RU2048678C1 - Direction finder of acoustic wave sources - Google Patents
Direction finder of acoustic wave sources Download PDFInfo
- Publication number
- RU2048678C1 RU2048678C1 RU93057711A RU93057711A RU2048678C1 RU 2048678 C1 RU2048678 C1 RU 2048678C1 RU 93057711 A RU93057711 A RU 93057711A RU 93057711 A RU93057711 A RU 93057711A RU 2048678 C1 RU2048678 C1 RU 2048678C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- signal
- discrete
- delay lines
- signal converter
- signals
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Measurement Of Velocity Or Position Using Acoustic Or Ultrasonic Waves (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области локации и навигации и может быть использовано в информационно-измерительных средствах и системах локации, работающих в режимах пассивного обнаружения и пеленгации акустических излучений. The invention relates to the field of location and navigation and can be used in information-measuring tools and location systems operating in passive detection and direction finding of acoustic radiation.
Известно устройство для обнаружения акустических сигналов, содержащее два канала предварительной обработки сигналов, каждый из которых состоит из последовательно соединенных акустического датчика, полосового фильтра, усилителя и порогового элемента, элемента И, генератора тревоги, причем выходы первого и второго пороговых элементов подключены к соответствующим входам элемента И. A device for detecting acoustic signals is known, comprising two channels of signal pre-processing, each of which consists of a series-connected acoustic sensor, a band-pass filter, an amplifier and a threshold element, an element And, an alarm generator, the outputs of the first and second threshold elements being connected to the corresponding inputs of the element AND.
При одновременном превышении сигналами на выходе обоих каналов обработки сигналов пороговых значений пороговых элементов появляются сигналы на обоих входах элемента И, сигналом с выхода которого включается генератор тревоги. When the signals at the output of both signal processing channels exceed the threshold values of the threshold elements, signals appear at both inputs of the AND element, the signal from the output of which turns on the alarm generator.
Недостатками этого устройства являются невысокая точность формирования и невозможность управления областью принятия решения, а также невозможность определения направления приближения к контролируемой зоне локализованного источника акустического поля, обусловленные тем, что принятие решения осуществляется по логическому совпадению превышения пороговых значений сигналов на выходах двух акустических датчиков, имеющих широкие диаграммы направленности. The disadvantages of this device are the low accuracy of formation and the inability to control the decision area, as well as the inability to determine the direction of approach to the controlled area of a localized source of the acoustic field, due to the fact that the decision is made by the logical coincidence of exceeding the threshold values of the signals at the outputs of two acoustic sensors having wide radiation patterns.
Известно устройство обнаружения и пеленгации электромагнитных колебаний, содержащее два канала обработки, каждый из которых состоит из приемных антенн и резонансных усилителей, в первый канал введен фазовращатель на π/2, а также фазового детектора и вольтметра. A device for the detection and direction finding of electromagnetic waves, containing two processing channels, each of which consists of receiving antennas and resonant amplifiers, is introduced into the first channel phase shifter at π / 2, as well as a phase detector and voltmeter.
После принятия сигналов и усиления их они подаются на фазовый детектор, причем предварительно сигнал первого канала сдвигают по фазе на π/2 для улучшения крутизны пеленгационной характеристики. Выделение фазы принятого сигнала происходит в детекторе. Сигнал на выходе несет информацию о наличии объекта на опорном направлении. After receiving the signals and amplifying them, they are fed to a phase detector, and the signal of the first channel is previously phase shifted by π / 2 to improve the steepness of the direction-finding characteristic. The phase separation of the received signal occurs in the detector. The output signal carries information about the presence of an object in the reference direction.
Недостатками этого устройства являются требование точной настройки резонансных усилителей, отсутствие которой приводит к неточности определения направления на объект и невозможность проводить сканирование объекта диаграммой направленности (ДН), а также отсутствие защиты от срабатывания по помехам. The disadvantages of this device are the requirement for fine tuning of resonant amplifiers, the absence of which leads to inaccurate determination of the direction to the object and the inability to scan the object with a radiation pattern (LF), as well as the lack of protection against operation by interference.
Наиболее близким по технической сущности к предложенному устройству является пассивный пеленгатор источников широкополосного излучения, работающий в двух плоскостях (горизонтальной и вертикальной) и состоящий из трех приемников сигналов, каждый из которых последовательно соединен с полосовым фильтром, дискретным функциональным преобразователем, выходы которых соединены с дискретным преобразователем сигналов (ДПС), соединенным через аналоговый преобразователь сигналов (АПС) и пороговый функциональный преобразователь сигналов (ПФПС) со схемой совпадения. В то же время полосовые фильтры через энергетический канал и второй ПФПС также соединены со схемой совпадения. The closest in technical essence to the proposed device is a passive direction finder of broadband radiation sources operating in two planes (horizontal and vertical) and consisting of three signal receivers, each of which is connected in series with a bandpass filter, a discrete functional converter, the outputs of which are connected to a discrete converter signals (DPS) connected through an analog signal converter (APS) and a threshold functional signal converter (PFP) ) With the coincidence circuit. At the same time, bandpass filters through the energy channel and the second PFPS are also connected to the matching circuit.
