции и глубины источника сигналов, можно определять направление и величину скорости в горизонтальной и вертикальной плоскости. Т.е. предлагаемый способ позволяет определять координаты и параметры движения объекта, т.е. полностью решать задачу шумопеленгования.

Изобретение позволяет существенно повысить точность определения координат шумящего объекта за счет устранения неопределенности при вычислении задержек сигналов, обеспечения измерения углов прихода в точку приема, а также проведения измерений разностей времен распространения и отношений усредненных значений энергий для сигналов, распространяющихся по отдельным лучевым траекториям в вертикальной плоскости с одного пеленга.

Способ пассивного определения координат шумящего в море объекта, по которому принимают гидроакустические сигналы поля шумящего в море объекта, проводят частотно-временную обработку принятых гидроакустических сигналов, приходящих под различными углами из-за вертикальной рефракции звука, измеряют скорость звука в воде в зависимости от глубины и волнение поверхности моря, по измеренным данным и известным характеристикам дна рассчитывают сигнал шумящего объекта, решают уравнение гидроакустики в пассивном режиме для шумящего в море объекта, отличающийся тем, что прием гидроакустических сигналов осуществляют пространственно развитой в вертикальной и горизонтальной плоскостях антенной, эти сигналы предварительно усиливают и фильтруют в полосе частот, после чего сигналы оцифровывают, проводят пространственно-временную обработку сигналов, проводят взаимнокорреляционную обработку не менее одной пары сигналов в вертикальной плоскости, выделяют пары сигналов с высокими значениями максимума взаимнокорреляционной функции, проводят измерения углов прихода этих сигналов, распространяющихся по отдельным лучевым траекториям в вертикальной плоскости, измеряют разность времен распространения по положению максимума взаимнокорреляционной функции на временной оси, а также измеряют отношение усредненных значений энергий для каждой пары сигналов, после чего от точки расположения приемной антенны рассчитывают лучевые траектории для измеренных углов прихода сигналов в вертикальной плоскости для пар сигналов с высокими значениями максимума взаимнокорреляционной функции и находят дистанции и глубины точек пересечения траекторий, затем в каждой точке пересечения траекторий для всех пар сигналов, распространяющихся по этим лучевым траекториям, рассчитывают разности времен распространения и отношение энергий, сравнивают измеренные и рассчитанные разности времен распространения и отношений усредненных значений энергий для всех пар сигналов, а координаты шумящего в море объекта определяют по точке пересечения лучевых траекторий, для которой оказываются наиболее близкими измеренные и рассчитанные значения отношений энергий и разностей времен распространения для всех пар сигналов, распространяющихся по отдельным лучевым траекториям.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к техническим средствам обнаружения человека, определения его местоположения в контролируемой зоне по создаваемым им сейсмическим колебаниям.

Изобретение относится к области гидроакустики и предназначено для определения расстояния до всех объектов, одновременно наблюдаемых в секторном обзоре шумопеленгования, путем анализа цвета их трасс.

Использование: изобретение относится к области гидроакустики и предназначено для определения параметров объектов, шумящих в море. Сущность: устройство, содержащее многоэлементную акустическую приемную антенну шумопеленгования, блок формирования веера характеристик направленности в горизонтальной и вертикальной плоскостях, блок полосовой фильтрации, детектор, накопитель, блок расчета отношения сигнал/помеха, блок обнаружения объекта с определением направления на него, дополнено новыми блоками, а именно блоком формирования матрицы замера, блоком измерения вертикального разреза скорости звука, блоком расчета поля, блоком формирования матрицы прогноза по сетке дистанция-глубина, блоком формирования двумерной функции меры сходства, блоком совместного определения дистанции и глубины, блоком определения шумности объекта.

Изобретение относится к метрологии, в частности к средствам акустического обнаружения и идентификации летательных аппаратов. Устройство содержит многоканальный приемник звука, содержащий микрофоны, усилители, АЦП, датчик скорости ветра, цифровой обнаружитель, выполненный на перепрограммируемых логических микросхемах, устройство распознавания, индикатор, радиомодем.

Изобретение относится к гидроакустике. Устройство содержит разъемный маслозаполненный подводный цилиндрический корпус с размещенными в нем электродвигателем и механическим драйвером.

