RU2196362C2 - Method for determination of direction to the source of hydroacoustic signal (modifications) - Google Patents
Method for determination of direction to the source of hydroacoustic signal (modifications) Download PDFInfo
- Publication number
- RU2196362C2 RU2196362C2 RU2001100244/09A RU2001100244A RU2196362C2 RU 2196362 C2 RU2196362 C2 RU 2196362C2 RU 2001100244/09 A RU2001100244/09 A RU 2001100244/09A RU 2001100244 A RU2001100244 A RU 2001100244A RU 2196362 C2 RU2196362 C2 RU 2196362C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- frequency
- additional
- signal
- maximum
- maxima
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Measurement Of Velocity Or Position Using Acoustic Or Ultrasonic Waves (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области гидроакустики, связанной с приемом широкополосных сигналов, и может быть использовано при шумопеленговании, гидролокации, обнаружении гидроакустических сигналов, классификации, для гидроакустической связи, для подводных геофизических работ. The invention relates to the field of hydroacoustics associated with the reception of broadband signals, and can be used for noise direction finding, sonar, detection of hydroacoustic signals, classification, for sonar communication, for underwater geophysical operations.
В современной гидроакустике прием сигналов ведется веером диаграмм направленности (ДН) или сканирующей ДН, при этом направление на источник сигнала определяется направлением максимума ДН. Спектральный состав сигналов, излученных различными источниками в гидроакустике, простирается от единиц Гц до десятков кГц [1]. Для обнаружения и пеленгования представляет интерес использовать весь спектр сигнала, источника. В то же время имеются условия, ограничивающие диапазон сигналов, принимаемых одной антенной, и не дающие возможности однозначно определить направление на источник принимаемого сигнала. In modern hydroacoustics, the reception of signals is carried out by a fan of radiation patterns (MD) or a scanning radiation pattern, while the direction to the signal source is determined by the direction of the maximum of the pattern. The spectral composition of signals emitted by various sources in sonar extends from units of Hz to tens of kHz [1]. For detection and direction finding it is of interest to use the entire spectrum of the signal source. At the same time, there are conditions that limit the range of signals received by a single antenna, and do not make it possible to unambiguously determine the direction to the source of the received signal.
Способы приема сигналов, используемых в гидроакустике, отражены в книге [2] . Определение направления на источник сигнала является одним из основных элементов приема. При этом информация о пеленге должна однозначно соответствовать истинному направлению. Methods of receiving signals used in sonar are reflected in the book [2]. Determining the direction of the signal source is one of the main elements of the reception. In this case, the bearing information should clearly correspond to the true direction.
Из литературы по антенной технике [3] известно, что в случае приема сигналов эквидистантной дискретной антенной, состоящей из N элементов, расстояние d между фазовыми центрами двух соседних элементов должно удовлетворять соотношению
где λ - длина волны принимаемого сигнала, θ0 - угол компенсации.From the literature on antenna technology [3] it is known that in the case of receiving signals of an equidistant discrete antenna consisting of N elements, the distance d between the phase centers of two adjacent elements must satisfy the relation
where λ is the wavelength of the received signal, θ 0 is the compensation angle.
Невыполнение условия (1) ведет к появлению в ДН максимумов, равных основному, что приводит к неоднозначности определения направления на источник сигнала. Поэтому диапазон принимаемых сигналов ограничивается частотой f≤f0= cd/2 (с - скорость звука). Ниже частоты f0 в ДН не возникают дополнительные максимумы, равные основному. Появление таких дополнительных максимумов приводит к неоднозначности пеленга на цель. Таким образом, диапазон принимаемых сигналов с целью однозначного определения пеленга ограничен сверху частотой f0, что объясняется общим свойством эквидистантных антенн.Failure to fulfill condition (1) leads to the appearance in the MD of maxima equal to the main one, which leads to ambiguity in determining the direction to the signal source. Therefore, the range of received signals is limited by the frequency f≤f 0 = cd / 2 (c is the speed of sound). Below the frequency f 0 , additional maxima equal to the main one do not appear in the DN. The appearance of such additional maxima leads to the ambiguity of the bearing on the target. Thus, the range of received signals in order to unambiguously determine the bearing is limited from above by the frequency f 0 , which is explained by the general property of equidistant antennas.
