RU2474836C1 - Hydroacoustic system for measuring azimuthal angle to sound source in shallow sea - Google Patents
Hydroacoustic system for measuring azimuthal angle to sound source in shallow sea Download PDFInfo
- Publication number
- RU2474836C1 RU2474836C1 RU2011130315/07A RU2011130315A RU2474836C1 RU 2474836 C1 RU2474836 C1 RU 2474836C1 RU 2011130315/07 A RU2011130315/07 A RU 2011130315/07A RU 2011130315 A RU2011130315 A RU 2011130315A RU 2474836 C1 RU2474836 C1 RU 2474836C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- calculating
- unit
- cross
- sound source
- input
- Prior art date
Links
Images
Abstract
Description
Изобретение относится к гидроакустике и может быть использовано для измерения пеленга на источник звуковых волн в мелком море в пассивном режиме с помощью акустических приемников, установленных на морском дне, координаты которых и угловое положение считаются известными.The invention relates to hydroacoustics and can be used to measure the bearing on the source of sound waves in the shallow sea in passive mode using acoustic receivers installed on the seabed, the coordinates of which and the angular position are considered known.
Известно устройство (Щуров В.А. Векторная акустика океана. Владивосток: Дальнаука, 2003. С.31) для измерения азимутального угла на источник звука в мелком море в пассивном режиме, содержащее установленные на дне приемник звукового давления и трехкомпонентный приемник вектора колебательной скорости, которые в совокупности образуют акустический комбинированный приемник, а также датчики углового положения локальной системы координат, связанной с акустическим приемником, относительно географической системы координат. В этом устройстве измеряются компоненты вектора интенсивности Ix, Iy в локальной ортогональной системе координат, связанной с акустическим комбинированным приемником, а направление на источник звука определяется по формулеA device is known (Shchurov V.A. Vector ocean acoustics. Vladivostok: Dalnauka, 2003. P.31) for measuring the azimuthal angle to a sound source in a shallow sea in passive mode, containing a sound pressure receiver and a three-component receiver of the vibrational velocity vector which together form an acoustic combined receiver, as well as angular position sensors of the local coordinate system associated with the acoustic receiver, relative to the geographical coordinate system. In this device, the components of the intensity vector I x , I y are measured in a local orthogonal coordinate system associated with an acoustic combined receiver, and the direction to the sound source is determined by the formula
где φ - азимутальный угол в горизонтальной плоскости, отсчитываемый от оси Х локальной системы координат, связанной с акустическим комбинированным приемником. При необходимости результаты измерений углового положения источника звука в локальной системе координат пересчитываются в пеленг.where φ is the azimuthal angle in the horizontal plane, measured from the X axis of the local coordinate system associated with the acoustic combined receiver. If necessary, the results of measurements of the angular position of the sound source in the local coordinate system are recalculated into the bearing.
Недостатком данного измерительного устройства является большая погрешность измерения азимутального угла и пеленга, связанная с недостаточной направленностью акустического комбинированного приемника, которая является дипольной, и малая дальность действия, связанная с недостаточной помехоустойчивостью одиночного акустического комбинированного приемника.The disadvantage of this measuring device is the large measurement error of the azimuthal angle and bearing, due to the insufficient directivity of the acoustic combined receiver, which is dipole, and the short range associated with the insufficient noise immunity of a single acoustic combined receiver.
Известно устройство (патент РФ на полезную модель №82972, МПК Н04В 10/00, 30.12.2008), в котором используется многоканальный цифровой комбинированный гидроакустический комплекс, содержащий n акустических комбинированных приемников, каждый из которых состоит из гидрофона, трехкомпонентного векторного приемника и соединенных с ними усилителей, телеметрический блок, вход которого соединен с выходом акустических комбинированных приемников, включающий делители напряжения, аналого-цифровую преобразующую схему, единую схему электронного мультиплексирования, модулятор и оптический излучатель, связанный оптической линией связи с оптическим ресивером, а также систему сбора, обработки и отображения информации, содержащую блок сбора обработки и отображения информации, вход которого соединен с выходом оптического ресивера, устройство доступа к цифровым сетям передачи данных, вход которого соединен с выходом блока сбора обработки и отображения информации, и формирователь диаграммы направленности, вход и выход которого соединены со входом и выходом блока сбора обработки и отображения информации. Данное устройство является наиболее близким к заявленному изобретению и принято за прототип.A device is known (RF patent for utility model No. 82972, IPC Н04В 10/00, December 30, 2008), which uses a multi-channel digital combined hydroacoustic complex containing n acoustic combined receivers, each of which consists of a hydrophone, a three-component vector receiver and connected to amplifiers, a telemetric unit, the input of which is connected to the output of the acoustic combined receivers, including voltage dividers, analog-to-digital conversion circuit, a single electronic multiplex circuit a modulator and an optical emitter connected by an optical line of communication with an optical receiver, as well as a system for collecting, processing and displaying information, comprising a unit for collecting processing and displaying information, the input of which is connected to the output of the optical receiver, an access device to digital data networks, input which is connected to the output of the information processing and display unit, and a radiation shaper whose input and output are connected to the input and output of the processing and display unit, and information. This device is the closest to the claimed invention and is taken as a prototype.
