Масштабируемая система обнаружения и классификации морских целей с элементами искусственного интеллекта

Изобретение относится к области гидроакустики и может быть использовано для построения масштабируемой системы обнаружения и классификации морских целей с элементами искусственного интеллекта. Система включает в себя основную систему, содержащую излучатель (3) и два приемных преобразователя (4) и (5), сформированную в морской среде рабочую зону (7) нелинейного взаимодействия и параметрического преобразования волн накачки и информационных волн в виде двух горизонтально-разнесенных в точках приема и совмещенных в точке излучения параметрических антенн, излучающий тракт (1), соединенный с излучателем (3), содержащий приемный радиоблок, два генератора сигналов накачки, последовательно соединенные усилитель мощности и блок согласования выхода усилителя с подводным кабелем и излучателем, приемный тракт (2), соединенный с двумя приемными преобразователями, включающий последовательно соединенные двухканальный широкополосный усилитель, фазометр, преобразователь частотно-временного масштаба сигналов в высокочастотную область, узкополосный анализатор спектров, выходы которого соединены с регистратором и передающим радиоблоком, информационно-аналитический центр (ИАЦ), содержащий блок системного анализа, вход которого через приемный радиоблок связан с выходом передающего радиоблока приемного тракта (2), а выход блока системного анализа через передающий радиоблок связан с входом приемного радиоблока излучающего тракта (1). При этом основная система масштабируется n дополнительными системами, установленными на смежных и(или) отдаленных акваториях. Каждая дополнительная система содержит излучатели (3.1…3.n) и по два приемных преобразователя (4.1…4.n) и (5.1…5.n), сформированные в морской среде рабочие зоны (7.1…7.n), излучающие тракты (1.1…1.n), приемные тракты (2.1…2.n), ИАЦы (18.1…18.N), аналогичные по внутреннему содержанию и внешним между собой соединениям основной системе. Кроме того, в масштабируемую систему дополнительно введен единый информационно-аналитический центр (ЕИАЦ), управляющий работой всей системы в соответствии с задачами и условиями длительного морского мониторинга, входы которого по каналам радиосвязи соединены с выходами ИАЦ основной и n дополнительных систем, а выходы которого по каналам радиосвязи соединены с входами излучающих трактов основной и n дополнительных систем соответственно. Обеспечивается создание структуры радиогидроакустической системы передачи информационных волн из морской среды в атмосферу и обратно, дальний параметрический прием волн в звуковом и инфразвуковом диапазонах частот, увеличение емкости информации об источниках полей различной физической природы и гидролого-акустических условиях распространения сигналов в морской среде, пополнение и обновление библиотек портретов объектов классификации, ускорение процесса распознавания, повышение вероятности классификации надводных и подводных целей, расширение круга распознаваемых объектов. 9 ил.

 

Изобретение относится к области гидроакустики и может быть использовано для построения масштабируемой в пределах смежных и (или) отдаленных акваторий системы обнаружения и классификации морских целей с элементами искусственного интеллекта.

Система функционирует на основе средств морского приборостроения и технологии дальнего параметрического приема взаимодействующих волн с применением передачи данных из морской среды в атмосферу и обратно (см. Мироненко М.В., Малашенко А.Е., Карачун Л.Э., Василенко А.М. Низкочастотный просветный метод дальней гидролокации гидрофизических полей морской среды: монография. - Владивосток: СКБ САМИ ДВО РАН, 2006. - 173 с.; Василенко А.М., Мироненко М.В., Пятакович В.А. и др. Система мониторинга полей источников атмосферы, океана и земной коры на основе технологий нелинейной просветной гидроакустики: монография. - Владивосток: ТОВВМУ имени С.О. Макарова, 2015. - 320 с.).