Известен способ определения направления на источник гидроакустического сигнала, включающий прием сигнала с направления главного максимума в диапазоне частот f<f0. Этот способ, широко описанный в литературе, в частности, в книге [4], является наиболее близким к предлагаемому, целесообразно взять за прототип.A known method for determining the direction to the source of the hydroacoustic signal, comprising receiving a signal from the direction of the main maximum in the frequency range f <f 0 . This method, widely described in the literature, in particular, in the book [4], is the closest to the proposed, it is advisable to take as a prototype.
Недостатками известного способа являются:
- ограничение спектра принимаемых сигналов частотой, выше которой образуются дополнительные максимумы, которые могут давать ложные пеленги на цель;
- невозможность по указанной причине работы с широкополосным сигналом выше граничной частоты из выражения (1), что необходимо при различных помехосигнальных ситуациях;
- необходимость в специальной высокочастотной антенне, если диапазон сигналов от источника выше граничного.The disadvantages of this method are:
- limiting the spectrum of received signals to a frequency above which additional maximums are formed that can give false bearings to the target;
- the inability for this reason to work with a broadband signal above the cutoff frequency from expression (1), which is necessary for various noise signal situations;
- the need for a special high-frequency antenna if the range of signals from the source is higher than the boundary.
Отметим, что при выборе f0 в качестве верхней частоты рабочего диапазона, способ-прототип становится менее эффективным в низкочастотном диапазоне, т. к. уменьшается волновой размер антенны, что приводит к расширению луча, уменьшает коэффициент концентрации, возрастает взаимное влияние между элементами.Note that when choosing f 0 as the upper frequency of the operating range, the prototype method becomes less effective in the low-frequency range, since the wave size of the antenna decreases, which leads to beam expansion, reduces the concentration coefficient, and the mutual influence between the elements increases.
Задачей предлагаемого способа является расширение частотного диапазона путем устранения неоднозначности пеленга в сторону частот, на которых в диаграмме направленности приемной антенны формируются один дополнительный максимум, равный основному, или два дополнительных максимума, симметрично расположенных относительно главного максимума. The objective of the proposed method is to expand the frequency range by eliminating the ambiguity of the bearing in the direction of frequencies at which one additional maximum equal to the main one or two additional maximums symmetrically located relative to the main maximum are formed in the radiation pattern of the receiving antenna.
Эта задача может быть решена двумя вариантами способа, отличающимися последовательностью операций, но связанных общим изобретательским замыслом. This problem can be solved by two variants of the method, differing in the sequence of operations, but connected by a common inventive concept.
По первому варианту в способе, включающем прием сигнала с направления главного максимума диаграммы направленности многоэлементной эквидистантной антенны, введены новые признаки, а именно:
прием сигналов производят в диапазоне частот
где с - скорость звука, d - расстояние между элементами, θ - текущий угол, θ0 - угол компенсации, в котором в диаграмме направленности образуется один дополнительный максимум или два дополнительных максимума, расположенных симметрично относительно главного максимума; изменяют частоту приема таким образом, чтобы изменились угловые расстояния между главным максимумом и каждым дополнительным максимумом на угол, равный угловой ширине дополнительного максимума на уровне - 3 дБ. Если сигнал после изменения частоты принят, то направление прихода сигнала определяют как направление главного максимума диаграммы направленности. Если сигнал после изменения частоты не принят, то направление его прихода соответствует положению оси одного из дополнительных максимумов на первоначальной частоте приема. Для уточнения направления при наличии двух дополнительных максимумов на измененной частоте приема поворачивают диаграмму направленности до совпадения одного из дополнительных максимумов с его первоначальным направлением. При фиксации сигнала это направление определяют как направление прихода сигнала от источника, а отсутствие сигнала - как направление другого дополнительного максимума на первоначальной частоте приема.According to the first embodiment, in a method including receiving a signal from the direction of the main maximum of the radiation pattern of a multi-element equidistant antenna, new features are introduced, namely:
receiving signals in the frequency range
where c is the speed of sound, d is the distance between the elements, θ is the current angle, θ 0 is the compensation angle at which one additional maximum or two additional maximums are formed in the radiation pattern, located symmetrically relative to the main maximum; change the reception frequency so that the angular distances between the main maximum and each additional maximum change by an angle equal to the angular width of the additional maximum at the level of - 3 dB. If the signal after changing the frequency is received, then the direction of arrival of the signal is determined as the direction of the main maximum of the radiation pattern. If the signal after changing the frequency is not received, then the direction of its arrival corresponds to the position of the axis of one of the additional maxima at the initial reception frequency. To clarify the direction in the presence of two additional maxima at the changed reception frequency, rotate the radiation pattern until one of the additional maxima coincides with its original direction. When the signal is fixed, this direction is defined as the direction of arrival of the signal from the source, and the absence of the signal is defined as the direction of another additional maximum at the initial reception frequency.
