RU2177626C2 - Way to detect underwater object in defended sea water area - Google Patents

Way to detect underwater object in defended sea water area Download PDF

Info

Publication number
RU2177626C2
RU2177626C2 RU2000107195/09A RU2000107195A RU2177626C2 RU 2177626 C2 RU2177626 C2 RU 2177626C2 RU 2000107195/09 A RU2000107195/09 A RU 2000107195/09A RU 2000107195 A RU2000107195 A RU 2000107195A RU 2177626 C2 RU2177626 C2 RU 2177626C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
defended
water area
hydroacoustic
noise
sea water
Prior art date
Application number
RU2000107195/09A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
сов Зинюр Абб
Зинюр Аббясов
Ю.Н. Власов
В.К. Маслов
С.В. Сильвестров
А.Д. Толстоухов
С.Г. Цыганков
Original Assignee
Государственное предприятие "Всероссийский научно-исследовательский институт физико-технических и радиотехнических измерений"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Государственное предприятие "Всероссийский научно-исследовательский институт физико-технических и радиотехнических измерений" filed Critical Государственное предприятие "Всероссийский научно-исследовательский институт физико-технических и радиотехнических измерений"
Priority to RU2000107195/09A priority Critical patent/RU2177626C2/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2177626C2 publication Critical patent/RU2177626C2/en

Links

Images

Abstract

FIELD: underwater acoustics. SUBSTANCE: invention can be employed to detect underwater objects under conditions when use of traditional active and passive methods of detection is hampered or impossible because of high level of sea noise. Salient feature of invention lies in placement of series of hydroacoustic detectors which directivity characteristics are oriented towards surface of water area on bed of defended sea water area. As hydroacoustic noise radiation of water surface of defended sea water area is directed vertically downwards hydroacoustic detectors will have constant level of noise signal. Arrival of underwater object in defended water area will lead to screening of some detectors by hull of object which makes it feasible to detect the latter by change of level of noise signal of water surface across outputs of proper detectors which is technical result of invention. Employment of said way is especially effective during gale and ( or ) precipitation on defended sea water area. EFFECT: especial efficiency of way during gale and ( or ) precipitation on defended sea water area. 1 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к области гидроакустики и может быть использовано для обнаружения подводных объектов в условиях, когда применение традиционных пассивных и активных гидроакустических способов затруднено или невозможно из-за наличия в охраняемой акватории высокоинтенсивных морских шумов, например во время шторма или атмосферных осадков. The invention relates to the field of hydroacoustics and can be used to detect underwater objects in conditions where the use of traditional passive and active hydroacoustic methods is difficult or impossible due to the presence in the protected area of high-intensity marine noise, for example during a storm or precipitation.

Известен пассивный способ обнаружения подводного объекта (ПО) в охраняемой морской акватории, заключающийся в регистрации гидроакустическим приемником первичного гидроакустического поля ПО [1]. Known passive method of detecting an underwater object (PO) in a protected marine area, which consists in registering the sonar receiver of the primary sonar field PO [1].

Недостатком известного пассивного способа обнаружения является ограниченность его применения случаем, когда соотношение сигнал/помеха больше единицы. A disadvantage of the known passive detection method is its limited application in the case when the signal / noise ratio is greater than unity.

Известен активный способ обнаружения ПО на охраняемой акватории [2], принятый за прототип. There is an active method for detecting software in a protected area [2], adopted as a prototype.

Активный способ обнаружения подводного объекта на охраняемой морской акватории заключается в приеме акустических волн гидроакустическими приемниками, по выходным сигналам которых обнаруживают подводный объект, определяют его координаты и технические и кинематические параметры. An active method of detecting an underwater object in a protected marine area is to receive acoustic waves with hydroacoustic receivers, the output signals of which detect an underwater object, determine its coordinates and technical and kinematic parameters.

Недостатком прототипа является отсутствие скрытности средств обнаружения ПО, а также ограниченность его применения при малом соотношении сигнал/шум, например, во время шторма или атмосферных осадков. The disadvantage of the prototype is the lack of secrecy of software detection tools, as well as the limitations of its use with a small signal to noise ratio, for example, during a storm or precipitation.

Данное соотношение в современных условиях может быть малым из-за специальных антиотражающих покрытий ПО с одной стороны и возрастанием морских шумов, например, во время шторма - с другой. This ratio in modern conditions may be small due to special antireflection coatings of the software on the one hand and an increase in sea noise, for example, during a storm - on the other.

