RU2154842C1 - Technique for detection and identification of underwater target - Google Patents
Technique for detection and identification of underwater target Download PDFInfo
- Publication number
- RU2154842C1 RU2154842C1 RU99121731/09A RU99121731A RU2154842C1 RU 2154842 C1 RU2154842 C1 RU 2154842C1 RU 99121731/09 A RU99121731/09 A RU 99121731/09A RU 99121731 A RU99121731 A RU 99121731A RU 2154842 C1 RU2154842 C1 RU 2154842C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- target
- laser beam
- underwater
- modulated
- water
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
- G06V—IMAGE OR VIDEO RECOGNITION OR UNDERSTANDING
- G06V10/00—Arrangements for image or video recognition or understanding
- G06V10/20—Image preprocessing
- G06V10/255—Detecting or recognising potential candidate objects based on visual cues, e.g. shapes
Abstract
Description
Изобретение относится к области гидроакустики и может быть использовано для обнаружения и идентификации слабошумящей подводной цели в охраняемой акватории. The invention relates to the field of hydroacoustics and can be used to detect and identify low-noise underwater targets in a protected area.
Известен способ обнаружения подводной цели, заключающийся в сбрасывании специального взрывного заряда с летательного аппарата в охраняемую акваторию и прием эхо сигналов от цели с помощью гидроакустического приемника, расположенного на буе, и передачи их на летательный аппарат по радиоканалу [1]. There is a method of detecting an underwater target, which consists in dropping a special explosive charge from an aircraft into a protected area and receiving echo signals from the target using a sonar receiver located on the buoy, and transmitting them to the aircraft over the air [1].
Недостатком известного способа является невозможность с его помощью определить координаты цели и проводить ее идентификацию. The disadvantage of this method is the impossibility of using it to determine the coordinates of the target and carry out its identification.
Известен способ обнаружения и идентификации подводной цели, заключающийся в облучении с летательного аппарата водной поверхности контролируемой акватории модулированным лазерным лучом в спектральном диапазоне длин волн (9-11) мкм и приеме модулированных акустических волн, отраженных от цели, гидроакустическим приемником, установленным на подводном плавсредстве, при последующей обработке информации с гидроакустического приемника бортовым компьютером, по результатам которой судят о пространственных координатах и технических характеристиках подводной цели [2]. A known method for detecting and identifying an underwater target, which consists in irradiating from the aircraft the water surface of the controlled area with a modulated laser beam in the spectral range of wavelengths (9-11) microns and receiving modulated acoustic waves reflected from the target with a sonar receiver mounted on an underwater craft, in the subsequent processing of information from the sonar receiver by the on-board computer, the results of which judge the spatial coordinates and technical character ISTIC underwater targets [2].
Данный способ принят за прототип. This method is adopted as a prototype.
Недостатком прототипа являются большие погрешности в определении координат цели и вероятность ошибки при идентификации цели. The disadvantage of the prototype are large errors in determining the coordinates of the target and the probability of error in identifying the target.
Техническим результатом, получаемым от внедрения изобретения, является повышение точности в определении пространственных координат цели и уменьшение вероятности ошибки при идентификации цели. The technical result obtained from the implementation of the invention is to increase the accuracy in determining the spatial coordinates of the target and reduce the likelihood of error in identifying the target.
