RU2204849C2 - Seismic correlative object bearing finder - Google Patents
Seismic correlative object bearing finder Download PDFInfo
- Publication number
- RU2204849C2 RU2204849C2 RU2001107046/09A RU2001107046A RU2204849C2 RU 2204849 C2 RU2204849 C2 RU 2204849C2 RU 2001107046/09 A RU2001107046/09 A RU 2001107046/09A RU 2001107046 A RU2001107046 A RU 2001107046A RU 2204849 C2 RU2204849 C2 RU 2204849C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- seismic
- signal
- correlators
- objects
- delay
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Geophysics And Detection Of Objects (AREA)
- Radar Systems Or Details Thereof (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к техническим средствам охраны и может быть использовано для определения азимута на обнаруженный объект и его классификации при охране протяженных участков местности, территорий и подступов к объектам. The invention relates to technical means of protection and can be used to determine the azimuth of a detected object and its classification when protecting extended sections of the terrain, territories and approaches to objects.
Известны способы разнесенной акустической пассивной локации для определения азимута на обнаруживаемые объекты, реализованные в корреляторе [1], где основным информационным признаком для определения направления на объект является функция взаимной корреляции двух сигналов, а также устройства для классификации обнаруживаемых объектов, которые реализованы в устройстве распознавания сейсмических сигналов [2] и сейсмическом устройстве обнаружения и классификации объектов [3]. Known methods of spaced acoustic passive location for determining the azimuth to detectable objects implemented in the correlator [1], where the main information sign for determining the direction to the object is the function of the mutual correlation of two signals, as well as devices for classifying detected objects that are implemented in a seismic recognition device signals [2] and a seismic device for detecting and classifying objects [3].
Наиболее близким к предлагаемому является многоканальный корреляционный измеритель разности временных запаздываний (фиг.1) [1]. В каждом из его каналов реализуется взаимокорреляционная обработка, рассчитанная на определенное значение задержки сигнала. Closest to the proposed is a multi-channel correlation meter for the difference in time delays (figure 1) [1]. In each of its channels, inter-correlation processing is implemented, calculated for a certain signal delay value.
Структурная схема многоканального корреляционного измерителя разности временных запаздываний включает линию задержки канала первого сигнала y1(t), линию задержки с отводами капала второго сигнала у2(t), корреляторы Х1, Х2, . . . , Хn и решающее устройство. По двум каналам поступают сигналы у1(t) и у2(t), сформированные одинаковыми, разнесенными в пространстве, чувствительными сейсмическими элементами. Характер сигналов определяется классом обнаруженного объекта. Первый сигнал условно принят опорным и поступает на первые входы перемножителей всех корреляторов. Второй сигнал с различным временем задержки поступает на вторые входы всех корреляторов. На выходах корреляторов формируется взаимная корреляционная функция двух сигналов. Максимум значения взаимной корреляционной функции формируется на выходе того коррелятора, на вход которого поступает сигнал, задержанный на время запаздывания вступления фронта волны в один сейсмоприемник относительно другого сейсмоприемника, то есть выполняется условие компенсации разности хода волны. Время задержки сигнала находится в зависимости от направления на объекте и, следовательно, позволяет оценить азимут на объект.The block diagram of a multichannel correlation meter for the difference in time delay includes a channel delay line of the first signal y 1 (t), a delay line with taps of the second signal drip at 2 (t), correlators X1, X2,. . . , Xn and solver. Two channels receive signals at 1 (t) and at 2 (t), formed by identical, spaced apart, sensitive seismic elements. The nature of the signals is determined by the class of the detected object. The first signal is conventionally accepted as the reference signal and is fed to the first inputs of the multipliers of all correlators. The second signal with various delay times is supplied to the second inputs of all correlators. At the outputs of the correlators, a mutual correlation function of two signals is formed. The maximum value of the mutual correlation function is formed at the output of the correlator, the input of which receives a signal delayed by the delay of the wavefront entry into one geophone relative to the other geophone, that is, the condition for compensating the difference in the wave travel is fulfilled. The delay time of the signal depends on the direction on the object and, therefore, allows you to estimate the azimuth to the object.
Недостатком таких устройств является невозможность получения дополнительной информации о принадлежности пеленгуемого объекта к определенному классу объектов и невозможность пространственной селекции сигналов на фоне помех. The disadvantage of such devices is the impossibility of obtaining additional information about the belonging of the object being detected to a specific class of objects and the impossibility of spatial selection of signals against interference.
