RU2472183C1 - Method of searching for and identifying submarine vessels - Google Patents

Method of searching for and identifying submarine vessels Download PDF

Info

Publication number
RU2472183C1
RU2472183C1 RU2011134219/28A RU2011134219A RU2472183C1 RU 2472183 C1 RU2472183 C1 RU 2472183C1 RU 2011134219/28 A RU2011134219/28 A RU 2011134219/28A RU 2011134219 A RU2011134219 A RU 2011134219A RU 2472183 C1 RU2472183 C1 RU 2472183C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
magnetic
submarine
search
searching
carrier
Prior art date
Application number
RU2011134219/28A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Георгий Владимирович Анцев
Владимир Витальевич Аверкиев
Юрий Михайлович Петухов
Original Assignee
Открытое акционерное общество "Научно-производственное предприятие "Радар ммс"
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 Открытое акционерное общество "Научно-производственное предприятие "Радар ммс" filed Critical Открытое акционерное общество "Научно-производственное предприятие "Радар ммс"
Priority to RU2011134219/28A priority Critical patent/RU2472183C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2472183C1 publication Critical patent/RU2472183C1/en

Links

Images

Landscapes

  • Geophysics And Detection Of Objects (AREA)

Abstract

FIELD: physics.
SUBSTANCE: invention can be used when searching for and identifying submarine vessels using on-board magnetic measurement equipment, particularly scalar magnetometers, mounted on a mobile carrier. Disclosed is a method of searching for and identifying submarine vessels, according to which in the search areas, where the angle J of magnetic inclination of the induction vector of the geomagnetic field satisfies the condition |J|<20°, examination of a given search area is carried out by boards corresponding to magnetic headings w=90° and 270°, and in search areas, where |J|>20°, examination is carried out with boards corresponding to magnetic headings w=0° and 180°.
EFFECT: high probability of correct detection and corresponding low probability of missing a target by selecting headings of the carrier which enable to maximise statistics of magnetometric detection in a given search area of the submarine vessel.
2 dwg

Description

Изобретение относится к области магниторазведки и может быть использовано при поиске и обнаружении подводных лодок (ПЛ) при помощи установленных на подвижном носителе бортовых средств магнитных измерений, в частности скалярных магнитометров.The invention relates to the field of magnetic exploration and can be used in the search and detection of submarines (PL) using mounted on a mobile carrier on-board magnetic measurements, in particular scalar magnetometers.

В существующих авиационных поисковых магнитометрических системах применяются алгоритмы обнаружения ПЛ, основанные на том положении, что в поисковом режиме магнитометр совершает прямолинейное движение [Семевский Р.Б., Аверкиев В.В., Яроцкий В.А. Специальная магнитометрия. СПб.: «Наука», 2002, гл.3].Existing aeronautical search magnetometric systems employ submarine detection algorithms based on the position that the magnetometer performs a rectilinear motion in the search mode [Semevsky RB, Averkiev VV, Yarotsky VA Special magnetometry. St. Petersburg: "Science", 2002, Ch. 3].

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому является способ поиска и обнаружения ПЛ при помощи бортовых магнитометрических средств, установленных на авиационном носителе [Яроцкий В.А. Методы обнаружения и определения местоположения объектов по их постоянному магнитному полю // Зарубежная радиоэлектроника, №3, стр.48, 1984], принятый в качестве прототипа. Этот способ включает обследование назначенного района поиска ПЛ прямолинейными параллельными галсами при помощи скалярного магнитометра, установленного на подвижном носителе. При этом никакой увязки курса движения носителя с районом поиска ПЛ не предусматривается. Понятие «обследование назначенного района поиска прямолинейными галсами при помощи СМ, установленного на подвижном носителе» означает:Closest to the technical nature of the claimed is a method for searching and detecting submarines using on-board magnetometric means installed on an aircraft carrier [V. Yarotsky. Methods for detecting and determining the location of objects by their constant magnetic field // Foreign Radio Electronics, No. 3, p. 48, 1984], adopted as a prototype. This method includes examining the designated submarine search area with rectilinear parallel tacks using a scalar magnetometer mounted on a movable medium. At the same time, no linkage between the course of movement of the carrier and the search region of the submarine is provided. The term “inspection of the designated search area by straight lines with the help of SM installed on a mobile carrier” means:

- движение носителя прямолинейными параллельными галсами до полного покрытия района поиска;- the movement of the carrier in straight parallel tacks until the search area is completely covered;

- обработку текущих показаний СМ по вышеупомянутым алгоритмам с целью обнаружения в них составляющей, индуцированной ПЛ.- processing of current SM readings according to the aforementioned algorithms in order to detect a component induced by submarines in them.

