RU2498238C2 - Method of localising noise emission areas of moving vehicle - Google Patents
Method of localising noise emission areas of moving vehicle Download PDFInfo
- Publication number
- RU2498238C2 RU2498238C2 RU2011143843/28A RU2011143843A RU2498238C2 RU 2498238 C2 RU2498238 C2 RU 2498238C2 RU 2011143843/28 A RU2011143843/28 A RU 2011143843/28A RU 2011143843 A RU2011143843 A RU 2011143843A RU 2498238 C2 RU2498238 C2 RU 2498238C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- frequency
- signals
- noise emission
- received signals
- correlation function
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Noise Elimination (AREA)
- Measurement Of Velocity Or Position Using Acoustic Or Ultrasonic Waves (AREA)
- Measurement Of Mechanical Vibrations Or Ultrasonic Waves (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для поиска зон повышенного акустического излучения по длине движущегося источника шума - на автомобильном и железнодорожном транспорте, а также на судах различного назначения при их диагностическом обследовании с целью определения эффективности средств амортизации или шумозаглушающих покрытий.The invention relates to measuring equipment and can be used to search for areas of increased acoustic radiation along the length of a moving noise source - in automobile and railway transport, as well as on ships of various purposes for their diagnostic examination in order to determine the effectiveness of depreciation means or noise-suppressing coatings.
Известен способ определения зон повышенного акустического излучения по длине транспортного средства, используемый для поиска судовых шумовых источников (Р.Дж. Урик. Основы гидроакустики. Л., Судостроение. 1978. с.346÷347).There is a method of determining areas of increased acoustic radiation along the length of the vehicle, used to search for ship noise sources (R.J. Urik. Fundamentals of hydroacoustics. L., Shipbuilding. 1978. p.346 ÷ 347).
Сущность способа можно пояснить на примере ходовых испытаний кораблей, когда движущийся корабль проходит на близком расстоянии от измерительного гидрофона. В основе способа - определение звукового давления, обусловленного различными источниками - виброактивными механизмами, распределенными по длине испытуемого корабля. При этом положение источника звука, а, следовательно, и положение источника энергии гидроакустического поля, определяют сопоставлением максимумов звукового давления с частями корабля, которые в момент их возникновения оказываются ближайшими к приемнику (гидрофону).The essence of the method can be illustrated by the example of sea trials of ships, when a moving ship passes at a close distance from the measuring hydrophone. The method is based on the determination of sound pressure due to various sources - vibroactive mechanisms distributed along the length of the tested ship. In this case, the position of the sound source, and, consequently, the position of the energy source of the hydroacoustic field, is determined by comparing the maximums of sound pressure with the parts of the ship, which at the time of their occurrence are closest to the receiver (hydrophone).
Недостатком рассматриваемого способа является низкая разрешающая способность локализации отдельных источников, формирующих гидроакустическое поле, обусловленная применением для определения звукового давления ненаправленного приемника.The disadvantage of this method is the low resolution of localization of individual sources forming a sonar field, due to the use of an omnidirectional receiver to determine the sound pressure.
Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому решению является способ синтезированной апертуры (А.К. Новиков. Статистические измерения в судовой акустике. Л., Судостроение, 1985, с.266÷268). Применение этого метода в акустике позволяет с использованием двух приемников определять пространственное распределение зон шумоизлучения по длине испытуемого судна. Этот способ локализации зон шумоизлучения принят за прототип. Сущность способа-прототипа сводится к следующим операциям:Closest to the technical nature of the proposed solution is the method of synthesized aperture (AK Novikov. Statistical measurements in marine acoustics. L., Shipbuilding, 1985, p. 266 ÷ 268). The application of this method in acoustics allows using the two receivers to determine the spatial distribution of the noise emission zones along the length of the test vessel. This method of localizing noise zones is taken as a prototype. The essence of the prototype method is reduced to the following operations:
- прием сигналов излучения движущегося транспортного средства в двух точках волнового поля;- receiving radiation signals of a moving vehicle at two points of the wave field;
- полосовая фильтрация принятых сигналов;- band pass filtering of received signals;
- задержка сигнала, снимаемого с выхода приемника, ближайшего к траектории движения судна, на величину, равную максимальной относительной задержке принимаемых сигналов;- delay of the signal taken from the output of the receiver closest to the trajectory of the vessel by an amount equal to the maximum relative delay of the received signals;
- определение корреляционной функции полученных сигналов;- determination of the correlation function of the received signals;
- определение корреляционной функции точечного источника акустического излучения, движущегося по траектории движения транспортного средства;- determination of the correlation function of a point source of acoustic radiation moving along the vehicle path;
- определение опорной функции, спектр которой имеет обратную величину спектру корреляционной функции точечного источника акустического излучения;- determination of the reference function, the spectrum of which is inverse to the spectrum of the correlation function of a point source of acoustic radiation;
- свертка корреляционной функции с опорной функцией.- convolution of the correlation function with the reference function.
В результате формируется функция распределения зон повышенного интенсивности излучения по длине судна, максимум которой соответствует положению источника звука.As a result, a distribution function of zones of increased radiation intensity along the length of the vessel is formed, the maximum of which corresponds to the position of the sound source.
Соответствие координат локализуемых зон и линейных размеров испытуемого судна осуществляют сопоставлением их с координатой максимума, полученного для источника, положение которого по длине судна известно. При практических измерениях таким источником является излучатель, установленный в заданном месте. Разрешающая способность способа-прототипа определяется частотой сигнала шумоизлучения и расстоянием между приемниками.The correspondence of the coordinates of the localized zones and the linear dimensions of the tested vessel is carried out by comparing them with the coordinate of the maximum obtained for a source whose position along the length of the vessel is known. In practical measurements, such a source is an emitter installed in a predetermined location. The resolution of the prototype method is determined by the frequency of the noise signal and the distance between the receivers.
Недостаток способа-прототипа состоит в ограниченном частотном диапазоне, так как для сохранения постоянной разрешающей способности локализации зон шумоизлучения при изменении средней частоты настройки фильтра, осуществляющего полосовую фильтрацию, необходимо обратно пропорционально изменять дистанцию между приемниками, что при практических измерениях трудновыполнимо или конструктивно невозможно.The disadvantage of the prototype method is the limited frequency range, since in order to maintain a constant resolution of localization of noise emission zones when changing the average tuning frequency of a filter that performs band-pass filtering, it is necessary to inversely change the distance between the receivers, which is difficult or constructive impossible with practical measurements.
Задачей предлагаемого изобретения является обеспечение заданной пространственной разрешающей способности в широком диапазоне частот шумоизлучения при постоянной дистанции между приемниками путем умножения частот исследуемого сигнала и опорной функции.The objective of the invention is to provide a given spatial resolution in a wide range of noise frequencies at a constant distance between receivers by multiplying the frequencies of the signal under study and the reference function.
Это достигается тем, что после изменения частоты фильтрации принимаемых сигналов их умножают по частоте на число, равное отношению начальной и измененной частот фильтрации.This is achieved by the fact that after changing the filtering frequency of the received signals, they are multiplied in frequency by a number equal to the ratio of the initial and changed filtering frequencies.
Сущность предложенного технического решения поясняется на фигурах 1÷5.The essence of the proposed technical solution is illustrated in figures 1 ÷ 5.
Устройство, реализующее предлагаемый способ (Фиг.1), содержит двухканальный приемник 1 узкополосных сигналов, первый выход которого через умножитель частоты 2 соединен с первым входом коррелятора 3, а второй выход двухканального приемника узкополосных сигналов через последовательно соединенные блок задержки 4 и умножитель частоты 5 подключен ко второму входу коррелятора, выход которого соединен с входом блока свертки 6. Второй вход блока свертки подключен к выходу формирователя опорной корреляционной функции 7.A device that implements the proposed method (Fig. 1) comprises a two-channel
С использованием описанного устройства предложенный способ реализуется следующим образом.Using the described device, the proposed method is implemented as follows.