Предлагаемое устройство обеспечивает повышение информативности сейсмических средств обнаружения а также пространственную селекцию сигналов на фоне помех. The proposed device provides an increase in the information content of seismic detection tools as well as spatial selection of signals against interference.
Для этого в многоканальный корреляционный измеритель разности временных запаздываний внесены изменения, касающиеся схемы обработки сигналов: селектор максимального сигнала и классификатор (фиг.2). To this end, changes were made to the multi-channel correlation meter for the difference in time delays regarding the signal processing scheme: maximum signal selector and classifier (Fig. 2).
Сейсмические волны принимаются двумя разнесенными в пространстве на некоторое расстояние L сейсмоприемниками с усилителями, где L - сейсмическая база приема сейсмоколебаний (фиг.2). Сейсмоприемники и усилители - идентичны. Seismic waves are received by two seismic receivers with amplifiers, spaced at some distance L, where L is the seismic base for receiving seismic oscillations (Fig. 2). Seismic receivers and amplifiers are identical.
Расстояния, пройденные сейсмоволнами от источников сейсмоколебаний до сейсмоприемников, не одинаковы, а следовательно, различаются фазой принимаемого сигнала. Запаздывание одного из сигналов зависит от положения источника сейсмоволн относительно сейсмоприемников и расстояния L (сейсмической базы). The distances traveled by the seismic waves from the sources of seismic oscillations to the geophones are not the same, and therefore, they differ in the phase of the received signal. The delay of one of the signals depends on the position of the source of the seismic waves relative to the geophones and the distance L (seismic base).
Скорость распространения сейсмоволн в зависимости от типа грунта составляет 400...1000 м/с [4], следовательно, существует возможность расчета времени запаздывания прихода волны. The speed of propagation of seismic waves depending on the type of soil is 400 ... 1000 m / s [4], therefore, it is possible to calculate the delay time of the arrival of the wave.
Так как сигнал в обоих каналах одинаков, а микросейсмы и некоторые виды помех (шум дождя, шелест травы, и др.) в каналах независимы, в каждом канале будут присутствовать колебания вида у1(t) и у2(t).Since the signal in both channels is the same, and microseisms and some types of interference (rain noise, grass rustling, etc.) in the channels are independent, in each channel there will be oscillations of the form for 1 (t) and 2 (t).
у1(t)=S(t)+n1(t), (1)
y2(t)=S(t)+n2(t), (2)
где y1(t) и у2(t) - входные колебания в первом и во втором каналах, представляющие собой аддитивную смесь сигнала S(t) и шума n1(t) и n2(t) в каждом канале.y 1 (t) = S (t) + n 1 (t), (1)
y 2 (t) = S (t) + n 2 (t), (2)
where y 1 (t) and y 2 (t) are the input oscillations in the first and second channels, which are an additive mixture of the signal S (t) and noise n 1 (t) and n 2 (t) in each channel.
В корреляторах сигналы перемножаются, причем сигналы помех взаимно подавляются. In the correlators, the signals are multiplied, and the interference signals are mutually suppressed.
Реализация функции взаимной корреляции сигналов от одного источника в двух независимых каналах принимает максимальные значения в случае компенсации времени запаздывания сигнала в одном из каналов за счет включения линии задержки. Количество корреляторов, равное n, определено удобством применения n линий задержки с фиксированным временем задержки. Количество корреляторов определяется требуемой точностью определения азимута па объект. The implementation of the cross-correlation function of signals from one source in two independent channels takes maximum values in the case of compensation of the delay time of a signal in one of the channels due to the inclusion of a delay line. The number of correlators equal to n is determined by the convenience of using n delay lines with a fixed delay time. The number of correlators is determined by the required accuracy of determining the azimuth of the object.
В общем случае, необходимо обеспечить суммарную задержку сигнала в диапазоне от -Δt до Δt с помощью n линий задержки. Временной интервал Δt определяется:
где L - сейсмическая база,
U - скорость распространения сейсмических волн.In the general case, it is necessary to provide a total signal delay in the range from −Δt to Δt using n delay lines. The time interval Δt is determined by:
where L is the seismic base
U is the propagation velocity of seismic waves.