Изобретение относится к гидроакустике и может быть использовано для гидроакустического обеспечения противоторпедной защиты судов. Для гидроакустического обеспечения противоторпедной защиты корабля включают обнаружение и прием шумоизлучения торпеды гидроакустической станцией с буксируемой антенной переменной глубины, выработку прогноза движения торпеды, расчет данных стрельбы средствами самообороны и выработки маневра уклонения.

(57) Изобретение относится к акустическим локационным системам, использующим параметрические излучающие системы, формирующие узконаправленные пучки низкочастотных акустических сигналов.

Использование: изобретение относится к области гидроакустики и предназначено для распознавания морских судов по их шумоизлучению. Сущность: исследуют спектр шумового сигнала морского судна.

Изобретение относится к метрологии, в частности к средствам обнаружения источников звука. Устройство содержит микрофоны для приема звуковых сигналов, аналого-цифровые преобразователи, два средства вычисления автокорреляции между звуками, модуль вычисления взаимной корреляции, средство обнаружения источника звука, в частности, приближающегося транспортного средства, модуль определения неисправности.

Изобретение относится к определению направления прихода сигнала от источника звука. Предложены способ предоставления информации направления на основании воспроизведенного аудиосигнала с внедренным водяным знаком и устройство для его осуществления, способ оценки пространственной позиции и устройство для его осуществления, машиночитаемый носитель, содержащий компьютерную программу для выполнения способов.

Изобретение относится к области гидроакустики и может быть использовано в задачах определения класса объекта при разработке гидроакустических систем. Технический результат изобретения заключается в обеспечении достоверного определения спектральных классификационных признаков сигналов шумоизлучения. Результат достигается тем, что в предложенном способе при обнаружении и классификации морского объекта обеспечивается устранение влияния спектра собственной помехи корабля-носителя, непосредственно воздействующей на антенны гидроакустических средств, размещенных на объекте, и таким образом обеспечивается правильное определение классификационных спектральных признаков. 1 ил.

Изобретение относится к измерительной технике, в частности к определению местоположения стрелка на местности с использованием звуковых волн. .Достигаемый технический результат – повышение точности определения координат стрелка. Указанный результат достигается за счет расположения трех датчиков, включая базовый, на одной прямой линии в горизонтальной плоскости на известных расстояниях одного от другого и одного датчика на вертикали от базового датчика также на определенном, известном расстоянии, при этом измерение промежутков времени рассогласования прихода звуковой волны до базового датчика и всех остальных датчиков позволяет сформировать три линейных уравнения и рассчитать координаты точки местонахождения стрелка по звуку выстрела за счет решения этой системы уравнений. 3 ил..

Представлено 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 в результате обработки гарантированно идентичных выходных процессов электроакустических преобразователей ДАР без влияния на него среднего значения пространственного отклика обнаружителя на помеху с учетом возможности перемещения в пространстве элементов дискретной антенной решетки под воздействием внешних сил. Для этого обнаружитель содержит выполненную определенным образом дискретную антенную решетку (ДАР), включающую N ненаправленных пассивных и M активно-пассивных электроакустических преобразователей (ЭАП), соответствующих им I каналов передачи информации, блок вычисления относительных координат элементов ДАР, блок управления характеристиками направленности, пороговое устройство, вычислитель порога принятия решения, индикатор, блок управления активно-пассивными элементами ДАР, пульт оператора, а также формирователь характеристик направленности с временной задержкой сигналов. Принципиальным отличием заявленного устройства от прототипа является то, что обнаружитель дополнительно содержит блок адаптивной компенсации неидентичности каналов передачи выходных процессов электроакустических преобразователей ДАР, позволяющий получить идентичные параметры всех выходных процессов электроакустических преобразователей ДАР, что является обязательным условием для увеличения вероятности первичного обнаружения сигналов и уменьшения вероятности пропуска «слабых» сигналов. 1 ил.