Данный технический результат достигают за счет того, что в известном способе обнаружения и идентификации подводной цели, заключающемся в облучении с летательного аппарата водной поверхности контролируемой акватории модулированным лазерным лучом в спектральном диапазоне длин волн (9-11) мкм и приеме модулированных акустических волн, отраженных от цели, гидроакустическим приемником, установленным на подводном плавсредстве, при последующей обработке информации с гидроакустического приемника бортовым компьютером, по результатам которой судят о пространственных координатах и технических характеристиках подводной цели, дополнительно с летательного аппарата облучают место предполагаемого расположения цели модулированным лазерным лучом в спектральном диапазоне длин волн (0,6-1,1) мкм, затем проводят угловые отклонения дополнительного лазерного луча до момента приема гидроакустическим приемником модулированных акустических волн, возбуждаемых поверхностью цели в месте ее облучения дополнительным лазерным лучом, после чего проводят обработку принятого сигнала бортовым компьютером и уточнение координат цели, затем с подводного плавсредства в уточненное место расположения цели направляют лазерный луч с полой сердцевиной от лазерной установки, работающей в импульсном режиме в спектральном диапазоне (0,6-1,1) мкм, затем проводят угловые отклонения дополнительного лазерного луча до момента приема гидроакустическим приемником модулированных акустических волн, возбуждаемых поверхностью цели в месте ее облучения дополнительным лазерным лучом, после чего проводят обработку принятого сигнала бортовым компьютером и уточнение координат цели, затем с надводного плавсредства в уточненное место расположения цели направляют лазерный луч с полой сердцевиной от лазерной установки, работающей в импульсном режиме в спектральном диапазоне (0,6-1,1) мкм, осуществляют перемещение этого лазерного луча по поверхности цели до момента появления на входе гидроакустического приемника, расположенного в полой сердцевине лазерного луча акустического сигнала, соответствующего работе ходовой части подводной цели и по данному сигналу после его обработки проводят идентификацию цели. This technical result is achieved due to the fact that in the known method for detecting and identifying an underwater target, which consists in irradiating a water surface of a controlled area from an aircraft with a modulated laser beam in the spectral range of wavelengths (9-11) microns and receiving modulated acoustic waves reflected from targets, sonar receiver mounted on a submarine, during subsequent processing of information from the sonar receiver on-board computer, according to which judge the spatial coordinates and technical characteristics of the underwater target, additionally irradiate the target location of the target with a modulated laser beam from the aircraft in the spectral range of wavelengths (0.6-1.1) microns, then conduct angular deviations of the additional laser beam until it is received by the hydroacoustic receiver modulated acoustic waves excited by the surface of the target in the place of its irradiation with an additional laser beam, after which the received signal is processed onboard a computer and clarification of the coordinates of the target, then a laser beam with a hollow core from a laser system operating in a pulsed mode in the spectral range (0.6-1.1) microns is sent from an underwater craft to a specified target location, then angular deviations of the additional laser beam are carried out until the hydro-acoustic receiver receives modulated acoustic waves excited by the surface of the target in the place of its irradiation with an additional laser beam, after which the received signal is processed by the on-board computer rub and refine the coordinates of the target, then from the surface craft to the specified location of the target send a laser beam with a hollow core from a laser system operating in a pulsed mode in the spectral range (0.6-1.1) microns, carry out the movement of this laser beam on the surface the target until the appearance of an acoustic signal at the input of the hydroacoustic receiver located in the hollow core of the laser beam of the acoustic signal corresponding to the work of the underwater target’s chassis and after this signal is processed according to this signal target identification.
Кроме того, с летательного аппарата в место предполагаемого расположения подводной цели сбрасывают один или несколько радиофицированных буев положительной плавучести с гидроакустическими приемниками. In addition, one or more positive buoyancy radio buoys with hydroacoustic receivers are dropped from the aircraft to the place of the alleged location of the underwater target.
При этом частота повторения импульсов для лазерного луча с полой сердцевиной задается более 1 Гц. In this case, the pulse repetition rate for a laser beam with a hollow core is set to more than 1 Hz.
Изобретение поясняется чертежом, на фиг. 1 которого представлена схема реализации способа, на фиг. 2,3 - диаграммы, показывающие формирование в воде звукопроводного канала для идентификации цели. The invention is illustrated in the drawing, in FIG. 1 which shows a diagram of the implementation of the method, FIG. 2,3 are diagrams showing the formation of a sound guide channel in water to identify a target.
Для реализации способа имеется подводное плавсредство 1 с палубным летательным аппаратом, например, вертолетом 2 (фиг. 1). Вертолет 2 снабжен двумя лазерными установками, обозначенными на фиг.1 под позицией 3. Одна из лазерных установок включает в себя лазер на углекислом газе, работающий на длине волны 10,6 мкм, другие лазеры на неодиме и рубине, работающие в режиме свободной генерации импульсов, соответственно на длинах волн 1,06 мкм и 0,69 мкм. Лазерные установки также включают в себя модуляторы и средства пространственного перемещения лазерных лучей по водной поверхности 4. To implement the method, there is an underwater craft 1 with a deck aircraft, for example, a helicopter 2 (Fig. 1). The helicopter 2 is equipped with two laser systems, indicated in figure 1 under the position 3. One of the laser systems includes a carbon dioxide laser operating at a wavelength of 10.6 μm, other neodymium and ruby lasers operating in the free pulse generation mode , respectively, at wavelengths of 1.06 μm and 0.69 μm. Laser installations also include modulators and means of spatial movement of laser beams on the
Надводное плавсредство 1 также содержит лазерную установку 5 для формирования лазерного луча с полой сердцевиной. Такая установка может быть выполнена, например, на основе нескольких лазеров на неодиме или рубине, выходы активных элементов 6 у которых расположены по кругу, как показано на фиг. 2. При этом в середине круга устанавливают гидрофон 7. The surface craft 1 also includes a laser unit 5 for forming a hollow core laser beam. Such an installation can be performed, for example, on the basis of several neodymium or ruby lasers, the outputs of the
Система обнаружения цели 8 может также включать в себя буй 9 положительной плавучести с гидроакустическим приемником 10 (гидрофоном), сбрасываемым, например, с вертолета 2 в заданную область контролируемой морской акватории 11. The target detection system 8 may also include a positive buoyancy buoy 9 with a hydroacoustic receiver 10 (hydrophone), for example, discharged from a helicopter 2 to a predetermined area of the monitored marine area 11.