Наличие одновременно на выходах нескольких корреляторов локальных максимумов взаимной корреляционной функции соответствует ситуации, когда на рубеже присутствует несколько объектов. По данному признаку оценивается количество объектов в контролируемой зоне. The presence at the outputs of several correlators of local maxima of the mutual correlation function corresponds to the situation when several objects are present at the boundary. On this basis, the number of objects in the controlled area is estimated.
Диаграмма направленности корреляционного пеленгатора с двумя сейсмоприемниками представляет собой "восьмерку" [5]. Ширина диаграммы направленности зависит от значения L (сейсмической базы), рабочей длины волны коррелятора, средней частоты спектра сейсмосигнала и ширины спектра сейсмосигнала. Данные параметры выбираются исходя из требований, предъявляемых к пеленгатору. The radiation pattern of a correlation direction finder with two geophones is a figure eight [5]. The width of the radiation pattern depends on the value of L (seismic base), the working wavelength of the correlator, the average frequency of the spectrum of the seismic signal and the width of the spectrum of the seismic signal. These parameters are selected based on the requirements for the direction finder.
Взаимная корреляционная функция сигнала от объекта обнаружения, принятого двумя идентичными каналами, и сформированная коррелятором (фиг.2), представляет собой ничто иное, как автокорреляционную функцию, но с различным временем задержки сигнала. The mutual correlation function of the signal from the detection object received by two identical channels, and generated by the correlator (Fig.2), is nothing more than an autocorrelation function, but with different signal delay times.
На выходах всех перемножителей сигналов корреляторов будут присутствовать сигналы, полученные в результате перемножения входных сигналов. Сигнал, возведенный во вторую степень, будет наблюдаться на выходе того перемножителя, на второй вход которого поступает сигнал, задержанный на время запаздывания прихода сейсмоволны. Следовательно, сигнал на выходе перемножителя будет содержать полную информацию о классе пеленгуемого объекта, что позволяет производить дальнейшую классификацию по какому-либо признаку (полоса частот, характер поведения функции сигнала, ...). At the outputs of all the multipliers of the correlator signals, there will be signals received as a result of the multiplication of the input signals. The signal raised to the second degree will be observed at the output of the multiplier, the second input of which receives a signal delayed by the arrival time of the seismic wave. Consequently, the signal at the output of the multiplier will contain complete information about the class of the object being detected, which allows further classification according to some characteristic (frequency band, behavior of the signal function, ...).
Работа устройства реализуется следующим образом (фиг.2). В исходном состоянии производится прием сейсмических сигналов двумя разнесенными в пространстве сейсмоприемниками. Сейсмосигналы поступают на два канала обработки. Первый канал, включающий каскады предварительной обработки и одну линию задержки 1, условно принят опорным. Второй канал включает набор линий задержки 2 и столько же корреляторов, состоящих из перемножителя 4 и интегратора 5 каждый. Сигналы на выходах всех корреляторов сравниваются решающим устройством 8. Если сигналы, формируемые на выходах всех корреляторов, одинаковы или незначительно отличаются, то решение об азимуте на объект не принимается, а селектор максимального сигнала 9 и классификатор 10 в работе не участвуют. Это соответствует ситуации, когда в зоне обнаружения отсутствует объект или присутствует рассредоточенная в пространстве помеха. The operation of the device is as follows (figure 2). In the initial state, seismic signals are received by two geophones spaced apart in space. Seismic signals arrive at two processing channels. The first channel, including cascades of pre-processing and one
В случае появления объекта в зоне обнаружения на выходах корреляторов сигналы будут не одинаковы. Решающее устройство 8 по критерию максимума взаимной корреляционной функции на выходах корреляторов принимается решение об азимуте на обнаруженный объект. Решающее устройство 8 определяет коррелятор с максимальным выходным сигналом, формирует команду для селектора максимального сигнала 9 о подключении выхода перемножителя 4 этого коррелятора к классификатору 10. Классификатор 10 принимает решение о предполагаемом классе обнаруженного объекта. Переключение выходов корреляторов селектором максимального сигнала 9 означает управление диаграммой направленности пеленгатора. В случае наличия нескольких объектов на охраняемом рубеже могут наблюдаться максимумы на выходах нескольких корреляторов. Поочередная коммутация селектором максимального сигнала 9 выходов корреляторов к классификатору 8 позволяет последовательно классифицировать обнаруженные объекты. Возможен подсчет числа объектов на охраняемом рубеже в том случае, если объекты находятся друг от друга на таком расстоянии, которое позволяет их фиксировать раздельно, т.е. в случае узкой диаграммы направленности, при которой система сейсмодатчиков обладает разрешением по азимуту. If an object appears in the detection zone at the outputs of the correlators, the signals will not be the same. The
Предлагаемый сейсмический корреляционный пеленгатор объектов позволяет повысить информативность сейсмических средств обнаружения за счет возможности определения азимута на объекты, подсчета количества объектов и их раздельной классификации. Используемый метод пространственной селекции повышает помехоустойчивость средства обнаружения. The proposed seismic correlation direction finder of objects allows to increase the information content of seismic detection tools due to the possibility of determining the azimuth of objects, counting the number of objects and their separate classification. The spatial selection method used increases the noise immunity of the detection means.