Недостатком указанного способа является уменьшение вероятности правильного обнаружения и соответствующее увеличение вероятности пропуска цели при поиске ПЛ в высоких широтах, если курсы движения носителя не согласованы с физическими параметрами, которыми характеризуется район поиска.The disadvantage of this method is the decrease in the probability of correct detection and a corresponding increase in the probability of missing the target when searching for submarines at high latitudes, if the carrier movement rates are not consistent with the physical parameters that characterize the search area.

Задачей настоящего изобретения является повышение вероятности правильного обнаружения ПЛ и соответствующее уменьшение вероятности пропуска цели за счет выбора таких курсов движения носителя, которые позволяют максимизировать статистику магнитометрического обнаружения в назначенном районе поиска ПЛ.The objective of the present invention is to increase the likelihood of correct detection of submarines and a corresponding reduction in the probability of missing a target by choosing such media paths that allow you to maximize the statistics of magnetometric detection in a designated area of search for submarines.

Это достигается тем, что в предлагаемом способе поиска и обнаружения ПЛ, включающем обследование назначенного района поиска параллельными прямолинейными галсами при помощи скалярного магнитометра, установленного на подвижном носителе, в отличие от прототипа, в тех районах поиска, где угол J магнитного наклонения вектора индукции геомагнитного поля удовлетворяет условию |J|<20°, обследование назначенного района поиска производится галсами, соответствующими магнитным курсам w=90° и 270°, а в районах поиска, где |J|>20°, обследование производится галсами, соответствующими магнитным курсам w=0° и 180°.This is achieved by the fact that in the proposed method for searching and detecting submarines, which includes examining the designated search region with parallel rectilinear tacks using a scalar magnetometer mounted on a mobile carrier, in contrast to the prototype, in those search areas where the angle of magnetic inclination of the geomagnetic field induction vector J satisfies the condition | J | <20 °, the survey of the designated search area is carried out with tacks corresponding to magnetic courses w = 90 ° and 270 °, and in the search areas where | J |> 20 °, the survey is carried out tacks corresponding magnetic courses w = 0 ° and 180 °.

Представим обоснование предлагаемого способа поиска и обнаружения ПЛ. Оно основано на нахождении и анализе зависимости статистики магнитометрического обнаружения от физических параметров, характеризующих район поиска и схему движения носителя.Imagine the rationale for the proposed method of search and detection of submarines. It is based on finding and analyzing the dependence of magnetometric detection statistics on the physical parameters characterizing the search area and the carrier motion pattern.

Район поиска ПЛ характеризуем углом магнитного наклонения вектора индукции геомагнитного поля J, в качестве параметра движения носителя принят его магнитный курс w. В качестве достаточной статистики магнитометрического обнаружения принята энергия Е составляющей магнитометрического сигнала, которую индуцирует в скалярном магнитометре магнитное поле ПЛ [Семевский Р.Б., Аверкиев В.В., Яроцкий В.А. Специальная магнитометрия. СПб.: «Наука», 2002, стр.92-93].The search region for the submarine is characterized by the angle of magnetic inclination of the geomagnetic field induction vector J, its magnetic course w is taken as a parameter of the carrier motion. As sufficient statistics of magnetometric detection, the energy E of the component of the magnetometric signal is accepted, which is induced in the scalar magnetometer by the magnetic field of the submarine [Semevsky RB, Averkiev VV, Yarotsky VA Special magnetometry. St. Petersburg: "Science", 2002, pp. 92-93].

Для преодоления априорной неопределенности статистики относительно курса ПЛ в качестве оценки последней принята энергия

Figure 00000001
, усредненная по этому параметру:To overcome the a priori uncertainty of statistics regarding the course of the submarine, energy
Figure 00000001
averaged over this parameter:

Figure 00000002
Figure 00000002

где µ0 - магнитная постоянная, М - величина магнитного момента ПЛ, D - величина наклонной траверзной дальности до ПЛ, V - скорость движения носителя (скалярного магнитометра),

Figure 00000003
- безразмерная энергия, отражающая статистическую зависимость энергии
Figure 00000004
от магнитного наклонения района поиска J и магнитного курса носителя w. Угловыми скобками обозначена процедура усреднения.where μ 0 is the magnetic constant, M is the magnitude of the magnetic moment of the submarine, D is the value of the inclined traverse distance to the submarine, V is the velocity of the carrier (scalar magnetometer),
Figure 00000003
- dimensionless energy, reflecting the statistical dependence of energy
Figure 00000004
from the magnetic inclination of the search region J and the magnetic course of the carrier w. The angle brackets indicate the averaging procedure.