После приема сигналы фильтруются и подаются в дискретные функциональные преобразователи. Корреляционная обработка сигналов осуществляется в дискретном преобразователе сигналов (ДПС) и аналоговом преобразователе сигналов (АПС). При превышении порогового уровня ПФПС разрешающий сигнал выдается на схему совпадения. Открытие схемы совпадения и выдача сигнала срабатывания пеленгатора происходит в том случае, если поступит сигнал разрешения со второго ПФПС при разрешающем сигнале о принятых излучениях с энергетического канала. After reception, the signals are filtered and fed into discrete functional converters. Correlation signal processing is carried out in a discrete signal converter (DPS) and an analog signal converter (APS). If the threshold level of the PFPS is exceeded, an enable signal is issued to the coincidence circuit. The coincidence circuit is opened and the direction finder response signal is issued if an enable signal comes from the second PFPS with an enable signal about the received emissions from the energy channel.
Недостатками данного пеленгатора являются отсутствие возможности сканирования главным максимумом ДН при работе по подвижным объектам, а также возможность срабатывания по локализованным узкополосным подвижным помехам. The disadvantages of this direction finder are the inability to scan the main maximum of the ND when working on moving objects, as well as the possibility of triggering on localized narrow-band mobile noise.
Цель изобретения обеспечение возможности сканирования подвижного источника акустического (или гидроакустического) излучения ДН устройства, а также исключение возможности срабатывания пеленгатора по локализованным узкополосным подвижным помехам. The purpose of the invention is the ability to scan a movable source of acoustic (or hydroacoustic) radiation of the beam of the device, as well as the exclusion of the possibility of operation of the direction finder by localized narrow-band mobile noise.
Это достигается тем, что в пеленгатор источников акустических излучений, содержащий три приемника сигналов, каждый из которых последовательно соединен с полосовым фильтром, дискретным функциональным преобразователем, выходы которых соединены с дискретным преобразователем сигналов (ДПС), соединенного через аналоговый преобразователь сигналов (АПС) и ПФПС со схемой совпадения, параллельно имеющими соединения полосовых фильтров через энергетический канал и второй ПФПС со схемой совпадения, наличие сигнала с которой указывает о срабатывании пеленгатора, после дискретных функциональных преобразователей введены линии задержки в виде регистров сдвига и блок управления ими, а также селектор по относительной ширине полосы частот, включаемый параллельно через схему совпадения в цепь с энергетическим каналом, а также промежуточный и выходной ключи для выдачи дополнительной информации об угле пеленгации. This is achieved by the fact that the direction finder of acoustic radiation sources contains three signal receivers, each of which is connected in series with a bandpass filter, a discrete functional converter, the outputs of which are connected to a discrete signal converter (DPS), connected through an analog signal converter (APS) and PPS with a matching circuit, in parallel having bandpass filter connections through an energy channel and a second PFPS with a matching circuit, the presence of a signal with which indicates operation of the direction finder, after discrete functional converters, delay lines are introduced in the form of shift registers and a control unit for them, as well as a relative bandwidth selector that is switched on in parallel through the matching circuit in the circuit with the energy channel, as well as an intermediate and output key for issuing additional information about angle of direction finding.
Сопоставительный анализ с прототипом показывает, что предложенное устройство отличается наличием новых элементов в схеме: селектором от узкополосных помех, линиями задержки и блока управления ими, а также их связями с указанными элементами схемы, промежуточными и выходными ключами. Следовательно, устройство соответствует критерию "новизна". Comparative analysis with the prototype shows that the proposed device is distinguished by the presence of new elements in the circuit: a selector from narrowband interference, delay lines and a control unit for them, as well as their relationships with the indicated circuit elements, intermediate and output keys. Therefore, the device meets the criterion of "novelty."
Сравнение с другими техническими решениями показывает, что повышена защита пеленгатора от ложных срабатываний по подвижным и неподвижным узкополосным помехам. Введение в схему устройства линий задержки и блока управления ими позволяет проводить сканирование ДН источника акустических излучений в двух плоскостях (горизонтальной и вертикальной), что является новым свойством для пассивных пеленгаторов акустических излучений. Введение известных логических ключей позволяет снимать дополнительную информацию об угле пеленга объекта. Comparison with other technical solutions shows that the direction finder protection against false positives due to moving and stationary narrowband interference is increased. Introduction to the device circuit of delay lines and a control unit for them allows scanning the bottom of the source of acoustic radiation in two planes (horizontal and vertical), which is a new property for passive direction finders of acoustic radiation. The introduction of well-known logical keys allows you to remove additional information about the angle of the bearing of the object.
Это позволяет сделать вывод о соответствии предложенного решения критерию изобретения "изобретательский уровень". This allows us to conclude that the proposed solution meets the criteria of the invention "inventive step".