Недостатком этого устройства является невозможность значительного увеличения числа акустических комбинированных приемников и апертуры антенны из-за значительных дисперсионных искажений акустического сигнала при его распространении в мелком море. Вследствие таких искажений алгоритмы фазирования сигналов, принятых отдельными элементами антенны, которые положены в основу функционирования формирователя диаграммы направленности, и сам алгоритм определением азимутального угла на источник звука по формуле (1) становятся неэффективными. В результате дальность действия измерительной антенны не увеличивается, а погрешность измерения пеленга не уменьшается при увеличении апертуры антенны.The disadvantage of this device is the impossibility of a significant increase in the number of combined acoustic receivers and antenna aperture due to significant dispersion distortion of the acoustic signal during its propagation in the shallow sea. Due to such distortions, the phasing algorithms of signals received by individual antenna elements, which are the basis for the functioning of the radiation shaper, and the algorithm itself by determining the azimuthal angle to the sound source by the formula (1) become ineffective. As a result, the range of the measuring antenna does not increase, and the measurement error of the bearing does not decrease with increasing aperture of the antenna.
В основу настоящего изобретения поставлена задача увеличения дальности действия гидроакустического комплекса и уменьшения погрешности измерения азимутального угла и пеленга путем увеличения апертуры его измерительной системы. Для достижения поставленной цели предлагается использовать корреляционные свойства звукового поля по отношению к вертикальной компоненте вектора интенсивности. В соответствии с результатами работы (Щуров В.А., Кулешов В.П., Ткаченко Е.С. Вихри акустической интенсивности в мелком море. // Техническая акустика. 2010. №12. http://www.ejta.org) вертикальная компонента вектора интенсивности обладает явно выраженной периодической структурой в звуковом поле, создаваемом источником звука в мелком море на расстояниях, существенно превышающих размер ближней зоны rб=Н2/λ (Н - глубина моря, λ - длина волны на средней частоте рабочего диапазона частот). Это означает высокую коррелированность звуковых полей по отношению к вертикальной компоненте вектора интенсивности, измеренной в различных точках, разнесенных в пространстве на расстояния, существенно превышающие размер ближней зоны.The basis of the present invention is the task of increasing the range of the sonar complex and reducing the measurement error of the azimuthal angle and bearing by increasing the aperture of its measuring system. To achieve this goal, it is proposed to use the correlation properties of the sound field with respect to the vertical component of the intensity vector. In accordance with the results of the work (Schurov V.A., Kuleshov V.P., Tkachenko E.S. Vortices of acoustic intensity in the shallow sea. // Technical Acoustics. 2010. No. 12. http://www.ejta.org) the vertical component of the intensity vector has a pronounced periodic structure in the sound field created by the sound source in the shallow sea at distances significantly exceeding the size of the near zone r b = N 2 / λ (H is the depth of the sea, λ is the wavelength at the average frequency of the operating frequency range ) This means that the sound fields are highly correlated with respect to the vertical component of the intensity vector measured at various points spaced in space over distances significantly exceeding the size of the near zone.
Для реализации поставленной задачи в гидроакустическом комплексе, содержащем n акустических комбинированных приемников, каждый из которых состоит из гидрофона, трехкомпонентного векторного приемника и соединенных с ними усилителей, телеметрический блок, вход которого соединен с выходом акустических комбинированных приемников, включающий делители напряжения, аналого-цифровую преобразующую схему, единую схему электронного мультиплексирования и оптический излучатель, связанный оптической линией связи с оптическим ресивером, систему сбора, обработки и отображения информации, содержащую блок сбора, обработки и отображения информации, вход которого соединен с выходом оптического ресивера, и устройство доступа к цифровым сетям передачи данных, вход которого соединен с выходом блока сбора, обработки и передачи информации, посредством трех акустических комбинированных приемников П1, П2, П3 образуется донная ортогональная база, в которой базовое расстояние Lx между приемниками П1, П2 ориентировано вдоль оси X, базовое расстояние Ly равно проекции расстояния между приемниками П1, П3 на ось Y локальной ортогональной системы координат, а базовые расстояния выбираются из условия Lx≥H2/λ, Ly≥H2/λ.To accomplish this task in a hydroacoustic complex containing n acoustic combined receivers, each of which consists of a hydrophone, a three-component vector receiver and amplifiers connected to them, a telemetry unit, the input of which is connected to the output of the acoustic combined receivers, including voltage dividers, analog-to-digital converting a circuit, a single electronic multiplexing circuit and an optical emitter connected by an optical communication line to an optical receiver, a system collection, processing and display of information containing a unit for collecting, processing and displaying information, the input of which is connected to the output of the optical receiver, and a device for accessing digital data networks, the input of which is connected to the output of the block for collecting, processing and transmission of information, through three acoustic combined receivers P1, P2, P3, a bottom orthogonal base is formed in which the base distance L x between the receivers P1, P2 is oriented along the X axis, the base distance L y is equal to the projection of the distance between the receivers and P1, P3 on the Y axis of the local orthogonal coordinate system, and the base distances are selected from the condition L x ≥H 2 / λ, L y ≥H 2 / λ.