На фиг.1 представлены графики зависимости безразмерной энергии

Figure 00000005
от угла магнитного наклонения J на магнитных курсах носителя w=0, 90°. Усреднение выполнено по априорно неизвестному курсу ПЛ в предположении равномерного распределения последнего в диапазоне 0÷360°.Figure 1 presents graphs of the dependence of dimensionless energy
Figure 00000005
from the angle of magnetic inclination J at the magnetic courses of the carrier w = 0, 90 °. Averaging was performed according to an a priori unknown submarine course assuming a uniform distribution of the latter in the range 0–360 °.

Для величины наклонной траверзной дальности принято значение D=700 м, вертикальное расстояние до ПЛ составляет Dz=200 м, боковое уклонение составляет

Figure 00000006
.The value of the inclined traverse range is assumed to be D = 700 m, the vertical distance to the submarine is D z = 200 m, the lateral deviation is
Figure 00000006
.

Для уяснения сущности предлагаемого технического решения рассмотрим, как соотносятся значения безразмерной энергии

Figure 00000007
на ортогональных магнитных курсах w=0, 90° в разных районах поиска ПЛ.To clarify the essence of the proposed technical solution, we consider how the values of dimensionless energy relate
Figure 00000007
on orthogonal magnetic courses w = 0, 90 ° in different areas of the search for submarines.

Из графиков, представленных на фиг.1, следует, что в районах поиска ПЛ, где 0<J<20°, поиск ПЛ на курсе w=90° статистически более эффективен, чем на курсе w=0, поскольку обеспечивает более высокое значение достаточной статистики магнитометра.From the graphs presented in figure 1, it follows that in areas of the search for submarines, where 0 <J <20 °, the search for submarines on the course w = 90 ° is statistically more effective than on the course w = 0, since it provides a higher value of sufficient magnetometer statistics.

В районах поиска ПЛ, где 20°<J<90°, ситуация существенно иная:In areas of search for submarines, where 20 ° <J <90 °, the situation is significantly different:

- при пролете носителя справа от ПЛ (Dy<0) значение энергии

Figure 00000005
на курсе w=90° больше, чем на курсе w=0;- when the carrier passes to the right of the submarine (D y <0), the energy value
Figure 00000005
on the course w = 90 ° more than on the course w = 0;

- при пролете носителя слева от ПЛ (Dy>0) значение энергии

Figure 00000005
на курсе w=90° меньше, чем на курсе w=0. В частности, при J=70° имеет место экстремально малое отношение этих энергий:- when the carrier passes to the left of the submarine (D y > 0), the energy value
Figure 00000005
on the course w = 90 ° less than on the course w = 0. In particular, at J = 70 ° there is an extremely small ratio of these energies:

Figure 00000008
Figure 00000008

Это приводит к тому, что в половине случаев первичного контакта с ПЛ (конкретно в тех случаях, которые соответствуют пролету носителя справа от ПЛ: Dy>0) поиск ПЛ на курсе w=0 статистически более эффективен, чем на курсе w=90°, поскольку обеспечивает более высокое значение достаточной статистики магнитометра.This leads to the fact that in half the cases of initial contact with the submarine (specifically in those cases that correspond to the carrier span to the right of the submarine: D y > 0), the search for the submarine on the course w = 0 is statistically more effective than on the course w = 90 ° since it provides a higher value of sufficient magnetometer statistics.

Покажем это на примере поиска ПЛ в районе поиска, который характеризуется углом магнитного наклонения J=70°. Пусть безразмерный порог обнаружения выбран равным h=0.5. Из фиг.1 имеем следующие неравенства:We show this by the example of a search for a submarine in the search region, which is characterized by a magnetic inclination angle J = 70 °. Let the dimensionless detection threshold be chosen equal to h = 0.5. From figure 1 we have the following inequalities:

Figure 00000009
Figure 00000009

Figure 00000010
Figure 00000010

Figure 00000011
Figure 00000011

Это означает, что при поиске ПЛ на курсе w=0 каждый пролет носителя магнитометра в окрестности ПЛ на дальности D обеспечит превышение статистикой магнитометра порога h, т.е. будет зафиксирован факт обнаружения.This means that when searching for a submarine on the course w = 0, each passage of the magnetometer carrier in the vicinity of the submarine at a distance D will ensure that the magnetometer statistics exceed the threshold h, i.e. the fact of detection will be recorded.

