RU2273867C1 - Seismic arrangement for determination of objects' coordinates - Google Patents
Seismic arrangement for determination of objects' coordinates Download PDFInfo
- Publication number
- RU2273867C1 RU2273867C1 RU2004131048/28A RU2004131048A RU2273867C1 RU 2273867 C1 RU2273867 C1 RU 2273867C1 RU 2004131048/28 A RU2004131048/28 A RU 2004131048/28A RU 2004131048 A RU2004131048 A RU 2004131048A RU 2273867 C1 RU2273867 C1 RU 2273867C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- seismic
- coordinates
- delay
- signal
- objects
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Measurement Of Velocity Or Position Using Acoustic Or Ultrasonic Waves (AREA)
- Geophysics And Detection Of Objects (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к техническим средствам охраны и может быть использовано для определения координат обнаруженного объекта 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 coordinates of the detected object and its classification when protecting extended sections of the terrain, territories and approaches to the 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 сейсмический корреляционный пеленгатор объектов [2], предназначенный для определения азимута на обнаруженный объект и его классификации по сейсмическому каналуKnown 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 a seismic correlation direction finder of objects [2], designed to determine the azimuth to the detected object and its classification by seismic channel
Наиболее близким к предлагаемому является сейсмический корреляционный пеленгатор объектов (Фиг.1) [2], реализованный на принципе многоканального корреляционного измерителя разности временных запаздываний [1]. В каждом из его каналов ведется взаимокорреляционная обработка, рассчитанная на определенное значение задержки сигнала.Closest to the proposed is a seismic correlation direction finder of objects (Figure 1) [2], implemented on the principle of a multi-channel correlation meter for the difference in time delay [1]. In each of its channels, inter-correlation processing is carried out, calculated for a certain value of the signal delay.
Структурная схема сейсмического корреляционного пеленгатора объектов включает линию задержки канала первого сигнала у1(t), линию задержки с отводами канала второго сигнала у2(t), корреляторы X1, Х2, ...Xn, решающее устройство, селектор максимального сигнала, классификатор. По двум каналам поступают сигналы у1(t) и у2(t), сформированные одинаковыми, разнесенными в пространстве, чувствительными элементами. Характер сигналов определяется классом обнаруженного объекта. Первый сигнал считается опорным и поступает на первые входы 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, т.е. выполняется условие компенсации разности хода волны. Время задержки сигнала находится в зависимости от направления на объект и, следовательно, позволяет оценить азимут на объект.The structural diagram of the seismic correlation direction finder of objects includes a delay line of the channel of the first signal at 1 (t), a delay line with taps of the channel of the second signal at 2 (t), correlators X1, X2, ... Xn, a resolver, a maximum signal selector, and a classifier. Two channels receive signals at 1 (t) and at 2 (t), formed by the same, spaced apart, sensitive elements. The nature of the signals is determined by the class of the detected object. The first signal is considered to be the reference signal and is supplied to the first inputs 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 wave front entering one geophones relative to the other geophones, i.e. the compensation condition for the difference in the wave travel is fulfilled. The delay time of the signal depends on the direction to the object and, therefore, allows you to estimate the azimuth to the object.
Недостатком данного устройства является наличие зеркального мнимого азимута на объект относительно оси, на которой расположены сейсмоприемники, а также невозможность получения дополнительной информации о координатах объекта, его траектории движения и скорости.The disadvantage of this device is the presence of a imaginary imaginary azimuth to the object relative to the axis on which the geophones are located, as well as the inability to obtain additional information about the coordinates of the object, its trajectory and speed.
Предлагаемое устройство обеспечивает повышение информативности сейсмических средств обнаружения за счет устранения зеркального мнимого азимута, определения текущих координат обнаруженного объекта, а следовательно определения траектории движения и средней скорости объекта.The proposed device provides an increase in the information content of seismic detection tools by eliminating the imaginary imaginary azimuth, determining the current coordinates of the detected object, and therefore determining the trajectory and average speed of the object.