Кроме того, в систему сбора, обработки и отображения информации дополнительно введен трехканальный блок вычисления вертикальной компоненты вектора интенсивности, вход которого соединен с выходом блока сбора, обработки и отображения информации, первый блок вычисления функции взаимной корреляции К12(τ) сигналов, вход которого соединен с выходами первого и второго каналов блока вычисления вертикальной компоненты вектора интенсивности, второй блок вычисления функции взаимной корреляции К13(τ) сигналов, вход которого соединен с выходами первого и третьего каналов блока вычисления вертикальной компоненты вектора интенсивности, блок вычисления максимума функций взаимной корреляции, вход которого соединен с выходами блоков вычисления функций взаимной корреляции, блок вычисления азимутального угла на источник звука относительно оси X, вход которого соединен с выходом блока вычисления максимума функций взаимной корреляции, а выход соединен со входом устройства доступа к цифровым сетям передачи данных, причем функции взаимной корреляции вычисляются по формуламIn addition, a three-channel unit for calculating the vertical component of the intensity vector, the input of which is connected to the output of the unit for collecting, processing and displaying information, the first unit for calculating the cross-correlation function of K 12 (τ) signals, the input of which is connected the outputs of the first and the second channel calculating section the vertical component of the intensity vector, the second cross-correlation calculation unit 13 of the function K (τ) signal input coupled to the outputs the first and third channels of the unit for calculating the vertical component of the intensity vector, the unit for calculating the maximum of the cross-correlation functions, the input of which is connected to the outputs of the units for calculating the cross-correlation functions, the unit for calculating the azimuthal angle to the sound source relative to the X axis, the input of which is connected to the output of the unit for calculating the maximum of mutual functions correlation, and the output is connected to the input of the access device to digital data networks, and the cross-correlation functions are calculated by the formulas
а азимутальный угол на источник звука относительно оси Х локальной ортогональной системы координат вычисляется по формуле:and the azimuthal angle to the sound source relative to the X axis of the local orthogonal coordinate system is calculated by the formula:
где τ=tx - временная задержка, соответствующая максимуму функции взаимной корреляции К12, τ=ty - временная задержка, соответствующая максимуму функции взаимной корреляции К13, с - предварительно определенная эффективная скорость звука в морской среде, Si(ω, ri)=p(ω, ri)Vz *(ω, ri) - спектральная плотность вертикального потока мощности, р(ω, ri), Vz(ω, ri)-Фурье - трансформанты звукового давления и вертикальной компоненты вектора колебательной скорости, ri - расстояние от источника звука до комбинированного акустического приемника Пi, ω0, 2Δω - средняя круговая рабочая частота и диапазон рабочих частот источника звука, Lx=(П1-П2), Ly=(П1-П3)sinθ, θ - угол между отрезками П1-П2 и П1-П3.where τ = t x is the time delay corresponding to the maximum of the cross-correlation function K 12 , τ = t y is the time delay corresponding to the maximum of the cross-correlation function K 13 , s is the predefined effective speed of sound in the marine environment, S i (ω, r i ) = p (ω, r i ) V z * (ω, r i ) - spectral density of the vertical power flow, p (ω, r i ), V z (ω, r i ) -Fourier transforms of sound pressure and vertical components of the vibrational velocity vector, r i is the distance from the sound source to the combined acoustic receiver P i , ω 0 , 2Δω is the average is the circular operating frequency and the operating frequency range of the sound source, L x = (П1-П2), L y = (П1-П3) sinθ, θ is the angle between the segments П1-П2 and П1-П3.
В заявляемом гидроакустическом комплексе общими существенными признаками для него и для его прототипа являются:In the inventive sonar complex, the common essential features for him and for his prototype are:
- n акустических комбинированных приемников, каждый из которых состоит из гидрофона, трехкомпонентного векторного приемника и соединенных с ними усилителей;- n acoustic combined receivers, each of which consists of a hydrophone, a three-component vector receiver and amplifiers connected to them;
- телеметрический блок, включающий делители напряжения, аналого-цифровую преобразующую схему, единую схему электронного мультиплексирования, модулятор и оптический излучатель, связанный оптической линией связи с оптическим ресивером;- a telemetry unit including voltage dividers, an analog-to-digital conversion circuit, a single electronic multiplexing circuit, a modulator and an optical emitter connected by an optical communication line to an optical receiver;
- система сбора, обработки и передачи информации, содержащая блок сбора, обработки и передачи информации, и устройство доступа к цифровым сетям передачи данных.- a system for collecting, processing and transmitting information, comprising a unit for collecting, processing and transmitting information, and a device for accessing digital data networks.