Изобретение относится к измерительной технике, в частности к пеленгаторам. Предложено устройство для определения пеленга и дальности до источника сигнала, содержащее первую антенну, первый и второй микробарометры, а также пять аналого-цифровых преобразователей (АЦП), подключенных к персональной электронно-вычислительной машине (ПЭВМ), дополнительно содержит блок системы единого времени и блок связи с абонентами, подключенные к ПЭВМ, последовательно соединенные первый усилитель, первый фильтр, второй усилитель, первый пороговый блок и схему ИЛИ, последовательно соединенные вторую антенну, третий усилитель, второй фильтр, четвертый усилитель и второй пороговый блок, последовательно соединенные третью антенну, пятый усилитель, третий фильтр, шестой усилитель и третий пороговый блок, последовательно соединенные седьмой усилитель, четвертый фильтр, восьмой усилитель, пятый фильтр, четвертый пороговый блок и первую схему И, последовательно соединенные первый цифро-аналоговый преобразователь (ЦАП) и первый калибратор, последовательно соединенные второй ЦАП и второй калибратор, последовательно соединенные третий ЦАП и третий калибратор, последовательно соединенные четвертый ЦАП и четвертый калибратор, последовательно соединенные пятый ЦАП и первый формирователь, последовательно соединенные шестой ЦАП и второй формирователь, последовательно соединенные первый таймер, вторую схему И и первый счетчик, последовательно соединенные девятый усилитель, шестой фильтр, десятый усилитель, седьмой фильтр, пятый пороговый блок и третью схему И, последовательно соединенные седьмой ЦАП и пятый калибратор, последовательно соединенные восьмой ЦАП и третий формирователь, последовательно соединенные второй таймер, четвертую схему И и второй счетчик, а также первый тактовый генератор, подключенный ко вторым входам второй и четвертой схем И, третий и четвертый таймеры, последовательно соединенные аналоговые первый квадратор, сумматор и первый делитель, последовательно соединенные шестой пороговый блок и пятую схему И, последовательно соединенные пятый таймер, шестую схему И и третий счетчик, а также шестой АЦП, второй тактовый генератор, подключенный ко второму входу шестой схемы И, и аналоговые второй и третий квадраторы, подключенные входами соответственно ко второму и третьему фильтрам, а выходами подключенные соответственно ко второму входу сумматора и ко второму входу первого делителя, последовательно соединенные второй делитель, корректор нелинейности, первый блок вычисления модуля, первый блок вычитания, второй блок вычисления модуля, седьмой пороговый блок и инверсный вход седьмой схемы И, последовательно соединенные первый ключ, первое запоминающее устройство и третий блок вычисления модуля, подключенный ко второму входу первого блока вычитания, последовательно соединенные восьмую схему И и первый одновибратор, подключенный к управляющему входу первого ключа, а также седьмой АЦП и блок сравнения знаков, подключенный входами к корректору нелинейности и к первому запоминающему устройству, а выходом подключенный ко второму входу седьмой схемы И, последовательно соединенные второй ключ, второе запоминающее устройство, второй блок вычитания и четвертый блок вычисления модуля, а также второй одновибратор, подключенный входом к восьмой схеме И, а выходом подключенный к управляющему входу второго ключа, причем первая, вторая и третья антенны выполнены магнитными и размещены взаимно перпендикулярно друг к другу, первый, второй