Для этого в сейсмический корреляционный пеленгатор объектов внесена еще одна группа из двух сейсмоприемников СП2-1, СП2-2 с идентичным блоком корреляционной обработки (Фиг.2), работающая независимо от первой группы сейсмоприемников СП1-1, СП1-2.For this, another group of two seismic detectors SP2-1, SP2-2 with an identical correlation processing unit (Figure 2), operating independently of the first group of seismic detectors SP1-1, SP1-2, is added to the seismic correlation direction finder of the objects.
Сейсмические волны принимаются четырьмя разнесенными в пространстве на некоторое расстояние L между собой сейсмоприемниками с усилителями, образуя квадрат или прямоугольник (Фиг.3), где L - сейсмическая база приема сейсмоколебаний, D - расстояние между параллельными осями ОХ и O1X1, на которых находятся соответственно группа сейсмоприемников СП1-1, СП1-2 и группа сейсмоприемников СП2-1, СП2-2. Сейсмоприемники и усилители - идентичны.Seismic waves are received by four seismic receivers with amplifiers, spaced a certain distance L between each other, forming a square or rectangle (Figure 3), where L is the seismic base for receiving seismic oscillations, D is the distance between the parallel axes OX and O 1 X 1 , on which there are, respectively, the group of geophones SP1-1, SP1-2 and the group of geophones SP2-1, SP2-2. 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 [3], 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 [3], therefore, it is possible to calculate the delay time of the arrival of the wave.
Так как сигнал во всех каналах одинаков, а микросейсмы и некоторые виды помех (шум дождя, шелест травы, ...) в каналах независимы, в каждом канале будут присутствовать колебания вида у1(t), у2(t), у3(t) и у4(t):Since the signal in all channels is the same, and microseisms and some types of interference (rain noise, grass rustling ...) in the channels are independent, in each channel there will be oscillations of the form 1 (t), 2 (t), 3 (t) and 4 (t):
где у1(t), у2(t), у3(t)и у4(t) - входные колебания в первом, втором, третьем и четвертом каналах, представляющие собой аддитивную смесь сигнала S(t) и шума n1(t), n2(t), n3(t) и n4(t) в каждом канале соответственно.where y 1 (t), y 2 (t), y 3 (t) and y 4 (t) are the input oscillations in the first, second, third and fourth channels, which are an additive mixture of the signal S (t) and noise n 1 (t), n 2 (t), n 3 (t) and n 4 (t) in each channel, respectively.
В корреляторах сигналы попарно перемножаются n1(t) с n2(t), n3(t) с n4(t), причем сигналы помех взаимно подавляются.In the correlators, the signals are multiplied in pairs n 1 (t) with n 2 (t), n 3 (t) with n 4 (t), 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 на объект.The implementation of the cross-correlation function of signals from one source in two independent channels takes maximum values in 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 to 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: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:
где L - сейсмическая база;where L is the seismic base;
U - скорость распространения сейсмических волн.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.
Сейсмическая база L и расстояние D между параллельными осями ОХ и O1X1 выбираются исходя из требований, предъявляемых к устройству определения координат.The seismic base L and the distance D between the parallel axes OX and O 1 X 1 are selected based on the requirements for the coordinate determination device.
Взаимная корреляционная функция сигнала от объекта обнаружения, принятого двумя идентичными каналами, 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, formed by the correlator (Figure 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 correlator signal multipliers, there will be signals obtained as a result of multiplying the input signals. The signal raised to the second degree will be observed at the output of that 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 bearings, which allows further classification according to some characteristic (frequency band, behavior of the signal function, ...).