Сопоставительный анализ существенных признаков заявляемого гидроакустического комплекса и прототипа показывает, что первый в отличие от прототипа имеет следующие отличительные признаки:A comparative analysis of the essential features of the claimed sonar complex and prototype shows that the first, in contrast to the prototype, has the following distinctive features:
- посредством трех акустических комбинированных приемников П1, П2, П3, образуется донная ортогональная база, в которой базовое расстояние Lx между приемниками П1, П2 ориентировано вдоль оси X, базовое расстояние Ly равно проекции расстояния между приемниками П1, П3 на ось Y локальной ортогональной системы координат, а базовые расстояния выбираются из условия 
- трехканальный блок вычисления вертикальной компоненты вектора интенсивности, вход которого соединен с входом блока сбора, обработки и отображения информации,- a three-channel unit for calculating the vertical component of the intensity vector, the input of which is connected to the input of the unit for collecting, processing and displaying information,
- первый блок вычисления функции взаимной корреляции К12(τ) сигналов, вход которого соединен с выходами первого и второго каналов блока вычисления вертикальной компоненты вектора интенсивности,- the first unit for calculating the cross-correlation function of K 12 (τ) signals, the input of which is connected to the outputs of the first and second channels of the unit for calculating the vertical component of the intensity vector,
- второй блок вычисления функции взаимной корреляции К13(τ) сигналов, вход которого соединен с выходами первого и третьего каналов блока вычисления вертикальной компоненты вектора интенсивности,- the second unit for calculating the cross-correlation function of K 13 (τ) signals, the input of which is connected to the outputs of the first and third channels of the unit for calculating the vertical component of the intensity vector,
- блок вычисления максимума функций взаимной корреляции, вход которого соединен с выходами блоков вычисления функций взаимной корреляции,- a unit for calculating the maximum of cross-correlation functions, the input of which is connected to the outputs of the blocks for calculating cross-correlation functions
- блок вычисления азимутального угла на источник звука относительно оси X, вход которого соединен с выходом блока вычисления максимума функций взаимной корреляции, а выход соединен со входом устройства доступа к цифровым сетям передачи данных, причем функции взаимной корреляции вычисляются по формулам- a block for calculating the azimuthal angle to the sound source relative to the X axis, the input of which is connected to the output of the block for calculating the maximum of cross-correlation functions, and the output is connected to the input of the access device to digital data networks, and the cross-correlation functions are calculated by the formulas
а азимутальный угол на источник звука относительно оси Х локальной ортогональной системы координат вычисляется по формуле:and the azimuthal angle to the sound source relative to the X axis of the local orthogonal coordinate system is calculated by the formula:
Таким образом, именно такая совокупность существенных признаков заявленного устройства позволяет создать гидроакустический комплекс для измерения азимутального угла на источник звука, уменьшить погрешность измерения и увеличить дальность действия самого комплекса при работе в мелком море.Thus, it is this combination of essential features of the claimed device that allows you to create a sonar complex for measuring the azimuthal angle to the sound source, reduce the measurement error and increase the range of the complex itself when working in the shallow sea.
Новизна заявляемого гидроакустического комплекса заключается в том, что в нем в качестве рабочего сигнала используется вертикальная компонента вектора интенсивности, которая обладает наибольшей пространственной коррелированностью в звуковом поле в мелком море в сравнении с сигналами горизонтальных компонент вектора интенсивности, которые используются в алгоритме (1). Именно эта особенность позволяет существенно увеличить базовые расстояния П1-П3, увеличить угловое разрешение, уменьшить погрешность определения азимутального угла на источник звука по формуле (2) и увеличить дальность действия всего устройства.The novelty of the claimed sonar complex is that it uses the vertical component of the intensity vector as the working signal, which has the greatest spatial correlation in the sound field in the shallow sea in comparison with the signals of the horizontal components of the intensity vector, which are used in the algorithm (1). It is this feature that allows you to significantly increase the base distances P1-P3, increase the angular resolution, reduce the error in determining the azimuthal angle to the sound source by the formula (2) and increase the range of the entire device.
На основании изложенного можно заключить, что данная совокупность существенных признаков заявляемого изобретения имеет причинно-следственную связь с достигнутым техническим результатом, т.е. благодаря данной совокупности существенных признаков изобретения стало возможным решить поставленную задачу. Следовательно, заявляемое техническое решение является новым, обладает изобретательским уровнем, т.е. оно явным образом не следует из известных технических решений и пригодно для использования.Based on the foregoing, we can conclude that this set of essential features of the claimed invention has a causal relationship with the achieved technical result, i.e. thanks to this combination of essential features of the invention, it became possible to solve the problem. Therefore, the claimed technical solution is new, has an inventive step, i.e. it does not explicitly follow from the known technical solutions and is suitable for use.
Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг.1 представлена донная ортогональная база, т.е. геометрия расположения акустических приемников и источника звука относительно локальной системы координат, на фиг.2 представлена блок-схема гидроакустического комплекса.The invention is illustrated by drawings, where figure 1 shows the bottom orthogonal base, i.e. the location geometry of the acoustic receivers and the sound source relative to the local coordinate system, figure 2 presents a block diagram of a sonar complex.
Заявленный гидроакустический комплекс для измерения азимутального угла на источник звука в мелком море содержит донную ортогональную базу I, телеметрический блок II и систему III сбора, обработки и передачи информации. Донная ортогональная база I образуется посредством трех акустических комбинированных приемников П1, П2, П3, каждый из которых состоит из гидрофона, трехкомпонентного векторного приемника и соединенных с ними усилителей (на чертеже не показаны). Геометрия расположения акустических приемников и источника звука относительно локальной системы координат поясняется фиг.1.The claimed sonar system for measuring the azimuthal angle to a sound source in a shallow sea contains a bottom orthogonal base I, a telemetry unit II and a system III for collecting, processing and transmitting information. The bottom orthogonal base I is formed by three acoustic combined receivers P1, P2, P3, each of which consists of a hydrophone, a three-component vector receiver and amplifiers connected to them (not shown in the drawing). The location geometry of the acoustic receivers and the sound source relative to the local coordinate system is illustrated in figure 1.
Телеметрический блок II включает: делители напряжения 1, аналого-цифровую преобразующую схему 2, единую схему 3 электронного мультиплексирования, модулятор 4 и оптический излучатель 5, связанный оптической линией 6 связи с оптическим ресивером 7.The telemetry unit II includes:
Система III сбора, обработки и передачи информации содержит: блок 8 сбора, обработки и передачи информации, трехканальный блок 9 вычисления вертикальной компоненты вектора интенсивности, вход которого соединен с выходом блока 8, первый блок 10 вычисления функции взаимной корреляции К12(τ) сигналов, вход которого соединен с выходами первого и второго каналов блока 9 вычисления вертикальной компоненты вектора интенсивности, второй блок 11 вычисления функции взаимной корреляции К13(τ) сигналов, вход которого соединен с выходами первого и третьего каналов блока 9 вычисления вертикальной компоненты вектора интенсивности, блок 12 вычисления максимума функций взаимной корреляции, вход которого соединен с выходами блоков 10 и 11 вычисления функции взаимной корреляции, блок 13 вычисления азимутального угла на источник звука относительно оси X, вход которого соединен с выходом блока 12 вычисления функции взаимной корреляции, а выход соединен со входом устройства 14 доступа к цифровым сетям передачи данных.The system III for collecting, processing and transmitting information contains: a unit 8 for collecting, processing and transmitting information, a three-channel unit 9 for calculating the vertical component of the intensity vector, the input of which is connected to the output of unit 8, the first unit 10 for calculating the cross-correlation function of K 12 (τ) signals, input connected to the outputs of the first and second channel unit 9 calculate the vertical component of the intensity vector, the second calculation unit 11 the cross-correlation function R 13 (τ) signal input coupled to the first and third outputs about the channels of block 9 for calculating the vertical component of the intensity vector, block 12 for calculating the maximum of cross-correlation functions, the input of which is connected to the outputs of blocks 10 and 11 of calculating the cross-correlation function, block 13 for calculating the azimuthal angle to the sound source relative to the X axis, the input of which is connected to the output of the block 12 calculates the cross-correlation function, and the output is connected to the input of the device 14 for access to digital data networks.
Гидроакустический комплекс работает следующим образом.Hydroacoustic complex works as follows.
Звуковая волна, излучаемая источником звука, принимается акустическими комбинированными приемниками П1, П2, П3, образующих донную ортогональную базу I, базовые размеры которой Lx, Ly выбираются достаточно большими по сравнению с размером ближней зоны волновода rб=Н2/λ. Все сигналы с выходов акустических приемников поступают на вход телеметрического блока II, а после прохождения через делители напряжения 1, аналого-цифровую преобразующую схему 2 и единую схему 3 электронного мультиплексирования преобразуются в поток цифровой информации, поступающий через модулятор 4, оптический излучатель 5 и оптическую линию 6 связи на оптический ресивер 7. С выхода оптического ресивера 7 информация поступает в цифровом виде на вход блока 8 сбора, обработки и отображения информации, находящегося в системе III сбора, обработки и отображения информации. В блоке 8 сбора, обработки и отображения информации сигналы вновь разделяются по отдельным каналам звукового давления и компонент вектора колебательной скорости и поступают в трехканальный блок 9 вычисления спектральной плотности Si(ω, ri)=p(ω, ri)Vz *(ω, ri) - вертикального потока мощности в каждом из трех приемных каналов. В соответствии с результатами работы (Щуров В.