Электронные блоки надводного плавсредства 1 вертолета 2 и буя 9 связаны между собой по радиоканалу с помощью радиоантенн 12, 13, 14. The electronic components of the surface watercraft 1 of helicopter 2 and buoy 9 are interconnected via a radio channel using radio antennas 12, 13, 14.
Способ обнаружения и идентификации подводной цели реализуется следующим образом. A method for detecting and identifying an underwater target is implemented as follows.
С надводного плавсредства 1 к месту предполагаемого нахождения подводной цели 8 взлетает вертолет 2. Достигнув заданного места акватории, на вертолете 2 включается лазерная установка на углекислом газе. При этом вся лазерная энергия луча 15 на длине волны 10,6 мкм поглощается поверхностными слоями воды толщиной несколько мкм [3]. Нагретое поверхностное пятно 16 становится источником акустических волн 17 (пунктирные линии), которые при наличии цели 8 отражаются от нее и принимаются гидроакустическими приемниками 7, 10. A helicopter 2 takes off from a surface watercraft 1 to the place of the alleged location of the underwater target 8. After reaching a predetermined place in the water area, a carbon dioxide laser system is turned on in helicopter 2. Moreover, all the laser energy of beam 15 at a wavelength of 10.6 μm is absorbed by surface layers of water with a thickness of several microns [3]. The heated surface spot 16 becomes a source of acoustic waves 17 (dashed lines), which, if there is a target 8, are reflected from it and received by
Зная закон модуляции лазерного излучения, (а значит и акустических волн 17), полезный сигнал без труда выделяется на фоне морских шумов. А по временному признаку выделяется сигнал, отраженный от цели 8 от прямого акустического сигнала, распространяющегося от нагретого пятна 16. Knowing the law of modulation of laser radiation (and, therefore, acoustic waves 17), a useful signal is easily distinguished against the background of sea noise. And according to a temporary sign, a signal is reflected reflected from the target 8 from a direct acoustic signal propagating from the heated spot 16.
Вся информация, поступающая по радиоканалу от гидрофона 10, с буя 9 и вертолета 2 на плавсредство 1, а также информация, принимаемая гидроакустическим приемником 7, обрабатывается на бортовом компьютере (на чертеже не показан), который выдает ориентировочные координаты цели 8. All information received over the air from the hydrophone 10, from buoy 9 and helicopter 2 to the watercraft 1, as well as information received by the
После получения по радиоканалу этих координат, вертолет 3 достигает заданной области акватории 11. Оператор на вертолете 3 включает лазерную установку на неодиме или рубине (в зависимости от глубины расположения цели 8). After receiving these coordinates via the radio channel, the helicopter 3 reaches a predetermined area of the water area 11. The operator on the helicopter 3 turns on a neodymium or ruby laser unit (depending on the depth of the target 8).
Лазерный луч 18 на этих длинах волн способен проникать в воде на глубины сотни метров [4] . Если лазерный луч 18 встречает на своем пути цель 8, он нагревает ее поверхность и гидроакустические приемники 7,10 зафиксируют на входе появление модулированных акустических волн на частоте модуляции излучения дополнительного лазера на вертолете 2. Если цель не зафиксирована, то осуществляется пространственное перемещение луча 18 до момента нахождения цели 8. Laser beam 18 at these wavelengths is able to penetrate in water to a depth of hundreds of meters [4]. If the laser beam 18 meets the target 8 on its way, it heats its surface and the hydroacoustic receivers 7.10 detect at the input the appearance of modulated acoustic waves at the frequency of the radiation modulation of the additional laser on the helicopter 2. If the target is not fixed, then the spatial movement of the beam 18 to moment of finding target 8.