Работа устройства реализуется следующим образом (Фиг.2, 3). На первый блок корреляционной обработки 8 поступают сейсмосигналы с сейсмоприемников СП1-1, СП1-2. В исходном состоянии производится прием сейсмических сигналов двумя разнесенными в пространстве сейсмоприемниками СП1-1, СП1-2. 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 (3, 6, 7 - корреляторы первого, второго и n-го каналов). Сигналы на выходах всех корреляторов сравниваются решающим устройством 11. 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 implemented as follows (Fig.2, 3). The first block of
В случае появления объекта в зоне обнаружения на выходах корреляторов сигналы будут не одинаковы. Решающее устройство 11 по критерию максимума взаимной корреляционной функции на выходах корреляторов принимается решение об азимуте на обнаруженный объект в системе координат XOY (угол α) (Фиг.3). Решающее устройство 11 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.If an object appears in the detection zone at the outputs of the correlators, the signals will not be the same. The
Переключение выходов корреляторов селектором максимального сигнала 9 означает управление диаграммой направленности пеленгатора. В случае наличия нескольких объектов на охраняемом рубеже наблюдаются максимумы на выходах нескольких корреляторов. Поочередная коммутация селектором максимального сигнала 9 выходов корреляторов к классификатору 10 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.Switching the correlator outputs by the
Аналогично работает второй блок корреляционной обработки 12, на который приходят сейсмические сигналы с сейсмоприемников СП2-1, СП2-2 с той лишь разницей, что решающее устройство 13 определяет азимут на обнаруженный объект (угол β) в своей, вспомогательной, системе координат X1O1Y, смещенной вниз по оси Y на расстояние D (Фиг.3).The second block of
Определив углы α и β, по правилам геометрии сложения и вычитания углов, вычисляются все углы треугольника ΔOAO1. Угол φ=180°-α-β (Фиг.3), так как сумма углов в треугольнике равна 180 градусам. При известных углах треугольника и фиксированном расстоянии D (задается при установке сейсмоприемников в грунт), по теореме синусов определяется расстояние ОА:Having determined the angles α and β, according to the rules of geometry of addition and subtraction of angles, all angles of the triangle ΔOAO 1 are calculated. The angle φ = 180 ° -α-β (Figure 3), since the sum of the angles in the triangle is 180 degrees. For known angles of the triangle and a fixed distance D (set when installing the geophones in the ground), the OA distance is determined by the sine theorem:
где знак при β определяется в зависимости от того, в каком полупространстве относительно оси Х обнаруженный объект находится.where the sign for β is determined depending on which half-space relative to the X axis the detected object is located.
Эту операцию выполняет вычислительное устройство 14, которое вычисляет текущие полярные координаты обнаруженного объекта (ОА, β). По совокупности текущих координат во времени определяется траектория и средняя скорость движения объекта:This operation is performed by
где Δr1, Δr2, ..., Δrn - отрезки расстояний, пройденные объектом;where Δr 1 , Δr 2 , ..., Δr n are the distance segments traveled by the object;
Δt1, Δt2, ..., Δtn - отрезки времени, соответствующие отрезкам расстояний пройденных объектом.Δt 1 , Δt 2 , ..., Δt n - time intervals corresponding to the distance segments traveled by the object.
Предлагаемое сейсмическое устройство определения координат объектов позволяет повысить информативность сейсмических средств обнаружения за счет исключения зеркального мнимого азимута, а также возможности определения координат с сектором обзора 360 градусов, скорости и траектории движения объекта, подсчета количества объектов и их раздельной классификации.The proposed seismic device for determining the coordinates of objects allows you to increase the information content of seismic detection tools by eliminating the imaginary imaginary azimuth, as well as the ability to determine coordinates with a 360-degree field of view, speed and trajectory of the object, counting the number of objects and their separate classification.
Источники информацииInformation sources
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.1. Radio-electronic systems: the basics of construction and theory. Reference book / Shirman Y.D. Losev Yu.I., Minervin N.N., et al. / Ed. Y.D. Shirman - M .: ZAO MAKVIS, 1998. - 828 p.
2. RU №2204849, Москва, ВНИИГПЭ, 2003. - Бюл. №14 от 20.05.2003 - 16 с. Крюков И.Н., Иванов В.А., Дюгованец А.П. Сейсмический корреляционный пеленгатор объектов.2. RU No. 2204849, Moscow, VNIIGPE, 2003. - Bull. No.14 of 05.20.2003 - 16 s. Kryukov I.N., Ivanov V.A., Dyugovanets A.P. Seismic correlation direction finder of objects.