При поиске ПЛ на курсе w=90° факт обнаружения ПЛ на дальности D будет зафиксирован только при пролете носителя справа от нее; при пролете носителя слева от ПЛ будет иметь место пропуск цели. А поскольку вероятности пролета справа и слева одинаковы, то первичный контакт с каждой второй ПЛ (в среднем) будет сопровождаться пропуском цели.When searching for a submarine on a course w = 90 °, the fact of detecting a submarine at a range D will be recorded only when the carrier passes to the right of it; when the carrier passes to the left of the submarine, the target will miss. And since the probabilities of spans to the right and to the left are the same, the primary contact with every second submarine (on average) will be accompanied by a missed target.

Представленный анализ выполнен для случая поиска ПЛ в северном полушарии (0<J<90°). Легко показать, что аналогичные выводы имеют место при поиске ПЛ в южном полушарии. Также очевидно, что статистические характеристики обнаружения на курсе w=270° тождественны тем, что имеют место на курсе w=90°.The presented analysis was performed for the case of searching for submarines in the northern hemisphere (0 <J <90 °). It is easy to show that similar conclusions hold when searching for submarines in the southern hemisphere. It is also obvious that the statistical characteristics of detection on the course w = 270 ° are identical to those that occur on the course w = 90 °.

Для проверки представленных результатов было выполнено имитационное статистическое моделирование процесса поиска и обнаружения ПЛ при помощи авиационной поисковой магнитометрической системы, основным измерителем которой является скалярный магнитометр. Результаты моделирования представлены на фиг.2. Они полностью подтвердили представленные выводы.To verify the presented results, we performed simulation statistical modeling of the search and detection of submarines using an aircraft search magnetometric system, the main meter of which is a scalar magnetometer. The simulation results are presented in figure 2. They fully confirmed the conclusions presented.

Таким образом, предлагаемый способ поиска и обнаружения ПЛ, заключающийся в выборе определенных курсов движения носителя (скалярного магнитометра), увязанных с районом поиска ПЛ, обеспечивает, в отличие от прототипа, повышение вероятности обнаружения и соответствующее уменьшение вероятности пропуска цели.Thus, the proposed method of search and detection of submarines, which consists in the selection of certain courses of motion of the carrier (scalar magnetometer), linked to the search area of the submarine, provides, in contrast to the prototype, an increase in the probability of detection and a corresponding decrease in the probability of missed targets.

Claims (1)

Способ поиска и обнаружения подводных лодок, включающий обследование назначенного района поиска параллельными прямолинейными галсами при помощи скалярного магнитометра, установленного на подвижном носителе, отличающийся тем, что в тех районах поиска, где угол J магнитного наклонения вектора индукции геомагнитного поля удовлетворяет условию |J|<20°, обследование назначенного района поиска производится галсами, соответствующими магнитным курсам w=90° и 270°, а в районах поиска, где |J|>20°, обследование производится галсами, соответствующими магнитным курсам w=0° и 180°. A method for searching and detecting submarines, which includes examining the designated search region with parallel rectilinear tacks using a scalar magnetometer mounted on a movable carrier, characterized in that in those search areas where the angle of magnetic inclination of the geomagnetic field induction vector satisfies the condition | J | <20 °, the survey of the designated search area is carried out with tacks corresponding to magnetic courses w = 90 ° and 270 °, and in the search areas where | J |> 20 °, the survey is carried out with tacks corresponding to m agnetic courses w = 0 ° and 180 °.
RU2011134219/28A 2011-08-15 2011-08-15 Method of searching for and identifying submarine vessels RU2472183C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2011134219/28A RU2472183C1 (en) 2011-08-15 2011-08-15 Method of searching for and identifying submarine vessels

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2011134219/28A RU2472183C1 (en) 2011-08-15 2011-08-15 Method of searching for and identifying submarine vessels

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2472183C1 true RU2472183C1 (en) 2013-01-10

Family

ID=48806218

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2011134219/28A RU2472183C1 (en) 2011-08-15 2011-08-15 Method of searching for and identifying submarine vessels