Классификация источников, обнаруженных по признакам амплитудно-фазовой модуляции взаимодействующих в морской среде волн, базируется на вычислительных операциях искусственных нейронных сетей и библиотеках математически обработанных образов спектрограмм объектов, что позволяет ускорить процесс распознавания и повысить вероятность классификации как надводных, так и подводных целей. (см. Пятакович В.А., Василенко А.М., Хотинский О.В. Распознавание и классификация источников формирования полей различной физической природы в морской среде: монография. -Владивосток: Морской гос.ун-т им. Г.И. Невельского, 2017. - 255 с.).

Известна гидроакустическая система параметрического приема волн различной физической природы в морской среде (см. патент 2472116 РФ, G01H 3/00 G10K 11/00, опубл. 10.01.2013, бюл. №1), которая включает в себя рабочую зону нелинейного взаимодействия и параметрического преобразования волн, излучающий и приемный преобразователи, размещенные на противоположных границах среды, при этом излучающий преобразователь соединен подводным кабелем с выходом тракта излучения сигналов накачки, который содержит последовательно соединенные генератор сигналов низкой стабилизированной частоты, усилитель мощности и блок согласования его выхода с подводным кабелем, а приемный преобразователь соединен подводным кабелем с входом тракта приема информационных сигналов, который содержит последовательно соединенные широкополосный усилитель параметрически преобразованных волн накачки, преобразователь частотно-временного масштаба, узкополосный анализатор спектра и функционально связанный с ним регистратор информационных волн.

К недостаткам гидроакустической системы параметрического приема волн различной физической природы в морской среде можно отнести малую информационную емкость передаваемых и принимаемых волн, невозможность передачи информационных волн из морской среды в атмосферу и обратно, а также невозможность формировать управляющие сигналы и передавать их в излучающий тракт системы для корректировки процесса излучения волн накачки морской среды.

Известна радиогидроакустическая система передачи информационных волн из морской среды в атмосферу и обратно (см. патент 2593624 РФ, G10K 11/00, опубл. 10.08.2016, бюл. №22), включающая в себя один излучающий и два приемных акустических преобразователя, сформированную в морской среде рабочую зону нелинейного взаимодействия и параметрического преобразования волн накачки и информационных волн в виде двух горизонтально-разнесенных в точках приема и совмещенных в точке излучения параметрических антенн; излучающий тракт, содержащий приемный радиоблок, два генератора сигналов накачки, усилитель мощности и блок согласования выхода усилителя с подводным кабелем и излучателем; приемный тракт, включающий двухканальный широкополосный усилитель, фазометр, преобразователь частотно-временного масштаба сигналов в высокочастотную область, узкополосный анализатор спектров, регистратор и передающий радиоблок; информационно-аналитический центр, содержащий блок системного анализа, вход которого через приемный радиоблок связан с выходом передающего радиоблока приемного тракта, а выход блока системного анализа через передающий радиоблок связан с входом приемного радиоблока излучающего тракта.

По своей физической сущности радиогидроакустическая система передачи информационных волн из морской среды в атмосферу и обратно является наиболее близким техническим решением к заявляемому изобретению и, в этой связи, она выбрана в качестве прототипа. К недостаткам системы-прототипа относятся следующие:

- невозможность масштабирования системы путем введения дополнительных систем, пространственно-разнесенных в пределах смежных и (или) отдаленных акваторий;

- невозможность нейросетевой классификации источников, обнаруженных по признакам амплитудно-фазовой модуляции взаимодействующих в морской среде волн, на основе вычислительных операций искусственных нейронных сетей и библиотек математически обработанных образов спектрограмм морских целей;

- невозможность пополнения и обновления библиотек портретов объектов классификации.

Задача, на решение которой направлено заявляемое изобретение, заключается в дальнейшей разработке структуры системы-прототипа (радиогидроакустической системы передачи информационных волн из морской среды в атмосферу и обратно), как масштабируемой системы обнаружения и классификации морских целей с элементами искусственного интеллекта, включающей в себя основную систему, n дополнительных систем и единый информационно-аналитический центр (ЕИАЦ), которая обеспечивает на смежных и (или) отдаленных акваториях дальний параметрический прием взаимодействующих волн с применением передачи данных из морской среды в атмосферу и обратно, а также осуществляет классификацию обнаруженных объектов на основе вычислительных операций искусственных нейронных сетей и библиотек математически обработанных образов спектрограмм морских целей.