А., Кулешов В.П., Ткаченко Е.С. Вихри акустической интенсивности в мелком море. // Техническая акустика. 2010. №12. http://www.ejta.org.) именно эти величины обладают наибольшей пространственной коррелированностью и наиболее простой пространственно-частотной структурой в звуковом поле, формируемом в мелком море набором нормальных волн. Эти свойства поля спектральной плотности вертикального потока мощности используются при дальнейшей обработке акустической информации. Эта обработка сводится к вычислению взаимных корреляционных функций К12(τ), К13(τ) в соответствующих блоках 10, 11, вычислению максимумов этих функций τ=tx, τ=ty в блоке 14 вычисления максимума и вычислению азимутального угла на источник звука в локальной системе координат по формуле (2) в блоке 13. При необходимости азимутальный угол, вычисленный в локальной системе координат, пересчитывается в пеленг в блоке 13, с выхода которого информация поступает в устройство 14 доступа к цифровым сетям передачи данных.The sound wave emitted by the sound source is received by the combined acoustic receivers P1, P2, P3, forming the bottom orthogonal base I, the base dimensions of which L x , L y are chosen sufficiently large compared to the size of the near zone of the waveguide r b = N 2 / λ. All signals from the outputs of the acoustic receivers are fed to the input of the telemetry unit II, and after passing through the
Claims (1)
а азимутальный угол на источник звука относительно оси X локальной ортогональной системы координат вычисляется по формуле:
где τ=tx - временная задержка, соответствующая максимуму функции взаимной корреляции К12, τ=ty - временная задержка, соответствующая максимуму функции взаимной корреляции К13, с - предварительно определенная эффективная скорость звука в морской среде, Si(ω, ri)=p(ω,ri)Vz·(ω,ri) - спектральная плотность вертикального потока мощности, p(ω,ri), Vz(ω, ri) - Фурье-трансформанты звукового давления и вертикальной компоненты вектора колебательной скорости, ri - расстояние от источника звука до комбинированного акустического приемника Пi, ω0, 2Δω - средняя круговая рабочая частота и диапазон рабочих частот источника звука, Lx=(П1-П2), Ly=(П1-П3)sinθ, θ - угол между отрезками П1-П2 и П1-П3. A hydro-acoustic measuring complex containing n acoustic combined receivers, each of which consists of a hydrophone, a three-component vector receiver and amplifiers connected to them, a telemetry unit, the input of which is connected to the output of the acoustic combined receivers, including series-connected voltage dividers, an analog-to-digital conversion circuit, a single electronic multiplexing circuit, a modulator and an optical emitter connected by an optical communication line with an optical signal siver, a system for collecting, processing and transmitting information containing a unit for collecting, processing and transmitting information, the input of which is connected to the output of the optical receiver, characterized in that in the measuring complex through three acoustic combined receivers P1, P2, P3, a bottom orthogonal base is formed, in where the base distance L x between the receivers P1, P2 is oriented along the X axis, the base distance L y is equal to the projection of the distance between the receivers P1, P3 on the Y axis of the local orthogonal coordinate system, and the base distances The conditions are selected from the conditions L x ≥H 2 / λ, L y ≥H 2 / λ (H is the sea depth, λ is the wavelength at the middle frequency of the operating frequency range), and a three-channel calculation unit is additionally introduced into the information collection, processing and display system the vertical component of the intensity vector, whose input is connected to the output acquisition unit, processing and displaying information, a first calculating unit cross-correlation function R 12 (τ) signal input coupled to the outputs of the first and second channel calculating section the vertical component of the vector Intensive NOSTA, the second calculating unit cross-correlation function K 13 (τ) signal input coupled to the outputs of the first and third calculating block channel the vertical component of the intensity vector calculating unit maximum cross correlation functions having an input coupled to the outputs of computing cross correlation functions of blocks, block calculating the azimuthal angle to the sound source relative to the X axis, the input of which is connected to the output of the block for calculating the maximum of cross-correlation functions, and the output is connected to the input of the device a step to digital data transmission networks, and cross-correlation functions are calculated by the formulas:
and the azimuthal angle to the sound source relative to the X axis of the local orthogonal coordinate system is calculated by the formula:
where τ = t x is the time delay corresponding to the maximum of the cross-correlation function K 12 , τ = t y is the time delay corresponding to the maximum of the cross-correlation function K 13 , s is the predefined effective speed of sound in the marine environment, S i (ω, r i ) = p (ω, r i ) V z · (ω, r i ) is the spectral density of the vertical power flow, p (ω, r i ), V z (ω, r i ) are the Fourier transforms of sound pressure and vertical components of the vibrational velocity vector, r i is the distance from the sound source to the combined acoustic receiver P i , ω 0 , 2Δω is the average circular operating frequency and operating frequency range of the sound source, L x = (П1-П2), L y = (П1-П3) sinθ, θ is the angle between the segments П1-П2 and П1-П3.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2011130315/07A RU2474836C1 (en) | 2011-07-20 | 2011-07-20 | Hydroacoustic system for measuring azimuthal angle to sound source in shallow sea |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2011130315/07A RU2474836C1 (en) | 2011-07-20 | 2011-07-20 | Hydroacoustic system for measuring azimuthal angle to sound source in shallow sea |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2011130315A RU2011130315A (en) | 2013-01-27 |