На фиг. 1 приведена структурная схема пеленгатора акустических излучений; на фиг. 2 пеленгационная характеристика устройства при различных весовых коэффициентах К регрессивного алгоритма; на фиг. 3 выполнение ФВЧ на базе операционного усилителя К157УД1; на фиг. 4 структурная схема энергетического канала пеленгатора источников акустического излучения; на фиг. 5 структурная схема дискретного преобразователя сигналов; на фиг. 6 функциональная схема аналогового преобразователя сигналов; на фиг. 7 структурная схема аналогового преобразователя сигналов; на фиг. 8 структурная схема линий задержки и блока управления ими; на фиг. 9 временные диаграммы работы схемы линий задержки и блока управления ими; на фиг. 10 электрическая принципиальная схема линий задержки и блока управления ими. In FIG. 1 shows a structural diagram of a direction finder of acoustic radiation; in FIG. 2 direction-finding characteristic of the device at different weight coefficients K regression algorithm; in FIG. 3 the performance of the HPF based on the operational amplifier K157UD1; in FIG. 4 is a structural diagram of the energy channel of the direction finder of acoustic radiation sources; in FIG. 5 block diagram of a discrete signal converter; in FIG. 6 functional diagram of an analog signal converter; in FIG. 7 is a structural diagram of an analog signal converter; in FIG. 8 is a structural diagram of the delay lines and the control unit; in FIG. 9 timing diagrams of the operation of the delay line circuit and their control unit; in FIG. 10 is an electrical concept of delay lines and a control unit for them.
Пеленгатор источников акустических излучений содержит три электроакустических преобразователя сигналов 1, разнесенных в пространстве на заданном расстоянии и соединенных с тремя комбинированными фильтрами 2, выходы которых соединены с тремя дискретными функциональными преобразователями (ДФП) 3, выходы которых соединены с дискретными линиями задержки 4. Выходы дискретных линий задержки соединены с дискретным преобразователем сигналов (ДПС) 5, выход которого соединен с аналоговым преобразователем сигналов (АПС) 6, выход которого через пороговый функциональный преобразователь (ПФПС) 7 соединен с выходным ключом 8. Выходы комбинированных фильтров 2 также соединены с энергетическим каналом 9 и селектором по относительной ширине частотной полосы 10, выход которого соединен со схемой совпадения 11, один из входов которой соединен с выходом энергетического канала 9, а выход с промежуточным ключом 12, один из входов которого соединен с блоком управления 13, который соединен с дискретными линиями задержки 4, а выход с выходным ключом 8. The direction finder of acoustic radiation sources contains three electro-acoustic transducers of
Электроакустические преобразователи сигналов 1 с тремя комбинированными фильтрами 2 образуют блок приемных элементов и фильтрации сигналов 14, дискретные функциональные преобразователи 3 с линиями задержки 4 и блоком 13 управления ими образуют блок знаковой обработки и линий задержки 15. Дискретный преобразователь сигналов (ДПС) 5 с аналоговым преобразователем сигналов (АПС) 6, пороговым функциональным преобразователем сигналов (ПФПС) 7 и выходным ключом 8 образуют блок корреляционной обработки сигналов 16. Electro-
Энергетический канал 9 с селектором по относительной ширине частотной полосы 10, схемой совпадения 11 и промежуточным ключом 12 образуют блок обнаружения и распознавания объекта от помех 17. The
Рассмотрим конкретный пример воплощения указанной схемы пеленгатора источников акустических излучений (см. фиг. 1), где электроакустические преобразователи сигналов 1 представляют собой электромагнитные микрофоны типа ДЭМШ, разнесенные в каждой плоскости работы (горизонтальной и вертикальной) на расстояние d 5 λo (λo длина волны средней частоты спектра).Consider a specific example of the embodiment of the indicated direction finder circuit of acoustic radiation sources (see Fig. 1), where the electro-
Комбинированные фильтры 2 представляют собой совокупность двух активных полосовых фильтров ФНЧ и ФВЧ. Фильтры построены по принципу последовательного включения. Они имеют следующие характеристики. Combined
Фильтр нижних частот (ФНЧ): полоса пропускания Δ f0.7 500 Гц на fон 350 Гц с крутизной нарастания Кн 60 дБ/дек и крутизной спада Кс= 40 дБ/дек.Low-pass filter (low-pass filter):
Фильтр высоких частот (ФВЧ): полоса пропускания Δ f0.7 750 Гц на fов 2200 Гц с крутизной нарастания Кн 20 дБ/дек и крутизной спада Кс=40 дБ/дек.High-pass filter (HPF): passband Δ f 0.7 750 Hz at f o 2200 Hz with a rise slope of
На фиг. 3 представлен пример выполнения ФВЧ на базе операционного усилителя К157УД1. In FIG. Figure 3 shows an example of a high-pass filter based on the K157UD1 operational amplifier.