и третий формирователи выполнены в виде сглаживающего звена с усилителем мощности, корректор нелинейности выполнен в виде усилителя с автоматической регулировкой усиления, первый, второй, третий, четвертый, пятый, шестой и седьмой пороговые блоки выполнены с управлением по порогу, первый, второй, третий, четвертый, пятый, шестой и седьмой фильтры выполнены с управлением по полосе пропускания, первый, второй, третий, четвертый, пятый, шестой, седьмой, восьмой, девятый и десятый усилители выполнены с управлением по фазе и чувствительности, первый, второй, третий, четвертый и пятый таймеры выполнены с управлением по длительности выходного сигнала, первый, второй, третий и четвертый блоки вычисления модуля выполнены в виде инверсных усилителей с диодами для преобразования сигналов любой полярности в сигналы положительной полярности, первая схема И подключена вторым входом к первому таймеру, третьим входом подключена к третьему таймеру, а выходом подключена ко входу останова первого счетчика, третья схема И подключена вторым входом ко второму таймеру, третьим входом подключена к четвертому таймеру, а выходом подключена ко входу останова второго счетчика, пятая схема И подключена вторым входом к пятому таймеру, а выходом подключена ко входу останова третьего счетчика, шестой АЦП подключен входом к выходу первого делителя, а выходом подключен к ПЭВМ, седьмой АЦП подключен входом к выходу корректора нелинейности, а выходом подключен к ПЭВМ, схема ИЛИ подключена вторым и третьим входами соответственно ко второму и третьему пороговым блокам, а выходом подключена к ПЭВМ и к первому, второму и пятому таймерам, первый квадратор подключен к выходу первого фильтра, первая антенна подключена к первому усилителю, первый микробарометр подключен выходом к седьмому усилителю, а входом акустически связан с четвертым калибратором, второй микробарометр подключен выходом к девятому усилителю, а входом акустически связан с пятым калибратором, первый формирователь подключен к управляющим входам первого, второго и третьего фильтров, второй формирователь подключен к управляющим входам четвертого и пятого фильтров, третий формирователь подключен к управляющим входам шестого и седьмого фильтров, входы первого, второго, третьего, четвертого и пятого АЦП подключены соответственно к первому, второму, третьему, четвертому и шестому фильтрам, выходы первого, второго и третьего калибраторов подключены соответственно к первой, второй и третьей антеннам, восьмая схема И подключена первым входом к схеме ИЛИ, а инверсным входом подключена к пятому таймеру, второй делитель подключен входами к первому и второму фильтрам, вход первого ключа подключен к корректору нелинейности, выход седьмой схемы И подключен к третьему входу пятой схемы И, вход второго ключа и второй вход второго блока вычитания подключены к первому делителю, выход четвертого блока вычисления модуля подключен к шестому пороговому блоку, а входы всех ЦАП, управляющие входы всех усилителей, управляющие входы всех пороговых блоков, выходы первого, второго и третьего счетчиков, выходы и управляющие входы первого, второго и пятого таймеров, а также входы запуска и управляющие входы третьего и четвертого таймеров подключены к ПЭВМ. Технический результат - уменьшение погрешности при использовании на однопозиционном пункте наблюдения или на средстве передвижения и увеличение помехоустойчивости устройства при наличии мешающих сигналов, поступающих с других азимутов. 1 ил.