Масштабирование основной системы дополнительными системами обеспечивает на смежных и (или) отдаленных акваториях дальний параметрический прием волн в звуковом и инфразвуковом диапазонах частот, а также увеличение емкости информации об источниках полей различной физической природы и гидролого-акустических условиях распространения сигналов в морской среде.

Единый информационно-аналитический центр осуществляет управление работой масштабируемой системы обнаружения и классификации морских целей с элементами искусственного интеллекта в соответствии с задачами и условиями длительного морского мониторинга.

Пополнение и обновление через ЕИАЦ библиотек портретов объектов классификации, формируемых в информационно-аналитических центрах основной и дополнительных систем, ускоряет процесс распознавания, повышает вероятность классификации как надводных, так и подводных целей, а также расширяет круг распознаваемых объектов.

Для решения поставленной задачи разработана масштабируемая система обнаружения и классификации морских целей с элементами искусственного интеллекта, включающая в себя основную систему, содержащую излучатель и два приемных преобразователя, сформированную в морской среде рабочую зону нелинейного взаимодействия и параметрического преобразования волн накачки и информационных волн в виде двух горизонтально-разнесенных в точках приема и совмещенных в точке излучения параметрических антенн, а также соединенный с излучателем излучающий тракт, содержащий приемный радиоблок, два генератора сигналов накачки, последовательно соединенные усилитель мощности и блок согласования выхода усилителя с подводным кабелем и излучателем, а также соединенный с двумя приемными преобразователями приемный тракт, включающий последовательно соединенные двухканальный широкополосный усилитель, фазометр, преобразователь частотно-временного масштаба сигналов в высокочастотную область, узкополосный анализатор спектров, выходы которого соединены с регистратором и передающим радиоблоком, а также информационно-аналитический центр, содержащий блок системного анализа, вход которого через приемный радиоблок связан с выходом передающего радиоблока приемного тракта, а выход блока системного анализа через передающий радиоблок связан с входом приемного радиоблока излучающего тракта. Принципиальным отличием от прототипа является то, что основная система масштабируется n дополнительными системами, установленными на смежных и (или) отдаленных акваториях, при этом каждая дополнительная система содержит излучатель и два приемных преобразователя, сформированную в морской среде рабочую зону нелинейного взаимодействия и параметрического преобразования волн накачки и информационных волн в виде двух горизонтально-разнесенных в точках приема и совмещенных в точке излучения параметрических антенн, а также соединенный с излучателем излучающий тракт, содержащий приемный радиоблок, два генератора сигналов накачки, последовательно соединенные усилитель мощности и блок согласования выхода усилителя с подводным кабелем и излучателем, а также соединенный с двумя приемными преобразователями приемный тракт, включающий последовательно соединенные двухканальный широкополосный усилитель, фазометр, преобразователь частотно-временного масштаба сигналов в высокочастотную область, узкополосный анализатор спектров, выходы которого соединены с регистратором и передающим радиоблоком, а также информационно-аналитический центр, содержащий блок системного анализа, вход которого через приемный радиоблок связан с выходом передающего радиоблока приемного тракта, а выход блока системного анализа через передающий радиоблок связан с входом приемного радиоблока излучающего тракта; кроме этого в масштабируемую систему дополнительно введен единый информационно-аналитический центр, управляющий работой всей системы в соответствии с задачами и условиями длительного морского мониторинга, входы которого по каналам радиосвязи соединены с выходами информационно-аналитических центров основной и n дополнительных систем, а выходы которого по каналам радиосвязи соединены с входами излучающих трактов основной и n дополнительных систем соответственно.