Техническим эффектом, получаемым от внедрения изобретения, является устранение недостатков, т. е. обеспечение скрытности средств обнаружения ПО и расширение области применения для малого соотношения сигнал/шум, например, во время шторма или атмосферных осадков. The technical effect obtained from the implementation of the invention is the elimination of disadvantages, i.e., ensuring the secrecy of software detection tools and expanding the scope for a small signal to noise ratio, for example, during a storm or precipitation.

Данный технический результат достигают за счет того, что в известном способе обнаружения ПО на охраняемой морской акватории, заключающемся в приеме акустических волн гидроакустическими приемниками, по выходным сигналам которых обнаруживают подводный объект, определяют его координаты и технические и кинематические параметры, в качестве акустических волн используют естественное гидроакустическое шумовое излучение поверхности охраняемой морской акватории во время шторма или атмосферных осадков, при этом гидроакустические приемники выполняют с вертикальными характеристиками направленности, располагают под предполагаемым курсом следования ПО. This technical result is achieved due to the fact that in the known method of detecting software in a protected marine area, which consists in receiving acoustic waves by hydroacoustic receivers, the underwater signals of which detect an underwater object, its coordinates and technical and kinematic parameters are determined, and natural waves are used as acoustic waves hydro-acoustic noise radiation of the surface of the protected marine area during a storm or precipitation, while hydro-acoustic receivers perform with vertical directivity, positioned under the intended course of the software.

В частном случае гидроакустические приемники выполняют с возможностью их пространственного перемещения в горизонтальной плоскости, например, с помощью вспомогательного плавсредства. In the particular case of sonar receivers perform with the possibility of their spatial movement in the horizontal plane, for example, using an auxiliary craft.

Как показали многолетние исследования океанологов и гидроакустиков [3], в том числе и авторов данного способа:
- Шумы взволнованной поверхности моря являются преобладающими в общей сумме морских шумов в океане. Спектр шума простирается от долей герца до десятков килогерц и подчиняется закону 1/fα, где f - частота спектральной составляющей; α- коэффициент (α≅1).
- Шумы морской поверхности распространяются в воде вертикально вниз ко дну [3].As shown by long-term studies of oceanologists and hydroacoustics [3], including the authors of this method:
- Noises of the agitated surface of the sea are predominant in the total amount of marine noise in the ocean. The noise spectrum extends from fractions of a hertz to tens of kilohertz and obeys the law 1 / f α , where f is the frequency of the spectral component; α is the coefficient (α≅1).
- Noises of the sea surface spread in water vertically down to the bottom [3].

- Корпус ПО влияет на уровни и частотные характеристики спектра естественного гидроакустического шумового излучения поверхности морской среды, особенно в той части спектра диапазона длин волн - λ, длина которых сравнима или меньше геометрических размеров корпуса ПО. - The software package affects the levels and frequency characteristics of the spectrum of natural hydro-acoustic noise radiation from the surface of the marine environment, especially in that part of the spectrum of the wavelength range - λ, the length of which is comparable or less than the geometric dimensions of the software package.

- Наибольшей интенсивности шумы поверхности моря достигают во время шторма или атмосферных осадков. - The greatest intensity of the noise of the sea surface is reached during a storm or precipitation.

Перечисленные выше постулаты лежат в основе рассматриваемого способа обнаружения ПО в охраняемой морской акватории. The above postulates are the basis of the considered method for detecting software in a protected marine area.

Изобретение поясняется чертежами. The invention is illustrated by drawings.

На фиг. 1 представлена структурная схема системы обнаружения ПО стационарного базирования для реализации основного пункта способа; на фиг. 2 - структурная схема передвижной системы обнаружения для реализации дополнительных пунктов способа. In FIG. 1 is a structural diagram of a stationary-based software detection system for implementing the main point of the method; in FIG. 2 is a structural diagram of a mobile detection system for implementing additional points of the method.

Структурная схема системы обнаружения ПО стационарного базирования (фиг. 1) включает в себя гидроакустические приемники 11, 12,...1N, расположенные под предполагаемым курсом следования подводного объекта 2 (ПО2), на охраняемой морской акватории 3.The structural diagram of a stationary-based software detection system (Fig. 1) includes sonar receivers 1 1 , 1 2 , ... 1 N , located under the intended course of the underwater object 2 (PO2), in a protected marine area 3.