Законы модуляции лазерного излучения на различных длинах волн могут быть как одинаковыми, так и различными. При различных законах модуляции удобно определять глубину цели 8, при одинаковых - ее скорость. Бортовой компьютер на надводном плавсредстве 1 выдает уточненное место расположения цели 8. The laws of modulation of laser radiation at different wavelengths can be the same or different. With various laws of modulation, it is convenient to determine the depth of the target 8, with the same - its speed. The on-board computer on the surface boat 1 gives the specified location of the target 8.
После чего в место расположения цели 8 направляется лазерный луч 19 с полой сердцевиной, сформированный несколькими лазерными активными элементами 6. Then, a
Распределение энергии по сечению такого луча 19 показано на фиг. 3, сверху. Там же под позицией 4 показано расположение водной поверхности относительно гидроакустического приемника 7. Таким образом, лазерный луч 19 с полой сердцевиной проходит гидроакустический приемник 7 не задевая его. The energy distribution over the cross section of such a
Такой лазерный луч позволяет сформировать в водной среде искусственный звукопроводный канал, однако лишь для относительно высоких частот звуковых колебаний (порядка кГц), длина волны которых сравнима с поперечными размерами звукопроводного канала (порядка 1 м). Such a laser beam makes it possible to form an artificial sound-conducting channel in an aqueous medium, however, only for relatively high frequencies of sound vibrations (of the order of kHz), the wavelength of which is comparable with the transverse dimensions of the sound-conducting channel (of the order of 1 m).
"Время жизни" искусственного звукопроводного канала в воде несколько секунд [3,4], поэтому для его непрерывного возобновления частоту повторения лазерных импульсов от лазерной установки 5 целесообразно иметь более 1 Гц. The “lifetime” of an artificial sound-conducting channel in water is several seconds [3,4], therefore, for its continuous renewal, the frequency of the repetition of laser pulses from the laser unit 5 is advisable to have more than 1 Hz.
Под действием лазерного луча с полой сердцевиной поверхность цели 8 также будет нагреваться, что вызовет распространение акустических волн от места нагрева, в частности их высокочастотной составляющей, по звукопроводному каналу 19. При угловом перемещении (сканировании) лазерного луча с полой сердцевиной перемещается и положение звукопроводного канала 19. В момент облучения лазерным лучом с полой сердцевиной ходовой части 20 подводной цели 8 на гидроакустический приемник 7 надводного плавсредства 1 будут поступать характерные гидроакустические сигналы, по параметрам которых бортовой компьютер плавсредства произведет идентификацию подводной цели 8. Under the action of a laser beam with a hollow core, the surface of the target 8 will also heat up, which will cause the propagation of acoustic waves from the place of heating, in particular their high-frequency component, through the
Таким образом, предложенным способом дважды происходит уточнение пространственных координат цели по сравнению с прототипом и ее надежная идентификация по техническим характеристикам ходовой части. Что позволяет достичь поставленный технический результат. Thus, the proposed method twice refines the spatial coordinates of the target in comparison with the prototype and its reliable identification according to the technical characteristics of the chassis. That allows you to achieve the technical result.
Источники информации
1. Урик Р. Дж. Основы гидроакустики. - Л.: Судостроение, 1978, с. 26, 27.Sources of information
1. Urik R. J. Fundamentals of hydroacoustics. - L .: Shipbuilding, 1978, p. 26, 27.
2. Патент США N 5646907, кл. 367-93 (G 01 S 15/00), 1997 - прототип. 2. US patent N 5646907, CL. 367-93 (G 01 S 15/00), 1997 - prototype.
3. А.М.Трохан, В.А.Белогольский Ю.Н.Власов. Доклады АН СССР, 1971, 196, N5, с. 1069-1071. 3. A.M. Trokhan, V.A. Belogolsky, Yu.N. Vlasov. Reports of the Academy of Sciences of the USSR, 1971, 196, N5, p. 1069-1071.
4. Ю. Н. Власов и др. Теплофизика высоких температур, 1972, 10, N 5, 1135-1137. 4. Yu. N. Vlasov et al. Thermophysics of high temperatures, 1972, 10, N 5, 1135-1137.