Техническим результатом предлагаемого изобретения является обеспечение на смежных и (или) отдаленных акваториях дальнего параметрического приема волн в звуковом и инфразвуковом диапазонах частот с применением передачи данных из морской среды в атмосферу и обратно, а также классификация обнаруженных объектов на основе вычислительных операций искусственных нейронных сетей и библиотек математически обработанных образов спектрограмм морских целей.

Физическая сущность дальнего параметрического приема волн в морской среде

Известно, что влияние полей различной физической природы, формируемых источниками в морской среде, на низкочастотные сигналы накачки морской среды осуществляется через изменение плотности и коэффициента упругости среды (см. Мироненко М.В., Малашенко А.Е., Карачун Л.Э., Василенко А.М. Низкочастотный просветный метод дальней гидролокации гидрофизических полей морской среды: монография. - Владивосток: СКБ САМИ ДВО РАН, 2006; Малашенко А.Е., Мироненко М.В., Чудаков М.В., Пятакович В.А. Дальний параметрический прием электромагнитных волн, формируемых техническими источниками в морской среде. Датчики и системы - М.: 2016. - № 8-9 (206). - С. 14-18).

По своей физической сущности дальний параметрический прием сигналов предусматривает специальное изменение плотности и (или) температуры водной среды на пути их распространения. Изменение этих параметров можно производить различными способами, но основным из них является формирование протяженной нелинейной области в заданном направлении излучения-приема волн (параметрической антенны).

Параметрический прием волн проявляется как амплитудно-фазовая модуляция низкочастотной волны накачки морской среды волной, формируемой объектом, при их совместном распространении. В тракте приема и обработки сигналов с помощью спектрального анализа выделяют признаки амплитудно-фазовой модуляции волн.

Процесс параметрического приема волн можно пояснить обычной системой уравнений гидродинамики для вязкой жидкости при наложении на уравнение состояния соответствующих изменений фазовой скорости звука во времени и пространстве. Для вычисления скорости распространения упругой (акустической) волны можно применить известную формулу

,

где P - давление; - коэффициент адиабатической сжимаемости жидкости.

Воспользовавшись соотношением между адиабатической и изотермической сжимаемостью можно получить следующее выражение для фазовой скорости

,

где ρ - плотность; - удельный объем.

Из приведенного выражения следует, что изменения плотности ρ и давления P при постоянной температуре приводят к изменению фазовой скорости звука во времени . То есть, в отличие от классических уравнений гидродинамики для идеальной жидкости, которые используются в теории нелинейных параметрических излучателей, фазовая скорость упругой волны изменяется во времени и пространстве по закону изменения электромагнитной волны. Таким образом, если в морской среде распространяется электромагнитная волна гармонической частоты, то фазовая скорость упругой волны (низкочастотной волны накачки) будет меняться с той же частотой.

Проверка работоспособности идей, являющихся основой предлагаемого изобретения, проводилась при использовании электромагнитных волн. Очевидно, что закономерности нелинейного взаимодействия и параметрического преобразования для других волн, как и в случае положительного эффекта с электромагнитными волнами, также существуют. Спектр взаимодействующих волн состоит из бесконечного числа боковых составляющих, частоту и амплитуду которых можно найти из известного выражения

,

где - результирующее и мгновенное значения давления модулированной волны, соответственно; - удвоенная частота модулированной волны; - волна, генерируемая объектом; - время;
- функции Бесселя n-го порядка; - амплитуда модулированной волны; - коэффициент модуляции.

Как видно из выражения, значения частот боковых составляющих отличаются от удвоенной центральной частоты 2ω (равной сумме частот взаимодействующих волн) на величину ± n⋅Ω, где n - любое целое число. Амплитуды боковых составляющих для соответствующих частот
(2ω± nΩ) определяются величиной множителя .

При малых значениях коэффициента модуляции спектр взаимодействующих волн приближенно состоит из удвоенной центральной частоты 2ω и ее боковых частот 2ω+Ω и 2ω-Ω.