По второму варианту в способе, включающем прием сигнала с направления главного максимума диаграммы направленности многоэлементной эквидистантной антенны, введены следующие новые признаки:
прием производят одновременно на двух различных частотах fa, fb, при этом каждая из частот fa, fb удовлетворяет условию
где с - скорость звука, d - расстояние между элементами, θ - текущий угол, θ0 - угол компенсации; в котором в диаграмме направленности образуется один дополнительный максимум или два дополнительных максимума, расположенных симметрично относительно главного максимума, причем на частоте fb угловое расстояние между главным максимумом и каждым из дополнительных максимумов отличается от аналогичного расстояния на частоте fa на угол, не меньший угловой ширины дополнительного максимума. Если сигнал принят на обеих частотах, направление прихода сигнала определяют как направление главного максимума, если на одной из частот - как направление дополнительного максимума на данной первой частоте, для уточнения направления при наличии двух дополнительных максимумов поворачивают ДН на второй частоте до совпадения одного из дополнительных максимумов с направлением дополнительного максимума на первой частоте, где сигнал принят. При приеме сигнала на второй частоте это направление определяют как направление прихода сигнала от источника, а при отсутствии - как направление другого дополнительного максимума на первой частоте.According to the second embodiment, in the method including receiving a signal from the direction of the main maximum of the radiation pattern of a multi-element equidistant antenna, the following new features are introduced:
reception is performed simultaneously at two different frequencies f a , f b , while each of the frequencies f a , f b satisfies the condition
where c is the speed of sound, d is the distance between the elements, θ is the current angle, θ 0 is the compensation angle; in which one additional maximum or two additional maximums are formed symmetrically relative to the main maximum in the radiation pattern, and at a frequency f b the angular distance between the main maximum and each of the additional maxima differs from the same distance at a frequency f a by an angle not less than the angular width additional maximum. If the signal is received at both frequencies, the direction of arrival of the signal is determined as the direction of the main maximum, if at one of the frequencies - as the direction of the additional maximum at this first frequency, to clarify the direction in the presence of two additional maxima, turn the beam at the second frequency until one of the additional maxima coincides with the direction of the additional maximum at the first frequency, where the signal is received. When receiving a signal at a second frequency, this direction is defined as the direction of arrival of the signal from the source, and in the absence, as the direction of another additional maximum at the first frequency.
Первый вариант предлагаемого способа характеризуется последовательностью действий: первоначальная фиксация факта приема сигнала от источника, изменение частоты приема, поворот ДН для уточнения направления при наличии двух дополнительных максимумов, расположенных симметрично по обе стороны от главного максимума. По второму варианту прием ведется одновременно на двух частотах, а затем для уточнения направления производится поворот ДН. Таким образом, во втором варианте заявляемого способа определение направления на источник сигнала производится быстрее, но в этом варианте требуется организация двух каналов приема. The first variant of the proposed method is characterized by a sequence of actions: initial fixing the fact of receiving a signal from the source, changing the receiving frequency, turning the beam to clarify the direction in the presence of two additional maxima located symmetrically on both sides of the main maximum. In the second embodiment, reception is carried out simultaneously at two frequencies, and then, to clarify the direction, the beam is rotated. Thus, in the second embodiment of the proposed method, determining the direction to the signal source is faster, but in this embodiment, the organization of two reception channels is required.