Источники информации
1. Радиоэлектронные системы: основы построения и теория. Справочник/ Ширман Я. Д. , Лосев Ю.И., Минервин Н.Н. и др./ Под ред. Я.Д. Ширмана - М.: ЗАО "МАКВИС", 1998. 828 с: ил., библ. 539 назв.Sources of information
1. Radio-electronic systems: the basics of construction and theory. Reference book / Shirman Ya. D., Losev Yu.I., Minervin N.N. et al. / Ed. POISON. Shirman - M .: ZAO MAKVIS, 1998. 828 s: ill., Bibl. 539 titles
2. SU 1832954 7 G 01 V 1/28, Шарамонов Е.Е., Соколов И.В., Матвеев В.С., Лисицин С.В. Устройство распознавания сейсмических сигналов. 2. SU 1832954 7 G 01
3. RU 2040807 6, G 08 B 13/00. Хорев Петр Федорович, Мащенко Владимир Алексеевич, Сироткин Константии Николаевич, Щитов Владимир Петрович, Лебедев Денис Михаилович. Сейсмическое устройство обнаружения и классификации объектов. 3. RU 2040807 6, G 08 B 13/00. Horev Petr Fedorovich, Mashchenko Vladimir Alekseevich, Sirotkin Konstantin Nikolaevich, Shchitov Vladimir Petrovich, Lebedev Denis Mikhailovich. Seismic device for the detection and classification of objects.
4. Гурвич И.И., Боганник Г.Н. Сейсмическая разведка: Учебник для вузов. -3-е изд., перераб. - М.: Недра, 1980. - 551 с. 4. Gurvich I.I., Bogannik G.N. Seismic Intelligence: A Textbook for High Schools. 3rd ed., Revised. - M .: Nedra, 1980 .-- 551 p.
5. Биншток В.Б. Измерение угловых координат и пассивная радиолокация -М. : ВЗЭИС, 1967.-104 с. 5. Binshtok VB Measurement of angular coordinates and passive radar -M. : VZEIS, 1967.-104 p.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2001107046/09A RU2204849C2 (en) | 2001-03-19 | 2001-03-19 | Seismic correlative object bearing finder |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2001107046/09A RU2204849C2 (en) | 2001-03-19 | 2001-03-19 | Seismic correlative object bearing finder |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2204849C2 true RU2204849C2 (en) | 2003-05-20 |
RU2001107046A RU2001107046A (en) | 2003-05-27 |
Family
ID=20247204
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2001107046/09A RU2204849C2 (en) | 2001-03-19 | 2001-03-19 | Seismic correlative object bearing finder |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2204849C2 (en) |
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2012169925A1 (en) * | 2011-06-09 | 2012-12-13 | Bagratashvili Nodari Viktorovich | Method for identifying a seismic event and a seismic detector for implementing same |
RU2471199C1 (en) * | 2011-06-27 | 2012-12-27 | Открытое акционерное общество "Конструкторское бюро по радиоконтролю систем управления, навигации и связи" (ОАО "КБ "Связь") | Method for passive detection of mobile objects |
RU2471200C1 (en) * | 2011-06-27 | 2012-12-27 | Открытое акционерное общество "Конструкторское бюро по радиоконтролю систем управления, навигации и связи" (ОАО "КБ "Связь") | Method for passive detection and spatial localisation of mobile objects |
RU2536087C1 (en) * | 2013-07-11 | 2014-12-20 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Пензенский государственный университет" (ФГБОУ ВПО "Пензенский государственный университет") | Seismic locator of ground-based object |
RU2650703C1 (en) * | 2017-01-09 | 2018-04-17 | Федеральное государственное унитарное предприятие федеральный научно-производственный центр "Производственное объединение "Старт" им. М.В. Проценко" (ФГУП ФНПЦ ПО "Старт" им. М.В. Проценко") | Seismic detection network with possibility of direction-finding of ground objects |
-
2001
- 2001-03-19 RU RU2001107046/09A patent/RU2204849C2/en not_active IP Right Cessation
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
ШИРМАН Я.Д. и др. Радиоэлектронные системы: основы построения и теория. Справочник. - М.: ЗАО "МАКВИС", 1998, с. 565. * |
Cited By (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2012169925A1 (en) * | 2011-06-09 | 2012-12-13 | Bagratashvili Nodari Viktorovich | Method for identifying a seismic event and a seismic detector for implementing same |