Заявленное изобретение иллюстрируется чертежами. На фиг. 1 приведена структурная схема с функциональными связями основной масштабируемой системы обнаружения и классификации морских целей с элементами искусственного интеллекта, где:

1. Излучающий тракт.

2. Приемный тракт.

3. Излучатель.

4, 5. Приемные преобразователи.

6. Морская цель (источник волн).

6а. Нелинейная область кильватерного следа.

6б. Забортный излучатель акустических и (или) электромагнитных сигналов.

7. Рабочая зона нелинейного взаимодействия и параметрического преобразования волн накачки и информационных волн (информационные волны - это волны, генерируемые естественными или искусственными источниками в морской среде, например, акустические, электромагнитные, гидродинамические).

8. Генератор сигналов накачки (линейно-частотно модулированных и/или фазомодулированных).

9. Генератор сигналов накачки (стабилизированной частоты в диапазоне десятки-сотни герц).

10. Усилитель мощности.

11. Блок согласования.

12. Двухканальный широкополосный усилитель.

13. Фазометр.

14. Преобразователь частотно-временного масштаба сигналов в высокочастотную область.

15. Узкополосный анализатор спектров.

16. Регистратор.

17. Передающий радиоблок.

18. Информационно-аналитический центр (ИАЦ).

19. Приемный радиоблок.

20. Блок системного анализа.

21. Передающий радиоблок.

22. Приемный радиоблок.

23. Контролируемая морская среда.

24. Морская поверхность.

На фиг. 2 приведена структура масштабируемой системы обнаружения и классификации морских целей с элементами искусственного интеллекта с ее функциональными связями, которая объединяет основную и дополнительные системы, где:

1. Излучающий тракт основной системы.

1.1…1.n. Излучающие тракты дополнительных систем.

2. Приемный тракт основной системы.

2.1…2.n. Приемные тракты дополнительных систем.

3. Излучатель основной системы.

3.1…3.n. Излучатели дополнительных систем.

4, 5. Приемные преобразователи основной системы.

4.1…4.n, 5.1…5.n. Приемные преобразователи дополнительных систем.

18. Информационно-аналитический центр основной системы.

18.1…18.n. Информационно-аналитические центры дополнительных систем.

25. Единый информационно-аналитический центр (ЕИАЦ).

На фиг. 3 приведен уровень информационной волны разностной частоты, сформированной нелинейной областью кильватерного следа катера. Частота сигналов накачки морской среды составляла 1040 Гц и 960 Гц. Частота информационного сигнала разностной частоты составляла 80 Гц. Протяженность трассы приема-передачи сигналов составляла 25 км.

На фиг. 4 представлен спектр излучений судна, измеренный низкочастотным просветным методом, реализующим дальний параметрический прием взаимодействующих в морской среде акустических и электромагнитных волн. Частота подсветки среды Fa = 390 Гц, протяженность трассы 45 км. В спектре сигналов наблюдаются параметрические составляющие суммарной и разностной частоты от исходных частот акустической подсветки среды и электромагнитных излучений судна.

На фиг. 5 приведена спектрограмма шумового поля морского судна, на которой наблюдается гидродинамическое поле кильватерного следа и дискретная составляющая резонансных колебаний корпуса судна. Частота просветных сигналов составляла 400 Гц, протяженность просветной трассы составляла 30 км.

Общая структура распознающей сети представлена на фиг. 6.
Нейроны, составляющие сеть, одинаковы и имеют функцию активации известного типа

где x_2n⁽ⁱ⁾, y_n⁽ⁱ⁾ и I_n⁽ⁱ⁾ - значения r - го входного сигнала, выходного сигнала и внешнего смещения n - го нейрона i - го слоя; N_i - число нейронов в i - м слое; i = 1, 2, 3.

На фиг. 7 и фиг. 8 представлены результаты вычислительного эксперимента по определению коэффициента распознавания (классификации), определяемого как отношение числа распознанных объектов к общему числу испытаний в процентах, для надводных и подводных объектов в условиях зашумления сигнала в диапазоне от -10 до 20 дБ. Как видно из рисунков, распознавание и классификация морских целей с помощью вычислительных операций сети персептрон позволяет повысить вероятность классификации как надводных, так и подводных целей на 5-7%.