Дискретные функциональные преобразователи (ДФП) 3 блока 15 и пороговый функциональный преобразователь сигналов (ПФПС) 7 блока 16 выполнены на микросхемах типа К554СА3, включенных типовым образом. Discrete functional converters (DFP) 3 of the
Энергетический канал 9 блока 15 представлен сумматором 18, двухполупериодным детектором 19, интегратором 20 и пороговым блоком 21, включенными последовательно (см. фиг. 4). The
Интегратор 20 построен на RC-цепи, значение постоянной времени интегрирования τинт которой выбирается исходя из значения времени нахождения tн пеленгуемого объекта в пределах главного максимума ДН (см. фиг. 2), зависящее от скорости предполагаемого объекта Uоб и ширины ДН. В общем случае τинт< tн. В предлагаемом пеленгаторе τинт равно 140 мс. Пороговое напряжение Uп порогового блока 21 выбирается исходя из зависимости Uп σc/3, где σс среднеквадратическое значение сигнала на входе порогового блока 21, зависящее от чувствительности Sээлектроакустических преобразователей 1 и от падающего на них звукового давления Pзв. В предлагаемом пеленгаторе Uп 300 мВ.The
В качестве промежуточного ключа 12 блока 17 и выходного ключа 8 блока 16 использован транзистор КТ315 (можно использовать АМС серии К590)
Схема совпадения 11 блока 17 (см. фиг. 1) реализована на элементе И.The transistor KT315 is used as an
Селектор по относительной ширине частотной полосы входного процесса 10 выполнен в виде дискретно-аналоговой системы с широтно-импульсной модуляцией (ШИМ), обрабатывающей интервалы между нулями входных реализаций, в которой реализован регрессионный алгоритм вида
Uo[2·1(t)-Kсζ(t)] dt≥ Uп (1) где τн постоянная времени инерционной цепи селектора, выбранная исходя из τн >> Тт, в нашем случае τн 0,08 с;
Тт π / ωo тактовые интервалы клиппированного случайного процесса ζ (t) на центральной частоте спектра;
Кс весовой коэффициент алгоритма работы селектора (Кс 1,2 ÷ 1,5);
Uо амплитуда импульсов случайного импульсного процесса;
Т длительность реализации;
1(t) единичная функция;
Uп пороговый уровень, который выбирается исходя из относительной полосы α энергетического спектра процесса и от параметра К, для нашего случая Uп 200 ÷ 300 мВ).The selector for the relative frequency bandwidth of the
U o [2 · 1 (t) -K with ζ (t)] dt≥ U p (1) where τ n is the time constant of the inertial circuit of the selector, selected on the basis of τ n >> T t , in our
T t π / ω o clock intervals of the clipped random process ζ (t) at the center frequency of the spectrum;
K with the weight coefficient of the algorithm of the selector (K with 1.2 ÷ 1.5);
U about the amplitude of the pulses of a random pulse process;
T is the duration of the implementation;
1 (t) unit function;
U p threshold level, which is selected based on the relative band α of the energy spectrum of the process and on the parameter K, for our
ДПС 5 блока 16 состоит из двух логических элементов И 22 и 23, двух логических элементов ИЛИ-НЕ 24 и 25, трех логических элементов ИЛИ 26, 27 и 28 (см. фиг. 5).
АПС 6 блока 16 (см. фиг. 7) состоит из аналоговых ключей 29 и 30, сумматора 31 и интегратора 32, выполненного на RC-цепях (R3C и R4С при R3 R4 >> R2 и τиА τинт интегратора энергетического канала 9 блока 15, τиА 140 мс (см. фиг. 6).6 MTA block 16 (see. FIG. 7) is composed of
Линии задержки 4 и блок управления 13 блока 15 содержат (для первой пары каналов, работающих в одной плоскости: для пары каналов, работающих в перпендикулярной плоскости выполнение идентичное) входной (МS1) мультиплексор 33, регистр сдвига (RG) 34, мультиплексор задержанного сигнала (MS3) 35, выходной мультиплексор (MS2) 36, схему формирования кода адреса и сигналов управления (F) 37 (см. фиг. 8). Элементы схемы 33 37 реализуются на ИС 564 серии. The
Пеленгатор источника акустических излучений работает следующим образом. The direction finder of the source of acoustic radiation works as follows.
При попадании локализованного источника акустического поля в зону действия (диаграмму направленности) электроакустических преобразователей сигналов 1 на комбинированные фильтры 2 поступают сигналы разности фаз Δ φg/v (f) на данной частоте f в каждой сканирующей плоскости (горизонтальной или вертикальной, g/v) за счет разности хода акустических волн до электроакустических преобразователей сигналов 1 определяется в виде:
Δφd/v(f) sinθd/v где θg/v угол между опорным направлением источника акустического поля (в зависимости от сканирующей плоскости горизонтальная или вертикальная) и текущим положением;
dg/v расстояние между электроакустическими преобразователями сигналов (в горизонтальной или вертикальной плоскостях);
с скорость звука.When a localized source of the acoustic field enters the coverage area (radiation pattern) of the electro-
Δφ d / v (f) sinθ d / v where θ g / v is the angle between the reference direction of the source of the acoustic field (depending on the scanning plane, horizontal or vertical) and the current position;
d g / v distance between electro-acoustic signal transducers (in horizontal or vertical planes);
with the speed of sound.