Техническими результатами от использования предлагаемых вариантов способа являются:
- расширение в два и более раз полосы частот (в сторону более высоких частот), в диапазоне которых однозначно определяется направление на источник сигнала при одинаковых волновых размерах между элементами антенны;
- возможность обострить диаграмму направленности и увеличить точность пеленгования при работе на более высоких частотах;
- увеличение в 2-3 раза сектора активного обзора, т.к. одновременно формируются два (три) луча;
- уменьшение числа активных элементов антенны, количества каналов, стоимости при одном и том же общем волновом размере антенны.Technical results from the use of the proposed method options are:
- expansion of the frequency band by two or more times (towards higher frequencies), in the range of which the direction to the signal source is uniquely determined for the same wave dimensions between the antenna elements;
- the ability to sharpen the radiation pattern and increase the direction finding accuracy when working at higher frequencies;
- an increase of 2-3 times the sector of active review, two (three) rays are simultaneously formed;
- reduction in the number of active elements of the antenna, the number of channels, cost with the same total wave size of the antenna.
Рассмотрим физическое обоснование достижения указанных технических результатов. Consider the physical justification for achieving these technical results.
Диаграмма направленности эквидистантной антенной решетки записывается в виде:
Условие достижения максимума (3), равного главному максимуму:
πd(sinθ-sinθ0)/λ = nπ, n=0, ±1, ±2, ... (4)
n=0 - в случае главного максимума ДН.The radiation pattern of the equidistant antenna array is written as:
The condition for reaching the maximum (3) equal to the main maximum:
πd (sinθ-sinθ 0 ) / λ = nπ, n = 0, ± 1, ± 2, ... (4)
n = 0 - in the case of the main maximum of the pattern.
Из (4) следует, что первые дополнительные максимумы имеют место при n= ±1,
или
d/λ = ±1/(sinθ-sinθ0), (5)
а частоты, на которых появляются эти максимумы:
Выражение (6) определяет верхнюю граничную частоту f0 однолепестковой ДН. Если частота диапазона f<f0, имеется единственный максимум ДН (главный); если f>f0, появляются дополнительные максимумы, их положение находится при решении уравнения (6) при заданных d, f≥f0, θ:
θ1,2 = arcsin(±c/(fd)+sinθ0) (7)
Найдем верхнюю граничную частоту fв такую, что при f>fв с одной стороны главного максимума (или симметрично с двух сторон) появляются два дополнительных максимума. Такая ситуация имеет место при n=±2, тогда
Сущность изобретения поясняется фиг. 1, 2, 3, 4. На фиг.1 приведена обобщенная структурная схема, реализующая первый вариант способа, на фиг.2 - структурная схема, реализующая второй вариант способа. На фиг.3 - пояснение способа при наличии в ДН одного дополнительного максимума, на фиг.4 - при двух дополнительных максимумах.From (4) it follows that the first additional maxima occur at n = ± 1,
or
d / λ = ± 1 / (sinθ-sinθ 0 ), (5)
and the frequencies at which these maxima appear:
Expression (6) defines the upper cutoff frequency f 0 of a single-leaf pattern. If the frequency of the range f <f 0 , there is a single maximum of the NAM (main); if f> f 0 , additional maxima appear, their position is found when solving equation (6) for given d, f≥f 0 , θ:
θ 1,2 = arcsin (± c / (fd) + sinθ 0 ) (7)
An upper limiting frequency f in such that, for f> f in the one side of the main peak (or symmetrically from both sides) there are two additional maxima. Such a situation occurs for n = ± 2, then
The invention is illustrated in FIG. 1, 2, 3, 4. Figure 1 shows a generalized structural diagram that implements the first variant of the method, figure 2 is a structural diagram that implements the second variant of the method. In Fig.3 - an explanation of the method in the presence in the NAM of one additional maximum, in Fig.4 - with two additional maxima.