RU2475779C1 (en) * | 2011-06-09 | 2013-02-20 | Нодари Викторович Баграташвили | Method of identifying seismic event and seismic detector for realising said method |
US9523779B2 (en) | 2011-06-09 | 2016-12-20 | Angrymole Technologies Ltd. | Method for identifying a seismic event and a seismic detector for implementing same |
RU2471199C1 (en) * | 2011-06-27 | 2012-12-27 | Открытое акционерное общество "Конструкторское бюро по радиоконтролю систем управления, навигации и связи" (ОАО "КБ "Связь") | Method for passive detection of mobile objects |
RU2471200C1 (en) * | 2011-06-27 | 2012-12-27 | Открытое акционерное общество "Конструкторское бюро по радиоконтролю систем управления, навигации и связи" (ОАО "КБ "Связь") | Method for passive detection and spatial localisation of mobile objects |
RU2536087C1 (en) * | 2013-07-11 | 2014-12-20 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Пензенский государственный университет" (ФГБОУ ВПО "Пензенский государственный университет") | Seismic locator of ground-based object |
RU2650703C1 (en) * | 2017-01-09 | 2018-04-17 | Федеральное государственное унитарное предприятие федеральный научно-производственный центр "Производственное объединение "Старт" им. М.В. Проценко" (ФГУП ФНПЦ ПО "Старт" им. М.В. Проценко") | Seismic detection network with possibility of direction-finding of ground objects |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CA1157934A (en) | Determination of far fields signatures, for instance of seismic sources | |
Schloemann et al. | Vibration event localization in an instrumented building | |
US11435469B2 (en) | Moving object detection system and method | |
US7190635B1 (en) | System and method for multi-beam laser vibrometry triangulation mapping of underground acoustic sources | |
Jiang et al. | Optimal path planning and sensor placement for mobile target detection | |
RU2204849C2 (en) | Seismic correlative object bearing finder | |
US9523779B2 (en) | Method for identifying a seismic event and a seismic detector for implementing same | |
RU2626380C1 (en) | Selection system of moving targets with measurement of range, radial velocity and direction of motion | |
RU2442190C1 (en) | Seismic device for finding position of objects | |
Gong et al. | Simultaneous localization of multiple broadband non-impulsive acoustic sources in an ocean waveguide using the array invariant | |
RU2536087C1 (en) | Seismic locator of ground-based object | |
Moura et al. | Passive systems theory with narrow-band and linear constraints: Part I-Spatial diversity | |
Saqib et al. | A framework for spatial map generation using acoustic echoes for robotic platforms | |
RU2298805C2 (en) | Mode of definition of the coordinates of a radiation source (variants) and a radar station for its realization | |
RU2273867C1 (en) | Seismic arrangement for determination of objects' coordinates | |
RU2248015C1 (en) | Adaptive seismic correlation object direction finder | |
Urazghildiiev et al. | Maximum likelihood estimators and Cramér–Rao bound for estimating azimuth and elevation angles using compact arrays | |
RU2545068C1 (en) | Measurement method of changes of heading angle of movement of source of sounding signals | |
RU2538105C2 (en) | Method of determining coordinates of targets and system therefor | |
Cheng et al. | An automated method for developing a catalog of small earthquakes using data of a dense seismic array and nearby stations | |
Ku et al. | Tracking a human walker with a fiber optic distributed acoustic sensor | |
RU2410751C1 (en) | Apparatus for adaptive seismic direction finding of objects | |
JP7306030B2 (en) | Target motion estimation device and target motion estimation method | |
Huang et al. | A particle filter track-before-detect algorithm for multi-radar system | |
US20030223311A1 (en) | Multi-static, opportune-source-exploiting, passive sonar processing |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20110320 |