Для уменьшения влияния на точность пеленгации нестабильностей коэффициентов передачи трактов и для расширения динамического диапазона сигналы после фильтрации подвергаются функциональному преобразованию вида
x(t)=f[ζ(t)]
y(t)=f[η(t)] (2)
z(t)= f[γ(t)] где ζ (t), η (t), γ (t) сигналы до и x(t), y(t), z(t) сигналы после функционального преобразования в ДФП 3 соответственно в каждом из каналов.To reduce the influence on the accuracy of direction finding of instabilities of transmission coefficients of paths and to expand the dynamic range, the signals after filtering undergo a functional transformation of the form
x (t) = f [ζ (t)]
y (t) = f [η (t)] (2)
z (t) = f [γ (t)] where ζ (t), η (t), γ (t) are signals up to and x (t), y (t), z (t) are signals after functional conversion to
Корреляционная обработка, формирующая область принятия решения, осуществляется в ДПС 5 и АПС 6 по регрессионному алгоритму совместного сравнения значений сигналов знакосовпадения на выходе трех электроакустических преобразователей сигналов 1 после фильтрации в комбинированных фильтрах 2 и функционального преобразования (2) в ДФП 3 (см. фиг. 1) в следующем виде:
E(t)[FΣ(t)-K·Fv(t)]dt≥ 0 (3) где Т время принятия решения, выбирается исходя из времени наблюдения tн, которое зависит от угла сканирования объекта; при θск ± 60о и Uоб= 100 м/c, Т 40 с на дальностях до 2 км;
Е(t) напряжение питания на интервале принятия решения Е(t) E const +-12 В;
FΣ (t) функция алгебры логики, отражающая знакосовпадение квантованных сигналов во времени, а следовательно, совпадение фаз сигналов на каждой частоте на входах ДФП 3;
Fv(t) функция алгебры логики, отражающая знаконесовпадение квантованных сигналов во времени на каждой частоте на входах ДФП 3;
К коэффициент регрессионного алгоритма, определяющий ширину области срабатывания пеленгатора (см. фиг. 2) и пороговый уровень Uп; для К 1 2, Uп 0 В.Correlation processing, which forms the decision-making area, is carried out in
E (t) [F Σ (t) -K · F v (t)] dt≥ 0 (3) where T is the decision time, is selected based on the observation time t n , which depends on the scanning angle of the object; at θ ck ± 60 о and U r = 100 m / s, T 40 s at ranges up to 2 km;
E (t) supply voltage at the decision interval E (t) E const + -12 V;
F Σ (t) the function of the algebra of logic, reflecting the sign coincidence of the quantized signals in time, and therefore, the coincidence of the phases of the signals at each frequency at the inputs of the
F v (t) is a function of the algebra of logic, reflecting the sign mismatch of the quantized signals in time at each frequency at the inputs of the
To the coefficient of the regression algorithm that determines the width of the area of operation of the direction finder (see Fig. 2) and the threshold level U p ; for
Величина FΣ (t) формируется цепью элементов И 22 и 23, ИЛИ-НЕ 24 (см. фиг. 5) и аналогового ключа 29 (см. фиг. 7); величина Fv(t) формируется при помощи цепи из элементов И 22 и 23, ИЛИ-НЕ 24 и 25, ИЛИ 26, 27, 28 (см. фиг. 5) и аналогового ключа 30 (см. фиг. 7).The value of F Σ (t) is formed by a chain of elements And 22 and 23, OR NOT 24 (see Fig. 5) and analog key 29 (see Fig. 7); the value of F v (t) is formed using a chain of elements And 22 and 23, OR NOT 24 and 25, OR 26, 27, 28 (see Fig. 5) and an analog key 30 (see Fig. 7).
Коэффициент К регрессионного алгоритма (3) задается резисторами R1 и R2 (см. фиг. 6). The coefficient K of the regression algorithm (3) is set by resistors R1 and R2 (see Fig. 6).
Работа дискретно-аналогового регрессионного алгоритма (3), осуществляемая в ДПС 5 и АПС 6 блока 16, состоит в следующем: при знакосовпадении сигналов на управляющих входах аналоговых ключей 29 и 30 (см. фиг. 7) функция алгебры логики Fv(t) обращается в нуль, а при знаконесовпадении сигналов функция алгебры логики FΣ (t) обращается в нуль.The work of the discrete-analog regression algorithm (3), carried out in
Таким образом при попадании локализованного источника акустического поля в область принятия решения (пеленгационную характеристику) ДФП 3 (см. фиг. 2) сигналы на входах на каждой частоте приема практически совпадают по фазе (совмещены по времени). При этом функция алгебры логики Fv(t) обращается в нуль, тогда сигнал на выходе резистора R2 (см. фиг. 6) близок к нулю. В этом случае сигнал с выхода управляемого ключа 29, проходя через сумматор 31 и интегратор 32 (см. фиг. 7), оказывается достаточным для срабатывания порогового элемента 7 (см. фиг. 1). Thus, when a localized source of an acoustic field enters the decision-making region (direction-finding characteristic) of the DFT 3 (see Fig. 2), the signals at the inputs at each reception frequency practically coincide in phase (time-aligned). In this case, the function of the algebra of logic Fv (t) vanishes, then the signal at the output of the resistor R2 (see Fig. 6) is close to zero. In this case, the signal from the output of the controlled key 29, passing through the
Срабатывание элемента 7 используется как факт работы пеленгатора Z. Сигналы с комбинированных фильтров 2 параллельно подаются на энергетический канал 9 и селектор по относительной ширине частотной полосы 10. Если принятые сигналы достаточны по своему энергетическому уровню и не принадлежат к классу "Помеха" по своей частотной полосе, то появляется сигнал на выходе схемы совпадения И 11, который открывает промежуточный ключ 12, на вход которого подается сигнал с блока управления линиями задержек 13, содержащий информацию об угле сканирования. В результате этого появляется сигнал на выходе выходного ключа 8 блока 16 (см. фиг. 1), несущий информацию об угловом положении источника акустических волн θ. The triggering of
При срабатывании пеленгатора Z при работе по узкополосной помехе не происходит выдачи сигнала θ, несущего информацию об угле пеленга объекта. When the direction finder Z is triggered during operation by narrowband interference, the signal θ carrying information about the angle of the bearing of the object does not occur.