Изобретение относится к измерительной технике, в частности к пеленгаторам. Предложено устройство для определения пеленга и дальности до источника сигнала, содержащее первую антенну, первый и второй микробарометры, а также пять аналого-цифровых преобразователей (АЦП), подключенных к персональной электронно-вычислительной машине (ПЭВМ), дополнительно содержащее блок системы единого времени и блок связи с абонентами, подключенные к ПЭВМ, последовательно соединенные первый усилитель, первый фильтр, второй усилитель, первый пороговый блок и схему ИЛИ, последовательно соединенные вторую антенну, третий усилитель, второй фильтр, четвертый усилитель и второй пороговый блок, последовательно соединенные третью антенну, пятый усилитель, третий фильтр, шестой усилитель и третий пороговый блок, последовательно соединенные седьмой усилитель, четвертый фильтр, восьмой усилитель, пятый фильтр, четвертый пороговый блок и первую схему И, последовательно соединенные первый цифроаналоговый преобразователь (ЦАП) и первый калибратор, последовательно соединенные второй ЦАП и второй калибратор, последовательно соединенные третий ЦАП и третий калибратор, последовательно соединенные четвертый ЦАП и четвертый калибратор, последовательно соединенные пятый ЦАП и первый формирователь, последовательно соединенные шестой ЦАП и второй формирователь, последовательно соединенные первый таймер, вторую схему И и первый счетчик, последовательно соединенные девятый усилитель, шестой фильтр, десятый усилитель, седьмой фильтр, пятый пороговый блок и третью схему И, последовательно соединенные седьмой ЦАП и пятый калибратор, последовательно соединенные восьмой ЦАП и третий формирователь, последовательно соединенные второй таймер, четвертую схему И и второй счетчик, а также первый тактовый генератор, подключенный ко вторым входам второй и четвертой схем И, третий и четвертый таймеры, последовательно соединенные аналоговые первый квадратор, сумматор, первый делитель, шестой пороговый блок и пятую схему И, последовательно соединенные пятый таймер, шестую схему И и третий счетчик, а также шестой АЦП, второй тактовый генератор, подключенный ко второму входу шестой схемы И, и аналоговые второй и третий квадраторы, подключенные входами, соответственно, ко второму и третьему фильтрам, а выходами подключенные, соответственно, ко второму входу сумматора и ко второму входу первого делителя, последовательно соединенные второй делитель, корректор нелинейности, первый блок вычисления модуля, блок вычитания, второй блок вычисления модуля, седьмой пороговый блок и инверсный вход седьмой схемы И, последовательно соединенные ключ, запоминающее устройство и третий блок вычисления модуля, подключенный ко второму входу блока вычитания, последовательно соединенные восьмую схему И и одновибратор, подключенный к управляющему входу ключа, а также седьмой АЦП и блок сравнения знаков, подключенный входами к корректору нелинейности и к запоминающему устройству, а выходом подключенный ко второму входу седьмой схемы И. Причем первая, вторая и третья антенны выполнены магнитными и размещены взаимно перпендикулярно друг к другу, первый, второй и третий формирователи выполнены в виде сглаживающего звена с усилителем мощности, корректор нелинейности выполнен в виде усилителя с автоматической регулировкой усиления, первый, второй, третий, четвертый, пятый, шестой и седьмой пороговые блоки выполнены с управлением по порогу, первый, второй, третий, четвертый, пятый, шестой и седьмой фильтры выполнены с управлением по полосе пропускания, первый, второй, третий, четвертый, пятый, шестой, седьмой, восьмой, девятый и десятый усилители выполнены с управлением по фазе и чувствительности, первый, второй, третий, четвертый и пятый таймеры выполнены с управлением по длительности выходного сигнала, первый, второй и третий блоки вычисления модуля выполнены в виде инверсных усилителей с диодами для преобразования сигналов любой полярности в сигналы положительной полярности, первая схема И подключена вторым входом к первому таймеру, третьим входом подключена к третьему таймеру, а выходом подключена ко входу останова первого счетчика, третья схема И подключена вторым входом ко второму таймеру, третьим входом подключена к четвертому таймеру, а выходом подключена ко входу останова второго счетчика, пятая схема И подключена вторым входом к пятому таймеру, а выходом подключена ко входу останова третьего счетчика, шестой АЦП подключен входом к выходу первого делителя, а выходом подключен к ПЭВМ, седьмой АЦП подключен входом к выходу корректора нелинейности, а выходом подключен к ПЭВМ, схема ИЛИ подключена вторым и третьим входами, соответственно, ко второму и третьему пороговым блокам, а выходом подключена к ПЭВМ и к первому, второму и пятому таймерам, первый квадратор подключен к выходу первого фильтра, первая антенна подключена к первому усилителю, первый микробарометр подключен выходом к седьмому усилителю, а входом акустически связан с четвертым калибратором, второй микробарометр подключен выходом к девятому усилителю, а входом акустически связан с пятым калибратором, первый формирователь подключен к управляющим входам первого, второго и третьего фильтров, второй формирователь подключен к управляющим входам четвертого и пятого фильтров, третий формирователь подключен к управляющим входам шестого и седьмого фильтров, входы первого, второго, третьего, четвертого и пятого АЦП подключены, соответственно, к первому, второму, третьему, четвертому и шестому фильтрам, выходы первого, второго и третьего калибраторов подключены, соответственно, к первой, второй и третьей антеннам, восьмая схема И подключена первым входом к схеме ИЛИ, а инверсным входом подключена к пятому таймеру, второй делитель подключен входами к первому и второму фильтрам, вход ключа подключен к корректору нелинейности, выход седьмой схемы И подключен к третьему входу пятой схемы И, а входы всех ЦАП, управляющие входы всех усилителей, управляющие входы всех пороговых блоков, выходы первого, второго и третьего счетчиков, выходы и управляющие входы первого, второго и пятого таймеров, а также входы запуска и управляющие входы третьего и четвертого таймеров подключены к ПЭВМ. Технический результат - уменьшение погрешности при использовании на однопозиционном пункте наблюдения или на средстве передвижения и увеличение помехоустойчивости устройства при наличии мешающих сигналов, поступающих с других азимутов. 1 ил.