Гидроакустические приемники 1 могут располагать у морского дна 4 (или на морском дне 4), закрепляя их в нужном месте с помощью якорных устройств (на чертежах не показаны). Hydroacoustic receivers 1 can be located near the seabed 4 (or on the seabed 4), fixing them in the right place using anchor devices (not shown in the drawings).

Каждый из гидроакустических приемников 11, 12, ...1N выполнен с вертикально ориентированной характеристикой 51, 52,...5N направленности и соединен кабелем 6 с блоками 7 питания, обработки и регистрации, расположенными на берегу 8.Each of the hydroacoustic receivers 1 1 , 1 2 , ... 1 N is made with a vertically oriented characteristic 5 1 , 5 2 , ... 5 N directivity and is connected by cable 6 to power supply, processing and registration units 7 located on shore 8.

В варианте с перемещаемыми гидроакустическими приемниками (фиг. 2) последние располагаются на корпусе вспомогательного подводного плавсредства 9 или закрепляются на гидроакустической косе 10. In the embodiment with movable sonar receivers (Fig. 2), the latter are located on the body of the auxiliary underwater craft 9 or are fixed on the sonar 10.

Блоки 7 питания, обработки и регистрации в данном варианте реализации способа располагаются на вспомогательном плавсредстве 9. The power supply, processing and registration units 7 in this embodiment of the method are located on an auxiliary craft 9.

Способ реализуется следующим образом. The method is implemented as follows.

Гидроакустические приемники 1 (фиг. 1) во время шторма или атмосферных осадков принимают морской шум водной поверхности 11 охраняемой акватории 3. При этом в блоке 7 записывается средний уровень шумов морской поверхности 11 с каждого из приемников 1. Чем больше взволнована морская водная поверхность 11 природными силами (штормовым ветром, дождем, турбулентным течением и т.п. ), тем больше уровень сигнала, регистрируемого каждым из гидроакустических приемников 1, выходной сигнал с которых может быть выведен и на устройство субъективного прослушивания сигнала. Hydroacoustic receivers 1 (Fig. 1) during a storm or precipitation receive sea noise of the water surface 11 of the protected area 3. At the same time, in block 7 the average noise level of the sea surface 11 from each of the receivers 1 is recorded. The more the sea water surface 11 is excited by the natural forces (gale, rain, turbulent flow, etc.), the higher the signal level recorded by each of the hydroacoustic receivers 1, the output signal from which can be output to a subjective listening device anija signal.

При появлении в охраняемой морской акватории 3 подводного объекта 2, происходит экранирование гидроакустического шума водной поверхности 11 морской акватории 3 для гидроакустических приемников 1N-1, 1N, расположенных под подводным объектом 2. При этом регистрируется изменение выходного сигнала в блоках 7, в том числе и в устройстве индивидуального прослушивания.When an underwater object 2 appears in the protected marine water area 3, the hydroacoustic noise of the water surface 11 of the marine water area 3 is shielded for hydroacoustic receivers 1 N-1 , 1 N located under the underwater object 2. In this case, the change in the output signal in blocks 7 is recorded, including number and in the device of individual listening.

Поскольку шумовые сигналы регистрируются с каждого гидроакустического приемника 11, 12,...1N, то по уменьшению и изменению тона сигнала нетрудно определить координаты расположения подводного объекта 2.Since noise signals are recorded from each sonar receiver 1 1 , 1 2 , ... 1 N , it is not difficult to determine the location coordinates of the underwater object 2 by decreasing and changing the signal tone.

При реализации способа с подвижными гидроакустическими приемниками (фиг. 2) гидроакустическую косу 10 перемещают в различные области охраняемой акватории 3 до момента появления сигнала с одного или группы гидроакустических приемников 1. When implementing the method with moving sonar receivers (Fig. 2), the sonar 10 is moved to different areas of the protected water area 3 until the signal from one or a group of sonar receivers 1 appears.