В случае нахождения источника акустического поля вне области принятия решения (пеленгационной характеристики) осуществляется активный поиск (сканирование или слежение) путем введения управляемых временных задержек следующим образом (см. фиг. 2). Для наглядности рассмотрим временные диаграммы (см. фиг. 9), иллюстрирующие работу схемы линий задержек и блока управления ими (фиг. 8, в одной плоскости; в перпендикулярной работа идентична). Схема работает в режимах сканирования и слежения. If the source of the acoustic field is outside the decision domain (direction-finding characteristic), an active search is performed (scanning or tracking) by introducing controlled time delays as follows (see Fig. 2). For clarity, consider the timing diagrams (see Fig. 9), illustrating the operation of the delay line circuit and the control unit for them (Fig. 8, in one plane; the work in the perpendicular is identical). The circuit operates in scanning and tracking modes.
Выбор режима производится уровнем сигнала FLW: низкий уровень соответствует режиму сканирования, а высокий режиму слежения. В режиме слежения направление поворота диаграммы направленности задается сигналом RU (от reverse). The mode is selected by the level of the FLW signal: a low level corresponds to the scanning mode, and a high tracking mode. In tracking mode, the direction of rotation of the radiation pattern is set by the signal RU (from reverse).
На фиг. 9 показано изменение основных сигналов в режиме сканирования. Сначала линия задержки включается в канал 1, задержка в котором линейно изменяется за время Т1 от 0 до τmах. При этом сигнал направления DRT имеет низкий уровень. Максимальной задержке τmaxсоответствует поворот диаграммы на угол θск/2, после чего выполняется поворот ДН обратно, переключение линии задержки в канал 11 и поворот диаграммы сначала вправо на θск/2, а потом обратно. Время поворота Т2также равно Т1. Уровень сигналов DRT показывает в какой из каналов включается линия задержки. Таким образом период сканирования Тск равен 4Т1. В предлагаемом пеленгаторе, исходя из ширины главного максимума ДН и времени интегрирования τиА интегратора 32 (см. фиг. 7), равного τиА=140 мс, с учетом дискретности изменения углов поворота Δ θ 1,5о при диапазоне сканирования θск +-60о Тск 22,5 с.In FIG. Figure 9 shows the change in the main signals in scan mode. First, the delay line is included in
При реализации линий задержки в виде регистра сдвига 34 (см. фиг. 8) изменение величины задержки производится дискретно путем переключения выходов регистра. Режим сканирования или слежения формируется на выходе схемы 37 (см. фиг. 8) кодом адреса Na, поступающего на мультиплексор (MS3) 35 (см. фиг. 8). Разрядность кода адреса Na определяет дискретность изменения углов поворота Δ θ диаграммы направленности: Δ θ θск/2NА+1. В режиме слежения точность поворота повышается вдвое путем увеличения Na.When implementing the delay lines in the form of a shift register 34 (see Fig. 8), the delay value is changed discretely by switching the outputs of the register. The scanning or tracking mode is generated at the output of the circuit 37 (see Fig. 8) by the address code N a arriving at the multiplexer (MS3) 35 (see Fig. 8). The width of the address code N a determines the discreteness of the change in the rotation angles Δ θ of the radiation pattern: Δ θ θ ck / 2N A + 1 . In tracking mode, turning accuracy is doubled by increasing Na.
Основные характеристики схемы линий задержки и блока управления ими определяются исходя из требуемой точности сканирования и слежения, а также исходя из необходимой точности обработки принимаемого сигнала. The main characteristics of the delay line circuit and their control unit are determined based on the required accuracy of scanning and tracking, as well as on the basis of the necessary accuracy of processing the received signal.
С учетом того, что время задержки определяется как
τм sin (4) для dg 1 м, θск 120о, с 330 м/с, τм 2,62 мс.Given that the delay time is defined as
τ m sin (4) for d g 1 m, θ ck 120 о , s 330 m / s, τ m 2.62 ms.
Пусть тактовая частота fo записи и сдвига выбирается такой, чтобы получилось десять отсчетов сигнала за период частоты Fo несущей принимаемого сигнала. Тогда fo20 кГц для Fo 2 кГц и для обеспечения задержки τм необходимо No разрядов регистра сдвига No 52,4 (No fo ˙ τм). Очевидно, что No целесообразно округлить до ближайшего числа, равного 2n, т. е. No 64. Поэтому возможно воспользоваться 64-х разрядным регистром сдвига, при этом тактовая частота равна fo N/ τм 64/(2,62 ˙ 10-3) 24,4 кГц. Тогда обеспечивается 12,2 отсчетов за период, а величина fo позволяет реализовать схему на ИС серии 564.Let the clock frequency f o of recording and shifting be chosen so that we get ten samples of the signal for the period of the frequency F o of the carrier of the received signal. Then f o 20 kHz for
Если выбирать дискретность Δ θ поворота диаграммы равной 1,5о в режиме сканирования и 0,75о в режиме слежения, то разрядность Na должна быть равной 5-и и 6-и соответственно.If the select discrete rotation Δ θ equal to about 1.5 diagrams in the scanning mode and about 0.75 in the tracking mode, the bit width N a should be equal to the 5-and 6-i, respectively.