Изобретение относится к измерительной технике, в частности к пеленгаторам. Заявлено устройство для определения направления и дальности до источника сигналов, содержащее первую антенну, первый и второй микробарометры, а также пять аналого-цифровых преобразователей (АЦП), подключенных к персональной электронно-вычислительной машине (ПЭВМ). Устройство дополнительно содержит блок системы единого времени и блок связи с абонентами, подключенные к ПЭВМ, последовательно соединенные первый усилитель, первый фильтр, второй усилитель, первый пороговый блок и схему ИЛИ, последовательно соединенные вторую антенну, третий усилитель, второй фильтр, четвертый усилитель и второй пороговый блок, последовательно соединенные третью антенну, пятый усилитель, третий фильтр, шестой усилитель и третий пороговый блок, последовательно соединенные седьмой усилитель, четвертый фильтр, восьмой усилитель, пятый фильтр, четвертый пороговый блок и первую схему И, последовательно соединенные первый цифроаналоговый преобразователь (ЦАП) и первый калибратор, последовательно соединенные второй ЦАП и второй калибратор, последовательно соединенные третий ЦАП и третий калибратор, последовательно соединенные четвертый ЦАП и четвертый калибратор, последовательно соединенные пятый ЦАП и первый формирователь, последовательно соединенные шестой ЦАП и второй формирователь, последовательно соединенные первый таймер, вторую схему И и первый счетчик, последовательно соединенные девятый усилитель, шестой фильтр, десятый усилитель, седьмой фильтр, пятый пороговый блок и третью схему И, последовательно соединенные седьмой ЦАП и пятый калибратор, последовательно соединенные восьмой ЦАП и третий формирователь, последовательно соединенные второй таймер, четвертую схему И и второй счетчик, а также тактовый генератор, подключенный ко вторым входам второй и четвертой схем И, третий и четвертый таймеры. Причем первая, вторая и третья антенны выполнены магнитными и размещены взаимно перпендикулярно друг к другу, первый, второй и третий формирователи выполнены в виде сглаживающего звена с усилителем мощности, первый, второй, третий, четвертый и пятый пороговые блоки выполнены с управлением по порогу, первый, второй, третий, четвертый, пятый, шестой и седьмой фильтры выполнены с управлением по полосе пропускания, первый, второй, третий, четвертый, пятый, шестой, седьмой, восьмой, девятый и десятый усилители выполнены с управлением по фазе и чувствительности, первый, второй, третий и четвертый таймеры выполнены с управлением по длительности выходного сигнала. Первая схема И подключена вторым входом к первому таймеру, третьим входом подключена к третьему таймеру, а выходом подключена ко входу останова первого счетчика, а третья схема И подключена вторым входом ко второму таймеру, третьим входом подключена к четвертому таймеру, а выходом подключена ко входу останова второго счетчика. Схема ИЛИ подключена вторым и третьим входами соответственно ко второму и третьему пороговым блокам, а выходом подключена к ПЭВМ и к первому и второму таймерам, первая антенна подключена к первому усилителю, первый микробарометр подключен выходом к седьмому усилителю, а входом акустически связан с четвертым калибратором, второй микробарометр подключен выходом к девятому усилителю, а входом акустически связан с пятым калибратором, первый формирователь подключен к управляющим входам первого, второго и третьего фильтров, второй формирователь подключен к управляющим входам четвертого и пятого фильтров, третий формирователь подключен к управляющим входам шестого и седьмого фильтров, входы первого, второго, третьего, четвертого и пятого АЦП подключены соответственно к первому, второму, третьему, четвертому и шестому фильтрам, выходы первого, второго и третьего калибраторов подключены соответственно к первой, второй и третьей антеннам, а входы всех ЦАП, управляющие входы всех усилителей, управляющие входы всех пороговых блоков, выходы первого и второго счетчиков, выходы и управляющие входы первого и второго таймеров, а также входы запуска и управляющие входы третьего и четвертого таймеров подключены к ПЭВМ. Технический результат - уменьшение погрешности при использовании на однопозиционном пункте наблюдения или на средстве передвижения и увеличение помехоустойчивости устройства при наличии мешающих сигналов, поступающих от других источников сигналов. 1 ил.