При обработке выходных сигналов гидроакустических приемников на компьютере (бортовом или береговом) получают информацию о скорости, курсе и размерах подводного объекта 2. Для этого проводят частотный анализ выходных сигналов с гидроакустических приемников и по разнице между уровнями частотных составляющих с различных гидроакустических приемников определяют перечисленные выше параметры. When processing the output signals of hydroacoustic receivers on a computer (onboard or shore), information is obtained on the speed, course and size of the underwater object 2. For this, a frequency analysis of the output signals from the hydroacoustic receivers is carried out and the above parameters are determined by the difference between the levels of the frequency components from various hydroacoustic receivers .

Поскольку шумовое излучение водной поверхности 11 происходит повсюду и всегда, то обнаружение подводного объекта 2 данным способом ведется скрытно. При этом, если уровень собственного шума сравним или выше уровня морских шумов, появляется возможность оценки уровня шумоизлучения подводного объекта 2 путем сравнения последнего с регистрируемым уровнем морских шумов. Since the noise radiation of the water surface 11 occurs everywhere and always, the detection of the underwater object 2 by this method is carried out secretly. Moreover, if the level of intrinsic noise is comparable to or higher than the level of sea noise, it becomes possible to estimate the noise level of the underwater object 2 by comparing the latter with the recorded level of sea noise.

Нетрудно заметить, что чем выше уровень морских шумов (во время шторма или непогоды), тем эффективнее применение данного способа по сравнению с прототипом, поскольку в первом случае соотношение сигнал/шум увеличивается, а во-втором - уменьшается. It is easy to see that the higher the level of sea noise (during a storm or bad weather), the more effective the application of this method compared to the prototype, since in the first case the signal-to-noise ratio increases, and in the second it decreases.

Источники информации
1. P. Дж. Урик. Основы гидроакустики. Из-во "Судостроение" Л., 1978, стр. 18, 19.Sources of information
1. P. J. Urik. Basics of sonar. From the "Shipbuilding" L., 1978, p. 18, 19.

2. Там же, стр. 26, 27, рис. 1.4 - прототип. 2. Ibid., Pp. 26, 27, fig. 1.4 is a prototype.

3. Патент 2111509 РФ, кл. G 01 S 15/96, 1994. 3. Patent 2111509 of the Russian Federation, cl. G 01 S 15/96, 1994.

Claims (2)

1. Способ обнаружения подводного объекта на охраняемой морской акватории, заключающийся в приеме акустических волн гидроакустическими приемниками, по выходным сигналам которых обнаруживают подводный объект, определяют его пространственные координаты, размеры и кинематические параметры, отличающийся тем, что в качестве акустических волн используют естественное шумовое излучение водной поверхности охраняемой морской акватории во время шторма или атмосферных осадков, при этом гидроакустические приемники выполняют с вертикальными характеристиками направленности и располагают под предполагаемым курсом следования подводного объекта неподвижно или с возможностью их пространственного перемещения параллельно водной поверхности охраняемой морской акватории. 1. A method for detecting an underwater object in a protected marine area, which consists in receiving acoustic waves with hydroacoustic receivers, the output signals of which detect an underwater object, determine its spatial coordinates, sizes and kinematic parameters, characterized in that the acoustic waves use natural noise radiation from water the surface of the protected marine area during a storm or precipitation, while hydroacoustic receivers perform with vertical akteristikami direction and positioned below the intended repetition rate or stationary underwater object with the possibility of spatial movement parallel to the water surface of the protected marine waters. 2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что пространственное перемещение гидроакустических приемников параллельно водной поверхности охраняемой морской акватории осуществляют с помощью вспомогательного плавсредства. 2. The method according to p. 1, characterized in that the spatial movement of the hydroacoustic receivers parallel to the water surface of the protected marine area is carried out using an auxiliary craft.
RU2000107195/09A 2000-03-24 2000-03-24 Way to detect underwater object in defended sea water area RU2177626C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2000107195/09A RU2177626C2 (en) 2000-03-24 2000-03-24 Way to detect underwater object in defended sea water area

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2000107195/09A RU2177626C2 (en) 2000-03-24 2000-03-24 Way to detect underwater object in defended sea water area

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2177626C2 true RU2177626C2 (en) 2001-12-27

Family

ID=20232260

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2000107195/09A RU2177626C2 (en) 2000-03-24 2000-03-24 Way to detect underwater object in defended sea water area

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2177626C2 (en)