На фиг. 10 приведена электрическая принципиальная схема линий задержек и блока управления ими с тактовой частотой 24,4 кГц. Основные характеристики схемы fo 24,4 кГц, θск ± 60о, Δ θ 1,5о/0,75о, τм=2,62 мс, No 64. В качестве линий задержек применены регистры сдвига 564ИР6 (DD1 DD8), работающие в режиме последовательного ввода информации. Переключение задержек осуществляется мультиплексорами 8 ˙ 1 (ИС 564КП2, DD9 DD12). Мультиплексоры имеют третье состояние по выходу, что позволило объединить их выходы по схеме "проводного-ИЛИ". Все мультиплексоры управляются тремя младшими разрядами адреса (A0, A1, A2), а выбор того или иного участка линии задержки сигналами U1 U4.In FIG. 10 is an electrical schematic diagram of the delay lines and their control unit with a clock frequency of 24.4 kHz. The main characteristics of the circuit are f o 24.4 kHz, θ ck ± 60 o , Δ θ 1.5 o / 0.75 o , τ m = 2.62 ms, N o 64. The shift registers 564IR6 (DD1 DD8) operating in the sequential input mode. The delay switching is performed by 8 ˙ 1 multiplexers (IS 564KP2, DD9 DD12). Multiplexers have a third output state, which made it possible to combine their outputs according to the "wire-OR" scheme. All multiplexers are controlled by the three least significant bits of the address (A 0 , A 1 , A 2 ), and the choice of a particular section of the delay line by signals U 1 U 4 .
Изменение адресов Ai производится с частотой сканирования Fск, которая получается путем деления тактовой частоты fo счетчика 564ИЕ16 (DD13), коэффициенты деления которого можно выбирать любым от 21 до 214(кроме 4 и 8) постановкой перемычки.Addresses Ai are changed with the scanning frequency F ck , which is obtained by dividing the clock frequency f o of the counter 564IE16 (DD13), the division coefficients of which can be selected by any setting from 2 1 to 2 14 (except 4 and 8) by setting the jumper.
На счетчике 564ИЕ11 (DD14) и триггере 564ТМ2 (DD22.1) построена схема формирования адресов A0 A4. Счетчики DD15 и DD16 (564ИЕ11) осуществляют выработку сигналов управления DRT и DI1. Все счетчики в схеме работают в режиме реверсирования, управляются по входу "+/-" сигналами TRN и RN. Два старших разряда кода адреса используются для выбора работающего мультиплексора через дешифратор 564ИД1 (DD18) с инверторами 564ЛН2 (DD19.1-4).On the counter 564IE11 (DD14) and trigger 564ТМ2 (DD22.1), the address generation circuit A 0 A 4 is constructed. Counters DD15 and DD16 (564IE11) generate the control signals DRT and DI1. All counters in the circuit operate in reverse mode, controlled by the “+/-” input by TRN and RN signals. The two most significant bits of the address code are used to select a working multiplexer through a 564ID1 (DD18) decoder with 564LN2 (DD19.1-4) inverters.
Сигнал направления счета TRN получается путем двоичного суммирования сигналов DRT и RN на элементе 564ЛП2 (DD20.2). При переходе в режим слежения вдвое возрастает число дискретных положений диаграммы направленности. Это достигается переключением изменяющихся разрядов адреса. В режиме сканирования младший разряд адреса A0 равен нулю, а при слежении он определяется состоянием младшего разряда счетчика DD14. Переключение осуществляется элементом DD21.1 (564ЛА7) с последующим инвертированием DD21.2. Источником импульсов тактовой частоты служит генератор, построенный на инверторах DD19.5,6. На элементе DD21.3 выполнен узел сброса схемы и начала нормального функционирования при включении источника питания. Элемент 2И-НЕ (DD21.4) используется как генератор потенциала логической единицы. Коммутация входных сигналов для линии задержки, а также переключение сигналов в выходные цепи в соответствии с фиг. 9 выполняется селектором-мультиплексором 564ЛС2 (DD17).The counting direction signal TRN is obtained by binary summing of the DRT and RN signals on element 564LP2 (DD20.2). When switching to the tracking mode, the number of discrete radiation pattern positions doubles. This is achieved by switching the changing bits of the address. In scan mode, the least significant bit of address A 0 is zero, and during tracking it is determined by the state of the least significant bit of counter DD14. Switching is performed by the element DD21.1 (564LA7) with the subsequent inversion of DD21.2. The source of the clock pulses is a generator built on DD19.5,6 inverters. On element DD21.3 made node reset circuit and the beginning of normal operation when you turn on the power source. Element 2I-NOT (DD21.4) is used as a generator of the potential of a logical unit. Switching the input signals for the delay line, as well as switching the signals to the output circuits in accordance with FIG. 9 is performed by a selector-multiplexer 564LS2 (DD17).