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2472183C1 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2572085C1 (en) * 2014-09-19 2015-12-27 Российская Федерация, от имени которой выступает Министерство промышленности и торговли Method for search, detection and monitoring of location of mobile underwater technical objects in sea and ocean areas
RU2794698C1 (en) * 2022-04-13 2023-04-24 Российская Федерация, от имени которой выступает ФОНД ПЕРСПЕКТИВНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ Method for detecting electromagnetic geophysical disturbances from moving sources

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU152965A1 (en) *
GB1351912A (en) * 1971-06-16 1974-05-15 Commissariat Energie Atomique Method and device for determining the depth of a magnetic anomaly
RU1294135C (en) * 1985-07-29 1993-05-23 Научно-производственное объединение "Рудгеофизика" Method of measuring geomagnetic field
RU2206109C1 (en) * 2002-01-31 2003-06-10 Смирнов Борис Михайлович Facility determining induction of geomagnetic field from mobile object

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU152965A1 (en) *
GB1351912A (en) * 1971-06-16 1974-05-15 Commissariat Energie Atomique Method and device for determining the depth of a magnetic anomaly
RU1294135C (en) * 1985-07-29 1993-05-23 Научно-производственное объединение "Рудгеофизика" Method of measuring geomagnetic field
RU2206109C1 (en) * 2002-01-31 2003-06-10 Смирнов Борис Михайлович Facility determining induction of geomagnetic field from mobile object

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2572085C1 (en) * 2014-09-19 2015-12-27 Российская Федерация, от имени которой выступает Министерство промышленности и торговли Method for search, detection and monitoring of location of mobile underwater technical objects in sea and ocean areas
RU2797407C1 (en) * 2022-03-16 2023-06-05 Федеральное государственное бюджетное научное учреждение "Полярный геофизический институт" Differential way to search and detect submarines
RU2794698C1 (en) * 2022-04-13 2023-04-24 Российская Федерация, от имени которой выступает ФОНД ПЕРСПЕКТИВНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ Method for detecting electromagnetic geophysical disturbances from moving sources

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US20140012505A1 (en) Multi-component electromagnetic prospecting apparatus and method of use thereof
KR101203956B1 (en) Apparatus and method for analyzing the characteristic of magnetic source distributed on a naval ship, and the system
JP2009534644A (en) Metal object detection device
US9575205B2 (en) Uncertainty-based frequency-selected inversion of electromagnetic geophysical data
US7577544B2 (en) Method and system for improving target localization and characterization
Scott et al. Modeling the measured em induction response of targets as a sum of dipole terms each with a discrete relaxation frequency
Wiegert et al. Generalized magnetic gradient contraction based method for detection, localization and discrimination of underwater mines and unexploded ordnance
Zhao et al. Determining the electromagnetic polarizability tensors of metal objects during in-line scanning
RU2472183C1 (en) Method of searching for and identifying submarine vessels
Zhang et al. Detection of magnetic dipole target signals by using convolution neural network
Smith et al. Resolution depths for some transmitter-receiver configurations
Gurbuz et al. Location estimation using a broadband electromagnetic induction array
US10878142B2 (en) Bipole source modeling
Al-Qubaa et al. Electromagnetic imaging system for weapon detection and classification
Ji et al. Technique of anti-multi-range-false-target jamming for radar network based on double discrimination
AU2015249137A1 (en) Multi-Component Electromagnetic Prospecting Apparatus and Method of Use Thereof
Gasperikova et al. Berkeley Uxo Discriminator (Bud)
Engelmark et al. Application of synthetic aperture concepts to Towed Streamer EM data.
Yvinec et al. Detection and classification of underwater targets by magnetic gradiometry
CN110531429A (en) A kind of time-domain electromagnetic data object inversion method based on supervision descent method
Butt et al. Efficient removal of noise and interference in multichannel quadrupole resonance
Desmarais et al. The Total Component (or vector magnitude) and the Energy Envelope as tools to interpret airborne electromagnetic data: A comparative study
RU2013135688A (en) METHOD FOR DETERMINING THE SPATIAL POSITION OF AN UNDERWATER PIPELINE BY THE MAGNETOMETRIC METHOD
Shubitidze et al. The Crank-Nicolson FDTD Method in Cylindrical Coordinates and Its Application to Underwater UXO Detection and Classification Problems
RU2461850C2 (en) Method of calibrating device for ground-based electromagnetic inductive frequency sounding