Сигналы шумоизлучения судна принимаются двухканальным приемником, в качестве которого рассматриваются измерительные гидрофоны, отстоящие друг от друга на расстояние, определяемое длиной волны. После полосовой фильтрации принятых сигналов и задержки одного из них на время пробега волной дистанции между измерительными гидрофонами они подвергаются умножению по частоте в блоках 2 и 5 на число, равное отношению начальной и измененной частот фильтрации, после чего сигналы подаются на входы коррелятора. Одновременно в блоке 7 определяется опорная корреляционная функция для независимого точечного источника излучения, движущегося по траектории движения транспортного средства, и производится умножение ее частоты. Далее сигналы с выхода коррелятора и формирователя опорной корреляционной функции подаются на первый и второй входы устройства определения свертки, выход которого является выходом устройства в целом.The noise signals of the vessel are received by a two-channel receiver, which is considered measuring hydrophones, spaced from each other by a distance determined by the wavelength. After the band-pass filtering of the received signals and the delay of one of them by the time the wave travels the distance between the measuring hydrophones, they are multiplied by the frequency in blocks 2 and 5 by a number equal to the ratio of the initial and modified filtering frequencies, after which the signals are fed to the correlator inputs. At the same time, in
Корреляционная функция узкополосных сигналов r12(х) на выходе коррелятора представляет собой суперпозицию корреляционных функций звуковых давлений, создаваемых отдельными независимыми источниками:The correlation function of narrow-band signals r 12 (x) at the output of the correlator is a superposition of the correlation functions of sound pressures created by separate independent sources:
где: t3(х-х/) - задержка сигнала, определяемая разностью координат двух приемников и зависящая от относительного положения источника х/ и системы из двух приемников х;where: t 3 (x-x / ) is the signal delay, determined by the coordinate difference of the two receivers and depending on the relative position of the source x / and the system of two receivers x;
I(x/) - распределение интенсивности источников излучения;I (x / ) is the intensity distribution of radiation sources;
а(t3) exp(iwt3(х-х/)) - ядро интегрального преобразования, представляющего собой корреляционную функцию поля точечного источника, расположенного в точке х/ на корпусе движущегося судна, and (t 3 ) exp (iwt 3 (x-x / )) is the core of the integral transformation, which is the correlation function of the field of a point source located at x / on the hull of a moving vessel,
и определяемую в узкой полосе частот.and defined in a narrow frequency band.
Решением этого уравнения определяется спектр функции распределения зон повышенной интенсивности шумоизлучения:The solution of this equation determines the spectrum of the distribution function of areas of increased noise emission:
где: Fr(u) - спектр корреляционной функции r12(х) отфильтрованных сигналов;where: F r (u) is the spectrum of the correlation function r 12 (x) of the filtered signals;
F1(u) - спектр ядра преобразования (функции корреляции для точечного источника шумоизлучения, движущегося по траектории движения транспортного средства);F 1 (u) is the spectrum of the transformation core (correlation functions for a point source of noise emitting moving along the vehicle's motion path);
u - частота.u is the frequency.
При этом разрешающая способность для данных условий эксперимента определяется длиной волны и дистанцией между приемникам (А.К. Новиков. Статистические измерения в судовой акустике. Л. Судостроение, 1985, 268). Следовательно, умножение по частоте узкополосных и статистически независимых сигналов эквивалентно работе системы измерительных приемников на измененной частоте, обеспечивая заданное пространственное разрешение зон шумоизлучения без изменения дистанции между приемниками.Moreover, the resolution for these experimental conditions is determined by the wavelength and the distance between the receivers (AK Novikov. Statistical measurements in marine acoustics. L. Sudostroenie, 1985, 268). Consequently, frequency multiplication of narrow-band and statistically independent signals is equivalent to the operation of the system of measuring receivers at a changed frequency, providing a given spatial resolution of the noise emission zones without changing the distance between the receivers.