Экспериментальные исследования предложенного пеленгатора акустических излучений показали, что по сравнению с устройством аналогичного назначения заявляемый пеленгатор акустических излучений обеспечивает сканирование подвижного объекта в двух плоскостях измерений (горизонтальной и вертикальной) и селекцию сигналов на фоне узкополосных локализованных подвижных помех. Experimental studies of the proposed acoustic radiation direction finder showed that, compared to a device of a similar purpose, the claimed acoustic radiation direction finder provides scanning of a moving object in two measurement planes (horizontal and vertical) and signal selection against the background of narrow-band localized mobile noise.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU93057711A RU2048678C1 (en) | 1993-12-29 | 1993-12-29 | Direction finder of acoustic wave sources |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU93057711A RU2048678C1 (en) | 1993-12-29 | 1993-12-29 | Direction finder of acoustic wave sources |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2048678C1 true RU2048678C1 (en) | 1995-11-20 |
RU93057711A RU93057711A (en) | 1997-01-27 |
Family
ID=20150910
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU93057711A RU2048678C1 (en) | 1993-12-29 | 1993-12-29 | Direction finder of acoustic wave sources |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2048678C1 (en) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2444747C1 (en) * | 2010-06-30 | 2012-03-10 | Учреждение Российской академии наук Тихоокеанский океанологический институт им. В.И. Ильичева Дальневосточного отделения РАН (ТОИ ДВО РАН) | Method of determining bearing of noisy object |
RU2555188C2 (en) * | 2010-10-28 | 2015-07-10 | Фраунхофер-Гезелльшафт Цур Фердерунг Дер Ангевандтен Форшунг Е.Ф. | Device, system (versions), method of obtaining information on direction and computer programme product |
RU2793149C1 (en) * | 2022-08-03 | 2023-03-29 | Российская Федерация, от имени которой выступает Министерство промышленности и торговли Российской Федерации (Минпромторг) | Small-sized direction finder of hydroacoustic signals |
-
1993
- 1993-12-29 RU RU93057711A patent/RU2048678C1/en active
Non-Patent Citations (2)
Title |
---|
1. Патент США N 3543261, кл. C 08B 13/00, 1970. * |
2. Мусьяков М. П., Хохлов В. К. Регрессивные системы обнаружения и распознавания случайных сигналов в ближней локации. М.: ЦНИИНТИКПК, 1988, с.172. * |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2444747C1 (en) * | 2010-06-30 | 2012-03-10 | Учреждение Российской академии наук Тихоокеанский океанологический институт им. В.И. Ильичева Дальневосточного отделения РАН (ТОИ ДВО РАН) | Method of determining bearing of noisy object |
RU2555188C2 (en) * | 2010-10-28 | 2015-07-10 | Фраунхофер-Гезелльшафт Цур Фердерунг Дер Ангевандтен Форшунг Е.Ф. | Device, system (versions), method of obtaining information on direction and computer programme product |
US9462378B2 (en) | 2010-10-28 | 2016-10-04 | Fraunhofer-Gesellschaft Zur Foerderung Der Angewandten Forschung E.V. | Apparatus and method for deriving a directional information and computer program product |
RU2793149C1 (en) * | 2022-08-03 | 2023-03-29 | Российская Федерация, от имени которой выступает Министерство промышленности и торговли Российской Федерации (Минпромторг) | Small-sized direction finder of hydroacoustic signals |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US5523758A (en) | Sliding correlator for nanosecond pulses | |
CA2072287A1 (en) | Complementary-sequence pulse radar with matched filtering following doppler filtering | |
US5179542A (en) | Signal processor | |
US4532639A (en) | CFAR receiver apparatus for detecting a signal in noise | |
US3979712A (en) | Sensor array acoustic detection system | |
US5357256A (en) | Radar receiver with adaptive clutter threshold reference | |
RU2048678C1 (en) | Direction finder of acoustic wave sources | |
US5327142A (en) | Frequency encoding circuit in Bragg cell receiver | |
JPH05503356A (en) | Coherent frequency burst detection device and its detection method | |
US4288857A (en) | Digital integrating/auto-correlator apparatus | |
JP3182454B2 (en) | Variable period correlation type detection device and variable period correlation type signal detection device | |
US3795912A (en) | Spectrum analysis radar system | |
JP3727765B2 (en) | Receiver | |
US3990015A (en) | Differential phase shift keyed detector utilizing a circulating memory | |
RU2057334C1 (en) | Method of identification of objects and plant for its realization | |
US4143351A (en) | Sonic direction finder | |
US3462729A (en) | Passive sonar bearing and frequency detecting and indicating system | |
US7164622B2 (en) | Acoustic propagation delay measurements using transmission of known broad bandwidth waveforms | |
RU2722462C1 (en) | Multichannel system for seismic surveys | |
RU2230337C2 (en) | Signal processing device built into radar with phase arrays | |
RU2106625C1 (en) | Device for ultrasonic test of materials and articles | |
SU1167750A1 (en) | Servo filter for pseudorandom signal | |
Cassereau et al. | Frequency hopping patterns for simultaneous multiple-beam sonar imaging | |
RU2249831C2 (en) | Device for optimal filtering of phase-manipulated signals | |
RU2325761C1 (en) | Acoustooptical receiver |