Claims (3)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU99121731/09A RU2154842C1 (en) | 1999-10-14 | 1999-10-14 | Technique for detection and identification of underwater target |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU99121731/09A RU2154842C1 (en) | 1999-10-14 | 1999-10-14 | Technique for detection and identification of underwater target |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2154842C1 true RU2154842C1 (en) | 2000-08-20 |
Family
ID=20225881
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU99121731/09A RU2154842C1 (en) | 1999-10-14 | 1999-10-14 | Technique for detection and identification of underwater target |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2154842C1 (en) |
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN100405391C (en) * | 2005-10-14 | 2008-07-23 | 北京海鑫科金高科技股份有限公司 | Living body fingerprint collecting method and apparatus |
CN105204027A (en) * | 2015-09-23 | 2015-12-30 | 中国长江三峡集团公司 | Barrage area ship lock ship bottom safety check system |
CN109425862A (en) * | 2017-08-25 | 2019-03-05 | 美钻能源科技(上海)有限公司 | A kind of water surface and underwater movement object monitoring device |
CN112926383A (en) * | 2021-01-08 | 2021-06-08 | 浙江大学 | Automatic target identification system based on underwater laser image |
CN113420668A (en) * | 2021-06-21 | 2021-09-21 | 西北工业大学 | Underwater target identification method based on two-dimensional multi-scale arrangement entropy |
-
1999
- 1999-10-14 RU RU99121731/09A patent/RU2154842C1/en not_active IP Right Cessation
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
Урик Р.ДЖ. Основы гидроакустики. - Л.: Судостроение, 1978, с. 26-27. * |
Cited By (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN100405391C (en) * | 2005-10-14 | 2008-07-23 | 北京海鑫科金高科技股份有限公司 | Living body fingerprint collecting method and apparatus |
CN105204027A (en) * | 2015-09-23 | 2015-12-30 | 中国长江三峡集团公司 | Barrage area ship lock ship bottom safety check system |
CN109425862A (en) * | 2017-08-25 | 2019-03-05 | 美钻能源科技(上海)有限公司 | A kind of water surface and underwater movement object monitoring device |
CN112926383A (en) * | 2021-01-08 | 2021-06-08 | 浙江大学 | Automatic target identification system based on underwater laser image |
CN112926383B (en) * | 2021-01-08 | 2023-03-03 | 浙江大学 | Automatic target identification system based on underwater laser image |
CN113420668A (en) * | 2021-06-21 | 2021-09-21 | 西北工业大学 | Underwater target identification method based on two-dimensional multi-scale arrangement entropy |
CN113420668B (en) * | 2021-06-21 | 2024-01-12 | 西北工业大学 | Underwater target identification method based on two-dimensional multi-scale permutation entropy |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US8228760B2 (en) | Airborne laser-acoustic mine detection system | |
US4991149A (en) | Underwater object detection system | |
US5646907A (en) | Method and system for detecting objects at or below the water's surface | |
JPH07229963A (en) | Method for track detection | |
US10203403B2 (en) | Low-cost underwater acoustic system for real-time three-dimensional imaging | |
CN109861762B (en) | Cross-medium covert communication system and method based on sound-light | |
JP6883700B2 (en) | Underwater Acoustics Deception System and Underwater Acoustics Deception Methods | |
CN109507683A (en) | The laser acquisition method and device of the airborne shallow water depth of water | |
RU2154842C1 (en) | Technique for detection and identification of underwater target | |
KR20090009726A (en) | Method for passively determining at least distance to and the position of a sound-emitting traget and sonar system | |
KR102234484B1 (en) | Sonar system and detecting method using the same | |
CN112684482B (en) | Underwater target detection system and method based on ocean unmanned platform | |
CN113466869A (en) | Underwater target detection method based on laser induced sound | |
RU2740158C1 (en) | Method for sonar detection of high-speed small-size object | |
US7679999B2 (en) | Marine acoustic sensor assembly | |
EP3171200B1 (en) | Low-cost underwater acoustic system for real-time three-dimensional imaging | |
RU2125278C1 (en) | Method measuring distance to controlled object ( its versions ) | |
RU2342681C2 (en) | Method for provision of seafaring of vessels with high draught and displacement | |
RU2154841C1 (en) | Technique for detection of underwater target in guarded water area | |
RU2150123C1 (en) | Method for detection of intrusion of underwater object into monitored region of natural pool | |
RU2176401C1 (en) | Method for underwater target identification and detection in guarded water area | |
US6215732B1 (en) | Expendable device for measurement of sound velocity profile | |
RU2167500C1 (en) | Method for measurement of noise parameters of floating material by means of laser hydrophone | |
CN215297708U (en) | High-directivity laser induced sound underwater target detection system | |
RU2161319C1 (en) | Method for detection of underwater objects on sea bound in shallow sea |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20041015 |