Устройство (фиг.1), предназначенное для реализации первого варианта заявляемого способа, содержит последовательно соединенные многоэлементную антенну 1, многоканальный широкополосный усилитель 2, линию задержки 3, управляемый узкополосный фильтр 4, а также регистратор (дисплей, рекордер) 5 и переключатель 6. Устройство (фиг.2) - для второго варианта, кроме блоков 1, 2, 3, 6, одинаковых с блоками фиг.1, содержит управляемые фильтры 7 и 8 на частоты fa и fb, соответственно, а также двухканальный регистратор 9.The device (figure 1), designed to implement the first variant of the proposed method, contains a series-connected
Антенна 1 предназначена для формирования диаграммы направленности, преобразования акустической энергии в электрическую. Многоканальный усилитель 2 усиливает электрический сигнал, одновременно ограничивая полосу пропускания частотой fв. Линия задержки 3 предназначена для поворота ДН и управляется внешними сигналами. Управляемые узкополосные фильтры 4, 7, 8 выделяют из общей полосы принимаемого широкополосного сигнала сигнал необходимой частоты fa(f1,2) или fb. Переключатель 6 в режиме обнаружения напрямую соединяет линию задержки с регистратором, в режиме уточнения направления, после обнаружения сигнала от цели в широкой полосе, переключатель переключают в положение, когда после линии задержки сигнал проходит узкополосный фильтр 4 или фильтры 7, 8, после чего поступает на регистратор. Регистраторы 5, 9 отображают принятую информацию и дают возможность оператору принимать решения. На регистраторе отображаются координаты цели, в том числе угловые, спектры принимаемых сигналов, а также другая информация.
Для большей наглядности демонстрации принципа действия структурные схемы представлены в виде аналоговых устройств. Современные способы позволяют запоминать необходимые частоты, направления, в которых на этих частотах формируются дополнительные максимумы, осуществлять поворот ДН на заданный угол без помощи оператора. В представленных вариантах возможной реализации устройств опущены элементы управления, т.к. присутствие таких блоков усложняет схему, дополнительно не иллюстрируя предлагаемый способ. Антенна и другие блоки устройства, представленные на фиг.1 и 2, хорошо известны из литературы по гидроакустической аппаратуре [2]. For greater clarity, the demonstration of the principle of action structural diagrams are presented in the form of analog devices. Modern methods make it possible to memorize the necessary frequencies, directions in which additional maxima are formed at these frequencies, and to rotate the beam at a given angle without operator assistance. In the presented variants of the possible implementation of the devices, the controls are omitted, the presence of such blocks complicates the circuit, without further illustrating the proposed method. The antenna and other blocks of the device shown in figures 1 and 2 are well known from the literature on sonar equipment [2].
Рассмотрим на примерах последовательность действий по предлагаемому способу. Consider the examples of the sequence of actions of the proposed method.
Пример 1. Антенна состоит из N=10 ненаправленных элементов, расположенных на расстоянии d=0,25 м. Сканирование в пределах углов θ0∈.(0,30°). Из формулы (4) при n=1 определяют частоту f0, положив θ0 = 30°, θ = 90° получают f0=4 кГц. Частоту fв находят с помощью выражения (8): fв=8 кГц. Таким образом, в диапазоне частот 4<f<8 кГц образуется не более двух дополнительных максимумов. Расчеты показывают, что на самом деле образуется один дополнительный максимум, равный основному.Example 1. An antenna consists of N = 10 non-directional elements located at a distance of d = 0.25 m. Scanning within the angles θ 0 ∈. (0.30 ° ). From formula (4), for n = 1, the frequency f 0 is determined, setting θ 0 = 30 ° , θ = 90 ° , f 0 = 4 kHz is obtained. The frequency f in is found using the expression (8): f in = 8 kHz. Thus, in the frequency range 4 <f <8 kHz, no more than two additional maxima are formed. Calculations show that in fact one additional maximum is formed, equal to the main one.
На фиг.3 приведена расчетная ДН (кривая 11), направление главного максимума θ0, направление дополнительного максимума, который находится слева от главного, обозначено θл, в данном примере θл = -30°.
При первом варианте способа обнаружение производится с помощью регистратора 5. Сигнал приходит с направления, показанного на фиг.3 стрелкой 10. Подключив фильтр 4 для уточнения направления, настраивают его на частоту f1=6 кГц. Ширина дополнительного максимума, определяемая по формуле (3), составляет Δθ0,7 = 6°. Частота f2 должна быть выбрана такой, чтобы "отстроиться" от дополнительного максимума на f=f1, что достигается настройкой фильтра 4 на частоту f2=7,5 кГц - кривая 12, фиг.3. Видно, что диаграммы 11 и 12 достаточно разнесены, дополнительный максимум на частоте f2 имеет направление Сигнал на частоте f2 не регистрируется. Следовательно, сигнал приходит с направления θл, т.к. при изменении частоты приема
При втором варианте приема после обнаружения сигнала подключают с помощью переключателя 6 фильтры 7 и 8, настроенные на частоты fa=6 кГц, fb=7,5 кГц, сигнал регистрируется двухканальным регистратором 9 только в канале, настроенном на частоту fa. Следовательно, сигнал приходит с направления дополнительного максимума по этой частоте, и направление на него -30o.Figure 3 shows the calculated DN (curve 11), the direction of the main maximum θ 0 , the direction of the additional maximum, which is to the left of the main one, is denoted by θ l , in this example θ l = -30 ° .