На фиг. 9 приведена таблица интерпретации элементов выходного вектора распознавания гидроакустических сигналов по амплитудно-частотной характеристике.

Масштабируемая система обнаружения и классификации морских целей с элементами искусственного интеллекта работает следующим образом.

Работа основной и дополнительных систем, входящих в состав масштабируемой системы обнаружения и классификации морских целей с элементами искусственного интеллекта, выполняется единообразно. В качестве низкочастотных подводных излучателей могут использоваться подводные звуковые маяки наведения типа ПЗМ-400. Излучающие и приемные тракты могут формироваться из существующих радиотехнических средств.

На фиг. 1 показано, что в излучающем тракте 1 основной системы сформированный генератором 8 или 9 сигнал накачки морской среды поступает на соответствующий вход усилителя мощности 10, затем на вход блока согласования 11 выхода усилителя мощности 10 через подводный кабель с входом излучателя 3.

Размещение в контролируемой морской среде 23 излучателя 3 и приемных преобразователей 4 и 5 с учетом закономерностей многолучевого распространения волн обеспечивает формирование и эффективное использование пространственно-развитой рабочей зоны 7 нелинейного взаимодействия и параметрического преобразования волн накачки и волн, генерируемых источниками (см. Свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ «Программа имитационного моделирования процесса распространения гидроакустических сигналов» №2017664296 от 20.12.2017).

Излучатель 3 озвучивает среду сигналами накачки стабилизированной частоты в диапазоне десятки-сотни герц или линейно-частотно модулированными и (или) фазомодулированными сигналами, что обеспечивает дальний параметрический прием взаимодействующих волн в звуковом и инфразвуковом диапазонах частот.

На различных режимах движения морские цели 6 генерируют излучения, приводящие к изменению величины характеристик проводящей жидкости (плотности и (или) температуры и (или) теплоемкости и т.д.), которые в зависимости от их физической сущности модулируют сигналы накачки морской среды. В спектре информационной волны появляются низкочастотные и высокочастотные составляющие, как результат амплитудно-фазовой модуляции низкочастотной волны накачки морской среды излучениями и полями источников волн 6.

Являясь неразрывно связанной компонентой информационной волны модуляционные составляющие переносятся на большие расстояния и обнаруживаются в блоках приемного тракта 2. Задачей блоков, входящих в состав приемного тракта 2, является измерение признаков проявления информационных волн, а именно амплитудно-фазовой модуляции низкочастотной волны накачки морской среды излучениями и полями источников волн 6.

Сигналы с приемных преобразователей 4 и 5 по кабельным линиям поступают на вход двухканального широкополосного усилителя 12 приемного тракта 2. Сигналы с выходов двухканального широкополосного усилителя 12 поступают на входы фазометра 13, с выхода которого сигнал разности фаз поступает на вход преобразователя частотно-временного масштаба сигналов в высокочастотную область 14. Преобразователь частотно-временного масштаба сигнала 14 обеспечивает увеличение концентрации энергии информационного сигнала и эффективность выделения признаков полей, формируемых морскими целями 6.

Сигнал с выхода преобразователя частотно-временного масштаба 14 поступает на вход узкополосного анализатора спектров 15, задачей которого является выделение дискретных составляющих суммарной или разностной частоты, являющихся признаками проявления информационных волн, а именно амплитудно-фазовой модуляции низкочастотной волны накачки морской среды излучениями и полями источников волн 6.

Далее сигнал с выхода анализатора спектров 15 поступает на вход регистратора 16, а также через передающий радиоблок 17 приемного тракта 2 и приемный радиоблок 19 ИАЦ 18 на вход блока системного анализа 20 ИАЦ 18, задачами которого являются: математическая обработка образов спектрограмм объектов, сравнение степени принадлежности анализируемой области спектра базовым данным, а также запись, накопление и обновление данных библиотеки портретов объектов классификации.