| RU2474836C1 true RU2474836C1 (en) | 2013-02-10 |
Family
ID=49120534
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2011130315/07A RU2474836C1 (en) | 2011-07-20 | 2011-07-20 | Hydroacoustic system for measuring azimuthal angle to sound source in shallow sea |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2474836C1 (en) |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2537472C1 (en) * | 2013-06-26 | 2015-01-10 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт проблем морских технологий Дальневосточного отделения Российской академии наук (ИПМТ ДВО РАН) | Hydroacoustic system for detecting submerged moving sound source and measuring coordinates thereof in shallow sea |
| RU2653189C1 (en) * | 2017-06-07 | 2018-05-07 | Российская Федерация, от имени которой выступает ФОНД ПЕРСПЕКТИВНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ | Method of detecting noisy objects in shallow and deep sea |
| RU2653585C1 (en) * | 2017-09-08 | 2018-05-11 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт проблем морских технологий Дальневосточного отделения Российской академии наук (ИМПТ ДВО РАН) | Method of detecting the noise-producing, moving in the sea objects |
| RU2653587C1 (en) * | 2017-06-07 | 2018-05-11 | Российская Федерация, от имени которой выступает ФОНД ПЕРСПЕКТИВНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ | Hydroacoustic system for detection of moving sound source, measurement of azimuth angle of source and horizon of sound source in shallow sea |
| RU2654335C1 (en) * | 2017-06-07 | 2018-05-17 | Российская Федерация, от имени которой выступает ФОНД ПЕРСПЕКТИВНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ | Method of detecting noisy objects in sea with combined receiver |
| RU2687886C1 (en) * | 2018-09-14 | 2019-05-16 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт проблем морских технологий Дальневосточного отделения Российской академии наук (ИПМТ ДВО РАН) | Hydroacoustic system for detecting moving underwater sound source, measuring azimuth angle on sound source and sound source horizon in shallow sea |
| CN110390073A (en) * | 2019-08-19 | 2019-10-29 | 西北工业大学 | A kind of multichannel space combination method of bearing filtering of vector sensing |
Citations (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5615175A (en) * | 1995-09-19 | 1997-03-25 | The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy | Passive direction finding device |
| RU2168738C1 (en) * | 1999-11-09 | 2001-06-10 | Особое конструкторское бюро Московского энергетического института | Method for direction finding of radiation source and antenna system for its realization |
| RU2236690C1 (en) * | 2003-04-01 | 2004-09-20 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Всероссийский научно-исследовательский институт физико-технических и радиотехнических измерений" | Sonar navigational system |
| US6914854B1 (en) * | 2002-10-29 | 2005-07-05 | The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Army | Method for detecting extended range motion and counting moving objects using an acoustics microphone array |
| RU2279696C1 (en) * | 2005-04-18 | 2006-07-10 | Александр Александрович Парамонов | Naval polarization seismic prospecting method |
| RU82972U1 (en) * | 2008-12-30 | 2009-05-10 | Тихоокеанский океанологический институт им. В.И. Ильичева Дальневосточного отделения Российской академии наук (ТОИ ДВО РАН) | MULTI-CHANNEL DIGITAL COMBINED HYDROACOUSTIC COMPLEX |
| RU83140U1 (en) * | 2008-12-18 | 2009-05-20 | Федеральное Государственное Образовательное Учреждение Высшего Профессионального Образования "Южный Федеральный Университет" | PARAMETRIC ECHO-PULSE LOCATOR |
| US7656749B2 (en) * | 2007-09-04 | 2010-02-02 | The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Army | Systems and methods for analyzing acoustic waves |
-
2011
- 2011-07-20 RU RU2011130315/07A patent/RU2474836C1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5615175A (en) * | 1995-09-19 | 1997-03-25 | The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy | Passive direction finding device |
| RU2168738C1 (en) * | 1999-11-09 | 2001-06-10 | Особое конструкторское бюро Московского энергетического института | Method for direction finding of radiation source and antenna system for its realization |
| US6914854B1 (en) * | 2002-10-29 | 2005-07-05 | The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Army | Method for detecting extended range motion and counting moving objects using an acoustics microphone array |
| RU2236690C1 (en) * | 2003-04-01 | 2004-09-20 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Всероссийский научно-исследовательский институт физико-технических и радиотехнических измерений" | Sonar navigational system |
| RU2279696C1 (en) * | 2005-04-18 | 2006-07-10 | Александр Александрович Парамонов | Naval polarization seismic prospecting method |