In the first version of the method, detection is performed using the recorder 5. The signal comes from the direction shown in figure 3 by
In the second embodiment, after detecting the signal, filters 7 and 8, tuned to the frequencies f a = 6 kHz, f b = 7.5 kHz, are connected using
Пример 2. N= 10, d= 0.25 м, случай механического сканирования, т.е. θ0 = 0°.
Из выражения (4) определяется f0= 6 кГц, из (8) находится fв=12 кГц. Следовательно, в диапазоне 6<f<12 кГц образуются не более двух дополнительных максимумов, симметрично расположенных относительно главного максимума. Расчеты показывают, что образуются два дополнительных максимума, равных основному. Расчетная ДН приведена на фиг.4, кривая 13, направление главного максимума θ0, направление дополнительного максимума, который находится слева от главного обозначено θл, справа - ширина дополнительного максимума Δθ0,7 = 6°. Направление прихода сигнала - по стрелке 10.Example 2. N = 10, d = 0.25 m, the case of mechanical scanning, i.e. θ 0 = 0 ° .
From the expression (4) is determined f 0 = 6 kHz, from (8) is f in = 12 kHz. Therefore, in the
По первому варианту предлагаемого способа, обнаружив сигнал, для уточнения направления подключают фильтр 4 с помощью переключателя 6 и настраивают фильтр на частоту f1=8 кГц. При этом положение дополнительных максимумов θл = -48,5°, θп = +48,5°. Переключают фильтр 4 на частоту f2=9,7 кГц, обеспечивающую сдвиг дополнительных максимумов в положения (кривая 14, фиг.4). В соответствии с изображенной на фиг.4 ситуацией сигнал на частоте f2 не регистрируется, следовательно, направление на него θл или θп. Сдвигают диаграмму направленности антенны 1 на угол δθ, равный угловому расстоянию между осями дополнительных максимумов на частотах f1 и f2, в данном случае После поворота ДН занимает положение 15, а направления осей максимумов становятся следующими: причем Сигнал от цели регистрируется, и направление на него θл = -48,5°. Если бы сигнал отсутствовал, направление на него было бы θп = 48,5°.
Последовательность действий по второму варианту предлагаемого способа в данном примере с двумя дополнительными максимумами отличается от последовательности действий по первому способу тем, что после подключения узкополосных фильтров 7, 8 переключателем 6 и настройки фильтров на частоты fa, fb, поворот ДН осуществляется на частоте fb.According to the first variant of the proposed method, upon detecting the signal, to clarify the direction, connect the filter 4 using the
The sequence of actions according to the second variant of the proposed method in this example with two additional maxima differs from the sequence of actions according to the first method in that after connecting the narrow-
Из представленных примеров видно, что с помощью простых операций и при небольших аппаратных затратах можно однозначно определить направление на источник сигнала при наличии дополнительных максимумов диаграммы направленности. It can be seen from the presented examples that, with the help of simple operations and at low hardware costs, it is possible to unambiguously determine the direction to the signal source in the presence of additional radiation pattern maxima.
Литература
1. Р. Дж. Урик. Основы гидроакустики. Л.: Судостроение, 1978, с.347-359.Literature
1. R.J. Urik. Basics of sonar. L .: Shipbuilding, 1978, p. 347-359.
2. Справочник по гидроакустике. Л.: Судостроение, 1988, с. 14-35. 2. Handbook of sonar. L .: Shipbuilding, 1988, p. 14-35.
3. Л.В. Орлов, А.А. Шабров. Гидроакустическая аппаратура рыбопоискового флота. Л.: Судостроение, 1987, с.99-101. 3. L.V. Orlov, A.A. Shabrov. Hydroacoustic equipment of the fishing fleet. L .: Shipbuilding, 1987, p. 99-101.