Задача классификации морских целей решается с помощью трехслойной нейронной сети, которая распознает семь объектов и позволяет выделить один неизвестный класс, что в перспективе позволит значительно расширить круг классифицируемых морских целей. Настройка весовых коэффициентов распознающей сети определяется алгоритмом обратного распространения ошибки. Основная идея которого состоит в распространении сигналов ошибки от выходов сети к её входам, в направлении, обратном прямому распространению сигналов в обычном режиме работы. Для возможности применения метода обратного распространения ошибки необходимо, чтобы передаточная функция нейронов была дифференцируема (см. Пятакович В.А., Василенко А.М. Предварительная обработка информации нейроноподобным категоризатором при распознавании образов морских объектов. Подводное морское оружие. - СПб: 2017. - Вып. 1 (32). - С. 31-34; Пятакович В.А., Василенко А.М. Перспективы и ограничения использования геометрических методов распознавания акустических образов морских объектов применительно к задаче управления нейросетевой экспертной системой. Фундаментальные исследования. - М: 2017. - № 7. - С. 65-70).

Анализ низкочастотной, среднечастотной и высокочастотной составляющих амплитудно-частотной характеристики производится раздельно, так как генеральные признаки для различных типов объектов могут находиться в различных частотных диапазонах. Как показано на фиг. 6, на каждый нейрон первого слоя через синапсы с весами {T_ij⁽¹⁾}, i = 1, 2, 3; j = 1, 2, 3 подаются все компоненты входного вектора На каждый нейрон второго слоя через синапсы с весами {T_ij⁽²⁾}, i = 1, 2, 3; j = 1, 2, 3 подаются выходные сигналы первого слоя. На каждый нейрон третьего слоя через синапсы с весами {T_ij⁽³⁾}, i = 1, 2, 3; j = 1, 2, 3 подаются выходные сигналы второго слоя. Значения выходного сигнала третьего слоя распознающей сети образуют вектор решений , элементы которого представлены в табл. 1 на фиг. 9.

Управляющий сигнал, сформированный с учетом гидролого-акустических условий распространения волн в морской среде и обнаруженных объектов, с выхода блока 20 ИАЦ 18 через передающий радиоблок 21 ИАЦ 18 и приемный радиоблок 22 излучающего тракта 1 поступает на вход соответствующего генератора сигналов накачки 8 или 9 излучающего тракта 1.

Работа масштабируемой системы обнаружения и классификации морских целей с элементами искусственного интеллекта в соответствии с задачами и условиями длительного морского мониторинга основана на введении в ее состав дополнительных систем, установленных на смежных и (или) отдаленных акваториях, а также на введении единого информационно-аналитического центра.

На фиг. 2 показано, что дополнительные системы снабжены излучающими 1.1…1.n и приемными 2.1…2.n трактами, блоки которых соединены и функционируют как в излучающем 1 и приемном трактах 2 основной системы, а также информационно-аналитическими центрами 18.1…18.n, блоки которых соединены и функционируют как в ИАЦ 18 основной системы.

Дополнительные системы снабжены также излучателями 3.1…3.n и приемными преобразователями 4.1…4.n, 5.1…5.n, размещенными в морской среде и соединенными с излучающим 1.1…1.n и приемным 2.1…2.n трактами соответственно, рабочими зонами 7.1…7.n нелинейного взаимодействия и параметрического преобразования волн, сформированными в виде двух горизонтально-разнесенных в точках приема и совмещенных в точке излучения параметрических антенн.

Выходы приемных трактов основной и дополнительных систем
2, 2.1…2.n через передающие радиоблоки соединены с входами ИАЦ
18, 18.1…18.n соответственно, выходы которых посредством линий радиосвязи соединены с входами ЕИАЦ 25, через который обновляются и пополняются библиотеки портретов объектов классификации, формируемые в ИАЦ 18, 18.1…18.n., а также осуществляется управление работой масштабируемой системы обнаружения и классификации морских целей с элементами искусственного интеллекта.