Способ относится к измерениям, в частности к пеленгу. Техническим результатом является уменьшение погрешности использования его на однопозиционном пункте наблюдения и увеличение помехоустойчивости при наличии мешающих сигналов, приходящих во время прохождения инфразвуком расстояния от источника сигнала до пункта наблюдения. Технический результат достигается тем, что отмечают время прихода электромагнитного излучения (ЭМИ), инфразвука и разность времени сигналов. До прихода инфразвука по сигналам от двух антенн, направленных в стороны света, находят азимут, дальность до источника - по высоте отражения от ионосферы, времени задержки сигнала, по трем ортогональным антеннам - угол. Фиксируют азимут и этот угол. Находят времена сигналов от земли и ионосферы. В последующих сигналах сравнивают их азимут с фиксированным и при близких значениях сличают углы. Далее находят: дальность до источника, координаты, угол между вектором на источник и прямой между датчиками. По скорости инфразвука находят время его прихода и погрешность, по углам, расстоянию между точками и времени - скорость инфразвука, дальность - по разностям времен сигналов и скорости инфразвука, координаты - по азимуту и дальности. 1 ил.

Изобретение относится к устройствам для поисковых и спасательных мероприятий в водных акваториях. Предложена личная подводная спасательная и навигационная система, работающая в том числе и на стандартной частоте SOS (37.5 кГц), содержащая маяк - «пингер», корпус которого является пьезокерамическим цилиндрическим излучателем гидроакустических сигналов, выполнен с крышками и герметизирован покрытием из звукопрозрачного полиуретана, а также пеленгатор гидроакустических сигналов, который снабжен съемным компасом и защитным экраном гидроакустической антенны и содержит герметичный цилиндрический аппаратурный модуль, с ним механически соединена протяженная линейная гидроакустическая антенна из совокупности двух комплектов пьезоэлектрических элементов с активной поверхностью, перпендикулярной оси аппаратурного модуля, способных геометрически образовывать единый протяженный многоэлементный преобразователь, способна к разделению на две части, независимые друг от друга, с возможностью поворота в горизонтальной и вертикальной плоскости, на тыльной стороне обеих частей акустической антенны закреплена полоса из «акустически мягкого» пористого материала, в аппаратурном модуле герметично установлен многоэлементный двухполосный светодиодный индикатор. Особенность предложенной системы заключается в простоте ее использования при высокой эффективности системы. 5 ил.

Способ пассивного определения координат движущегося источника излучения основан на использовании разности времен прихода сигнала со сферическим или цилиндрическим волновым фронтом от источника излучения к нескольким приемникам. Для определения координат движущегося источника излучения приемной системой из М антенн, М≥3, используют двухэтапное осреднение оценок координат: предварительное, малое - статическое и основное, динамическое. При этом для определения предварительных оценок i-го шага используют опорную точку с предполагаемыми координатами источника, фазируют каждую антенну в ее направлении, формируют Мп пар антенн с неповторяющимися индексами mn и по выборкам определяют комплексные взаимные спектры плотности мощности сигналов с выходов каждой пары. Затем на каждом цикле определяют величины отклонения между координатами опорной точки и искомыми текущими координатами источника. Технический результат заключается в повышении точности определения координат движущегося источника излучения без ошибок, зависящих от скорости относительного перемещения источника и приемников при произвольном количестве антенн (М≥3) и при произвольном, известном их размещении в пространстве. 3 з.п. ф-лы, 6 ил.

Изобретение относится к области гидроакустики и предназначено для определения местоположения объектов, шумящих в море. Принимают шумовой сигнал многоэлементной антенной. Формируют n характеристик направленности в вертикальной плоскости. По результатам частотно-временной обработки принятого сигнала формируют многомерный вектор измеренных параметров сигнала. Предварительно формируют совокупность типов объектов, для каждого из которых определены уровень приведенной шумности и спектральная плотность мощности. Измеряют параметры среды в точке наблюдения. Для каждого типа объекта производят расчет гидроакустического поля для сетки дистанция-глубина и получают совокупность многомерных векторов прогнозных параметров, состав которых идентичен составу вектора измеренных параметров. Определяют зоны возможного обнаружения каждого типа объекта по дистанции и глубине и формируют банк из тех векторов прогнозных параметров, которые попали в зоны обнаружения. Определяют меру сходства между вектором измеренных параметров и векторами прогнозных параметров из банка. Совместно определяют дистанцию до шумящего объекта, глубину погружения объекта и тип объекта как точку сетки, в которой мера сходства максимальна. Техническим результатом изобретения является повышение точности определения местоположения шумящего объекта как по дистанции, так и по глубине погружения с одновременным определением типа наблюдаемого объекта, что особенно важно в целях классификации источника. 1 ил., 1 табл.
© Патентный поиск, поиск патентов на изобретения - FindPatent.RU 2012-2024
Политика конфиденциальности 2016-11-20 2016-11-19T23:56:18
Наверх