4. В. Б. Митько, А.П. Евтютов, С.Е. Гущин. Гидроакустические средства связи и наблюдения. Л.: Судостроение, 1982, с.33-34. 4. V. B. Mitko, A.P. Evtutov, S.E. Gushchin. Hydroacoustic communications and surveillance. L .: Shipbuilding, 1982, p. 33-34.
Claims (2)
где с - скорость звука;
d - расстояние между элементами;
θ - текущий угол;
θ0 - угол компенсации, в котором в диаграмме направленности образуются еще один или два симметрично расположенных относительно главного дополнительных максимума, изменяют частоту приема до изменения угловых расстояний между главным и каждым из дополнительных максимумов на угол, не меньший угловой ширины дополнительного максимума по уровню -3 дБ, если сигнал принят, направление прихода сигнала определяют как направление главного максимума, если не принят - как направление дополнительного, для уточнения которого при наличии двух дополнительных максимумов на измененной частоте приема поворачивают диаграмму направленности до совпадения одного из дополнительных максимумов с первоначальным и при фиксации сигнала это направление определяют как направление прихода сигнала от источника, а при его отсутствии - как направление другого дополнительного максимума на первоначальной частоте приема.1. The method of determining the direction to the source of the hydroacoustic signal, comprising receiving a signal from the direction of the main maximum of the radiation pattern of a multi-element equidistant antenna, characterized in that the signals are received in the frequency range
where c is the speed of sound;
d is the distance between the elements;
θ is the current angle;
θ 0 is the compensation angle, in which one or two additional maximums symmetrically located relative to the main one are formed in the radiation pattern, the reception frequency is changed until the angular distances between the main and each of the additional maximums change by an angle not less than the angular width of the additional maximum at the level of -3 dB, if the signal is received, the direction of arrival of the signal is determined as the direction of the main maximum, if not accepted, as the direction of the additional one, to clarify which if there are two additional Yelnia maxima at the changed frequency of the reception directivity pattern is rotated to match one of the secondary maxima and the original signal is at a fixed direction is defined as the direction of arrival of the signal from the source, and in its absence - as a direction other additional maximum at the initial reception frequency.
где с - скорость звука;
d - расстояние между элементами;
θ - текущий угол;
θ0 - угол компенсации,
на каждой из частот в диаграмме направленности образуются еще один или два симметрично расположенных относительно главного дополнительных максимумов, причем на частоте fb угловое расстояние между главным максимумом и каждым из дополнительных максимумов отличается от аналогичного расстояния на частоте fa на угол, не меньший угловой ширины дополнительного максимума, если сигнал принят на обоих частотах, направление прихода сигнала определяют как направление главного максимума, если на одной из частот - как направление дополнительного максимума на данной первой частоте, для уточнения направления при наличии двух дополнительных максимумов поворачивают ДН на второй частоте до совпадения одного из дополнительных максимумов с направлением дополнительного максимума на первой частоте, где сигнал принят, при приеме сигнала на второй частоте это направление определяют как направление прихода сигнала от источника, а при отсутствии - как направление другого дополнительного максимума на первой частоте.2. The method of determining the direction to the source of the hydroacoustic signal, including receiving a signal from the direction of the main maximum of the radiation pattern of a multi-element equidistant antenna, characterized in that the reception is performed simultaneously at two different frequencies f a , f b , with each of the frequencies f a , f b satisfies the condition
where c is the speed of sound;
d is the distance between the elements;
θ is the current angle;
θ 0 is the angle of compensation,