Управляющие сигналы (команды), сформированные с учетом гидролого-акустических условий распространения волн в морской среде и обнаруженных объектов, с выходов ЕИАЦ 25 по каналам радиосвязи поступают на входы соответствующих генераторов сигналов в излучающие тракты 1, 1.1…1.n основной и дополнительных систем, пространственно-разнесенных в пределах смежных и (или) отдаленных акваторий.

Таким образом, масштабируемая система обнаружения и классификации морских целей с элементами искусственного интеллекта позволит обеспечить на смежных и (или) отдаленных акваториях дальний параметрический прием волн в звуковом и инфразвуковом диапазонах частот с применением передачи данных из морской среды в атмосферу и обратно, а также классифицировать обнаруженные объекты на основе вычислительных операций искусственных нейронных сетей и библиотек математически обработанных образов спектрограмм морских целей.

Масштабируемая система обнаружения и классификации морских целей с элементами искусственного интеллекта промышленно применима, так как для ее создания используются распространенные компоненты и изделия радиотехнической промышленности и вычислительной техники.

Масштабируемая система обнаружения и классификации морских целей с элементами искусственного интеллекта, включающая в себя основную систему, содержащую излучатель и два приемных преобразователя, сформированную в морской среде рабочую зону нелинейного взаимодействия и параметрического преобразования волн накачки и информационных волн в виде двух горизонтально-разнесенных в точках приема и совмещенных в точке излучения параметрических антенн, а также соединенный с излучателем излучающий тракт, содержащий приемный радиоблок, два генератора сигналов накачки, последовательно соединенные усилитель мощности и блок согласования выхода усилителя с подводным кабелем и излучателем, а также соединенный с двумя приемными преобразователями приемный тракт, включающий последовательно соединенные двухканальный широкополосный усилитель, фазометр, преобразователь частотно-временного масштаба сигналов в высокочастотную область, узкополосный анализатор спектров, выходы которого соединены с регистратором и передающим радиоблоком, а также информационно-аналитический центр, содержащий блок системного анализа, вход которого через приемный радиоблок связан с выходом передающего радиоблока приемного тракта, а выход блока системного анализа через передающий радиоблок связан с входом приемного радиоблока излучающего тракта, отличающаяся тем, что основная система масштабируется n дополнительными системами, установленными на смежных и/или отдаленных акваториях, при этом каждая дополнительная система содержит излучатель и два приемных преобразователя, сформированную в морской среде рабочую зону нелинейного взаимодействия и параметрического преобразования волн накачки и информационных волн в виде двух горизонтально-разнесенных в точках приема и совмещенных в точке излучения параметрических антенн, а также соединенный с излучателем излучающий тракт, содержащий приемный радиоблок, два генератора сигналов накачки, последовательно соединенные усилитель мощности и блок согласования выхода усилителя с подводным кабелем и излучателем, а также соединенный с двумя приемными преобразователями приемный тракт, включающий последовательно соединенные двухканальный широкополосный усилитель, фазометр, преобразователь частотно-временного масштаба сигналов в высокочастотную область, узкополосный анализатор спектров, выходы которого соединены с регистратором и передающим радиоблоком, а также информационно-аналитический центр, содержащий блок системного анализа, вход которого через приемный радиоблок связан с выходом передающего радиоблока приемного тракта, а выход блока системного анализа через передающий радиоблок связан с входом приемного радиоблока излучающего тракта; кроме этого в масштабируемую систему дополнительно введен единый информационно-аналитический центр - ЕИАЦ, управляющий работой всей системы в соответствии с задачами и условиями длительного морского мониторинга, входы которого по каналам радиосвязи соединены с выходами информационно-аналитических центров основной и n дополнительных систем, а выходы которого по каналам радиосвязи соединены с входами излучающих трактов основной и n дополнительных систем соответственно.