3. Гурвич И.И. Боганник Г.Н. Сейсмическая разведка: Учебник для вузов. - 3-е изд., перераб. - М.: Недра, 1980. - 551 с.3. Gurvich I.I. Bogannik G.N. Seismic Intelligence: A Textbook for High Schools. - 3rd ed., Revised. - M .: Nedra, 1980 .-- 551 p.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2004131048/28A RU2273867C1 (en) | 2004-10-25 | 2004-10-25 | Seismic arrangement for determination of objects' coordinates |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2004131048/28A RU2273867C1 (en) | 2004-10-25 | 2004-10-25 | Seismic arrangement for determination of objects' coordinates |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2004131048A RU2004131048A (en) | 2006-04-10 |
RU2273867C1 true RU2273867C1 (en) | 2006-04-10 |
Family
ID=36458524
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2004131048/28A RU2273867C1 (en) | 2004-10-25 | 2004-10-25 | Seismic arrangement for determination of objects' coordinates |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2273867C1 (en) |
Cited By (1)
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 |
-
2004
- 2004-10-25 RU RU2004131048/28A patent/RU2273867C1/en not_active IP Right Cessation
Cited By (4)
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 |
US20140092711A1 (en) * | 2011-06-09 | 2014-04-03 | Angrymole Technologies Ltd. | Method for identifying a seismic event and a seismic detector for implementing same |
US9523779B2 (en) * | 2011-06-09 | 2016-12-20 | Angrymole Technologies Ltd. | Method for identifying a seismic event and a seismic detector for implementing same |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2004131048A (en) | 2006-04-10 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Zhang et al. | Track segment association for GMTI tracks of evasive move-stop-move maneuvering targets | |
US10871548B2 (en) | Systems and methods for transient acoustic event detection, classification, and localization | |
US8325563B2 (en) | Systems and methods of locating weapon fire incidents using measurements/data from acoustic, optical, seismic, and/or other sensors | |
US7515506B2 (en) | Determination of time-difference of arrival and angle of arrival | |
Schloemann et al. | Vibration event localization in an instrumented building | |
US11435469B2 (en) | Moving object detection system and method | |
Sun et al. | High-rate underwater acoustic localization based on the decision tree | |
US7190635B1 (en) | System and method for multi-beam laser vibrometry triangulation mapping of underground acoustic sources | |
Chen et al. | Multitarget detection and tracking for through-the-wall radars | |
RU2442190C1 (en) | Seismic device for finding position of objects | |
Shertukde et al. | Detection and estimation for multiple targets with two omnidirectional sensors in the presence of false measurements | |
RU2204849C2 (en) | Seismic correlative object bearing finder | |
Spencer | The two-dimensional source location problem for time differences of arrival at minimal element monitoring arrays | |
RU2273867C1 (en) | Seismic arrangement for determination of objects' coordinates | |
RU2536087C1 (en) | Seismic locator of ground-based object | |
CN105388470A (en) | Method for estimating target motion parameter | |
Chen et al. | On locating low altitude moving targets using a planar acoustic sensor array | |
Huang et al. | A particle filter track-before-detect algorithm for multi-radar system | |
RU2545068C1 (en) | Measurement method of changes of heading angle of movement of source of sounding signals | |
RU2248015C1 (en) | Adaptive seismic correlation object direction finder | |
Thong-un et al. | Improvement in airborne position measurements based on an ultrasonic linear-period-modulated wave by 1-bit signal processing | |
JP7306030B2 (en) | Target motion estimation device and target motion estimation method | |
Karatas et al. | Performance evaluation of mobile multistatic search operations via simulation | |
US6841766B2 (en) | Apparatus and method for detecting the location, intensity and initiation time of an energy pulse | |
Akman | Multi shooter localization with acoustic sensors |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20141026 |