at each frequency in the radiation pattern, one or two additional maxima symmetrically located relative to the main one are formed, and at a frequency f b the angular distance between the main maximum and each of the additional maxima differs from the same distance at a frequency f a by an angle not less than the angular width of the additional the maximum, if the signal is received at both frequencies, the direction of arrival of the signal is determined as the direction of the main maximum, if at one of the frequencies - as the direction of the additional m maximum at this first frequency, to clarify the direction in the presence of two additional maxima, turn the beam at the second frequency until one of the additional maxima coincides with the direction of the additional maximum at the first frequency, where the signal is received, when a signal is received at the second frequency, this direction is determined as the direction of arrival of the signal from the source, and in the absence, as the direction of another additional maximum at the first frequency.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2001100244/09A RU2196362C2 (en) | 2001-01-03 | 2001-01-03 | Method for determination of direction to the source of hydroacoustic signal (modifications) |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2001100244/09A RU2196362C2 (en) | 2001-01-03 | 2001-01-03 | Method for determination of direction to the source of hydroacoustic signal (modifications) |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2196362C2 true RU2196362C2 (en) | 2003-01-10 |
RU2001100244A RU2001100244A (en) | 2003-01-10 |
Family
ID=20244400
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2001100244/09A RU2196362C2 (en) | 2001-01-03 | 2001-01-03 | Method for determination of direction to the source of hydroacoustic signal (modifications) |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2196362C2 (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2499276C1 (en) * | 2012-06-26 | 2013-11-20 | Министерство обороны Российской Федерации Федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Военный учебно-научный центр Военно-Морского Флота "Военно-морская академия имени Адмирала Флота Советского Союза Н.Г. Кузнецова" | Apparatus for detecting signals and determining direction of source thereof |
RU2523095C1 (en) * | 2013-04-11 | 2014-07-20 | Валерий Николаевич Долгих | Device for detecting signals and determining direction of source thereof |
-
2001
- 2001-01-03 RU RU2001100244/09A patent/RU2196362C2/en not_active IP Right Cessation
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
МИТЬКО В.Б. и др. Гидроакустические средства связи и наблюдения. - Л.: Судостроение, 1982, с.33-34. * |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2499276C1 (en) * | 2012-06-26 | 2013-11-20 | Министерство обороны Российской Федерации Федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Военный учебно-научный центр Военно-Морского Флота "Военно-морская академия имени Адмирала Флота Советского Союза Н.Г. Кузнецова" | Apparatus for detecting signals and determining direction of source thereof |
RU2523095C1 (en) * | 2013-04-11 | 2014-07-20 | Валерий Николаевич Долгих | Device for detecting signals and determining direction of source thereof |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US6205224B1 (en) | Circularly symmetric, zero redundancy, planar array having broad frequency range applications | |
US2083242A (en) | Method of direction finding | |
US5822276A (en) | Broadband sonar method and apparatus for use with conventional sonar sensor arrays | |
JP2008536120A (en) | Positioning system with a small element antenna array | |
KR20040004552A (en) | Solid angle cross-talk cancellation for beamforming arrays | |
KR20060035750A (en) | Systems and methods implementing frequency-steered acoustic arrays for 2d and 3d imaging | |
JPH0360491B2 (en) | ||
US4314098A (en) | Reversible electroacoustic transducer device having a constant directivity characteristic over a wide frequency band | |
US5546356A (en) | Wide beam acoustic projector with sharp cutoff and low side lobes | |
RU2196362C2 (en) | Method for determination of direction to the source of hydroacoustic signal (modifications) | |
US5596550A (en) | Low cost shading for wide sonar beams | |
US6021096A (en) | Method for the formation of radiated beams in direction finder systems | |
US4484317A (en) | Multibeam lens/filter combination for sonar sensor | |
Liu et al. | Design of frequency invariant beamformer without temporal filtering | |
US3197774A (en) | Radar system utilizing a frequency dispersive array | |
US6314053B1 (en) | Method for detecting mobile objects with active sonar | |
RU2001100170A (en) | METHOD FOR DETERMINING THE DIRECTION OF THE ARRIVAL OF THE ECHO SIGNAL (OPTIONS) | |
US4445207A (en) | Frequency independent acoustic antenna | |
US5414676A (en) | Sonar array with reduced grating lobes | |
Erokhin et al. | Frequency-invariant beam steering based on FIR-filters | |
JPH0213756B2 (en) | ||
RU2146408C1 (en) | Antenna with circular or sector-shaped directivity pattern | |
US4661937A (en) | Sonar beam steering circuit | |
JP7447513B2 (en) | Sonar device and target direction calculation method and program | |
RU2001100244A (en) | METHOD FOR DETERMINING THE DIRECTION TO THE SOURCE OF THE HYDROACOUSTIC SIGNAL (OPTIONS) |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20060104 |