| US7656749B2 (en) * | 2007-09-04 | 2010-02-02 | The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Army | Systems and methods for analyzing acoustic waves |
| RU83140U1 (en) * | 2008-12-18 | 2009-05-20 | Федеральное Государственное Образовательное Учреждение Высшего Профессионального Образования "Южный Федеральный Университет" | PARAMETRIC ECHO-PULSE LOCATOR |
| RU82972U1 (en) * | 2008-12-30 | 2009-05-10 | Тихоокеанский океанологический институт им. В.И. Ильичева Дальневосточного отделения Российской академии наук (ТОИ ДВО РАН) | MULTI-CHANNEL DIGITAL COMBINED HYDROACOUSTIC COMPLEX |
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2537472C1 (en) * | 2013-06-26 | 2015-01-10 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт проблем морских технологий Дальневосточного отделения Российской академии наук (ИПМТ ДВО РАН) | Hydroacoustic system for detecting submerged moving sound source and measuring coordinates thereof in shallow sea |
| RU2653189C1 (en) * | 2017-06-07 | 2018-05-07 | Российская Федерация, от имени которой выступает ФОНД ПЕРСПЕКТИВНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ | Method of detecting noisy objects in shallow and deep sea |
| RU2653587C1 (en) * | 2017-06-07 | 2018-05-11 | Российская Федерация, от имени которой выступает ФОНД ПЕРСПЕКТИВНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ | Hydroacoustic system for detection of moving sound source, measurement of azimuth angle of source and horizon of sound source in shallow sea |
| RU2654335C1 (en) * | 2017-06-07 | 2018-05-17 | Российская Федерация, от имени которой выступает ФОНД ПЕРСПЕКТИВНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ | Method of detecting noisy objects in sea with combined receiver |
| RU2653585C1 (en) * | 2017-09-08 | 2018-05-11 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт проблем морских технологий Дальневосточного отделения Российской академии наук (ИМПТ ДВО РАН) | Method of detecting the noise-producing, moving in the sea objects |
| RU2687886C1 (en) * | 2018-09-14 | 2019-05-16 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт проблем морских технологий Дальневосточного отделения Российской академии наук (ИПМТ ДВО РАН) | Hydroacoustic system for detecting moving underwater sound source, measuring azimuth angle on sound source and sound source horizon in shallow sea |
| CN110390073A (en) * | 2019-08-19 | 2019-10-29 | 西北工业大学 | A kind of multichannel space combination method of bearing filtering of vector sensing |
| CN110390073B (en) * | 2019-08-19 | 2023-03-24 | 西北工业大学 | Multi-channel space synthesis azimuth filtering method for vector sensing |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| RU2474836C1 (en) | Hydroacoustic system for measuring azimuthal angle to sound source in shallow sea | |
| RU2488133C1 (en) | Hydroacoustic complex to detect moving source of sound, to measure azimuthal angle to source and horizon of source of sound in shallow sea | |
| RU2484492C1 (en) | Hydroacoustic system for measuring coordinates of sound source in shallow sea | |
| RU2440588C1 (en) | Passive radio monitoring method of air objects | |
| RU2326408C1 (en) | Method of reconstruction of sea ground terrain at discrete depth measurements by means of hydroacoustics and device for its implementation | |
| RU2653587C1 (en) | Hydroacoustic system for detection of moving sound source, measurement of azimuth angle of source and horizon of sound source in shallow sea | |
| JP6403669B2 (en) | Tidal meter | |
| CN103454616B (en) | A kind of direction estimation method of cross vibration velocity gradient nautical receiving set | |
| RU2011130315A (en) | HYDROACOUSTIC COMPLEX FOR MEASURING THE AZIMUTAL ANGLE ON THE SOURCE SOUND IN A SHALLOW SEA | |
| RU2537472C1 (en) | Hydroacoustic system for detecting submerged moving sound source and measuring coordinates thereof in shallow sea | |
| JP6724593B2 (en) | Active sonar and control method of active sonar | |
| RU136899U1 (en) | AQUATORIA BOTTOM SHOOTING DEVICE | |
| RU2515179C1 (en) | Method of determining direction of hydroacoustic transponder in multibeam navigation signal propagation conditions | |
| RU2225991C2 (en) | Navigation sonar to illuminate near situation | |
| RU2476899C1 (en) | Hydroacoustic complex to measure azimuthal angle and horizon of sound source in shallow sea | |
| US11835544B2 (en) | Wind speed measuring device and wind speed measuring method | |
| RU2591030C1 (en) | Hydroacoustic system for detection of moving sound source, measurement of azimuth angle of source and horizon of sound source in shallow sea | |
| JP4266810B2 (en) | Wind speed vector calculation device | |
| JP2016125981A (en) | Signal processing device, underwater sensing device and radar device | |
| RU2590932C1 (en) | Hydroacoustic method of measuring depth of immersion of fixed object | |
| RU2629689C1 (en) | Hydroacoustic complex for detecting moving source sound, measuring azimuthal angle to source and horizon source of sound in fine sea | |
| KR20210044079A (en) | Remote coastal acoustic tomography system based on directional array sensor | |
| RU2158431C1 (en) | Sonar synchronous distance-measuring navigation system for hollow sea | |
| CN110208745B (en) | Underwater sound positioning method based on self-adaptive matched filter | |
| KR20160127259A (en) | Configuration method of planar array sensor for underwater sound detection and underwater sound measurement system using thereof |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20180721 |