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2488844C2 (en) * 2010-06-18 2013-07-27 Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом" Passive method and system for detecting objects moving in water
RU2548942C1 (en) * 2013-11-05 2015-04-20 Российская Федерация от имени которой выступает Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом" (Госкорпорация "Росатом") Method and system for compensating for masking effect of reverberation interference on detection of underwater targets during sonar detection
RU2548937C1 (en) * 2014-04-09 2015-04-20 Федеральное государственное унитарное предприятие "Специальное научно-производственное объединение "Элерон" (ФГУП "СНПО "Элерон") System of objects guarding from water side with information direct transmission via border water-air
RU2733646C2 (en) * 2018-12-10 2020-10-06 Федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего образования "Военный учебно-научный центр Военно-Морского Флота "Военно-морская академия им. Адмирала Флота Советского Союза Н.Г. Кузнецова" Method of safety of functioning of a position underwater object and device for its implementation
RU2786599C1 (en) * 2021-12-29 2022-12-22 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова" (МГУ) Method for motion detection of underwater broadband noise source

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Р. ДЖ. УРИК. Основы гидроакустики. - Л.: Судостроение, 1978, с.26, 27, рис. 1.4. *

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2488844C2 (en) * 2010-06-18 2013-07-27 Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом" Passive method and system for detecting objects moving in water
RU2548942C1 (en) * 2013-11-05 2015-04-20 Российская Федерация от имени которой выступает Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом" (Госкорпорация "Росатом") Method and system for compensating for masking effect of reverberation interference on detection of underwater targets during sonar detection
RU2548937C1 (en) * 2014-04-09 2015-04-20 Федеральное государственное унитарное предприятие "Специальное научно-производственное объединение "Элерон" (ФГУП "СНПО "Элерон") System of objects guarding from water side with information direct transmission via border water-air
RU2733646C2 (en) * 2018-12-10 2020-10-06 Федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего образования "Военный учебно-научный центр Военно-Морского Флота "Военно-морская академия им. Адмирала Флота Советского Союза Н.Г. Кузнецова" Method of safety of functioning of a position underwater object and device for its implementation
RU2786599C1 (en) * 2021-12-29 2022-12-22 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова" (МГУ) Method for motion detection of underwater broadband noise source

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Greene Jr et al. Characteristics of marine seismic survey sounds in the Beaufort Sea
Maguer et al. Mechanisms for subcritical penetration into a sandy bottom: Experimental and modeling results
Stanic et al. High‐frequency acoustic backscattering from a coarse shell ocean bottom
Fialkowski et al. Methods for identifying and controlling sonar clutter
US7254092B2 (en) Method and system for swimmer denial
Mather et al. Predicting extreme wave run-up on natural beaches for coastal planning and management
RU2177626C2 (en) Way to detect underwater object in defended sea water area
Chotiros et al. Normal incidence reflection loss from a sandy sediment
Cruz et al. Discussion of the effects of the underwater noise radiated by a wave energy device-Portugal
RU2003114573A (en) METHOD OF MARINE MULTI-WAVE MULTICOMPONENT SEISMIC EXPLORATION
RU2460088C1 (en) Method of detecting local object on background of distributed interference
Greenlaw et al. High-frequency scattering from saturated sand sediments
Nielsen et al. Hull-mounted hydrophones for passive acoustic detection and tracking of sperm whales (Physeter macrocephalus)
Tegowski et al. Statistical, spectral and wavelet features of the ambient noise detected in the southern Baltic sea
Desharnais et al. Data-model comparisons of reverberation at three shallow-water sites
RU2488844C2 (en) Passive method and system for detecting objects moving in water
Francisco et al. Sonar for environmental monitoring. Initial setup of an active acoustic platform
Li et al. Short baseline positioning with an improved time reversal technique in a multi-path channel
RU2619311C1 (en) Method for automatical determining iceberg parameters by hydrolocation method
Prior et al. The physical causes of clutter and its suppression via sub-band processing
Forsgren et al. Characterization of sediments by high-frequency echo-sounding
Olivieri et al. Measurements of snapping shrimp colonies using a wideband mobile passive sonar
RU2161319C1 (en) Method for detection of underwater objects on sea bound in shallow sea
EP1089092A1 (en) Method and apparatus for measuring physical parameters from the phase and amplitude histories of an acoustic signal
RU2156479C1 (en) Process of search for oil and gas fields in water area

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20040325