Достоверность предлагаемого способа подтверждается результатами проведенных модельного и натурного экспериментов, обосновывающих возможность изменения разрешающей способности локализации источников при постоянной дистанции между приемниками.The reliability of the proposed method is confirmed by the results of model and field experiments, justifying the possibility of changing the resolution of the localization of sources at a constant distance between the receivers.
Источники тонального сигнала на частоте 50 Гц, отстоящие друг от друга на 40 м, перемещались в пределах прямой, ограниченной размерами Х=±300 м. Исследуемый сигнал принимался антенной из 2 приемных элементов, расстояние между которыми составляло 30 м. Антенна располагалась перпендикулярно прямой прохода транспортного средства и в его плоскости. Дистанция между прямой прохода транспортного средства и ближним приемником равнялась 20 м. Оценка амплитуды сигнала на выходе антенны производилась через каждые 1 м. Сигналы с выходов приемников фильтровались в 1/3-октавных полосах частот, причем сигналы с ближнего приемника задерживались на время, равное отношению расстояния между приемниками к скорости распространения звука в воде. В результате совместного представления измерительных данных строилась функция распределения интенсивности I(х/), представленная на Фиг.2. При этих же условиях моделирования в соответствии с предлагаемым способом производилось умножение сигналов по частоте в 4 раза. Результирующая функция распределения интенсивности приведена на Фиг.3.The sources of the tonal signal at a frequency of 50 Hz, separated by 40 m from each other, moved within a straight line, limited by dimensions X = ± 300 m. The signal under study was received by an antenna of 2 receiving elements, the distance between which was 30 m. The antenna was located perpendicular to the direct passage vehicle and in its plane. The distance between the direct passage of the vehicle and the near receiver was 20 m. The signal amplitude at the antenna output was estimated every 1 m. The signals from the outputs of the receivers were filtered in 1/3 octave frequency bands, and the signals from the near receiver were delayed for a time equal to the ratio the distance between the receivers to the speed of sound propagation in water. As a result of the joint presentation of the measurement data, the intensity distribution function I (x / ) presented in FIG. 2 was constructed. Under the same modeling conditions, in accordance with the proposed method, the signals were multiplied by a frequency of 4 times. The resulting intensity distribution function is shown in FIG. 3.
Сравнение функций распределения интенсивности, представленных на Фиг.2 и Фиг.3, показывает, что разрешающая способность пространственной локализации источников звука по длине транспортного средства увеличилась без изменения дистанции между приемниками.A comparison of the intensity distribution functions presented in FIG. 2 and FIG. 3 shows that the resolution of the spatial localization of sound sources along the length of the vehicle increased without changing the distance between the receivers.
На Фиг.4 и Фиг.5 приведены результаты натурной отработки предлагаемого способа локализации зон повышенного шумоизлучения для протяженного транспортного средства при описанных выше условиях эксперимента. Из сравнения функций распределения следует, что применение способа локализации позволяет выявить существенную неоднородность зоны шумоизлучения, обусловленную взаимодействием нескольких источников.Figure 4 and Figure 5 shows the results of full-scale testing of the proposed method for localizing areas of increased noise emission for an extended vehicle under the above experimental conditions. From a comparison of the distribution functions, it follows that the application of the localization method makes it possible to reveal a significant heterogeneity of the noise emission zone due to the interaction of several sources.
Основное преимущество предлагаемого способа перед способом-прототипом состоит в том, что заданная разрешающая способность достигается путем умножения узкополосных сигналов источника звука по частоте. В этом случае не требуется изменять дистанцию между приемными элементами в соответствии с изменением частоты исследуемого сигнала, что обуславливает расширение области применимости способа локализации зон шумоизлучения по длине транспортного средства.The main advantage of the proposed method over the prototype method is that the specified resolution is achieved by multiplying the narrow-band signals of the sound source in frequency. In this case, it is not necessary to change the distance between the receiving elements in accordance with the change in the frequency of the investigated signal, which leads to the expansion of the field of applicability of the method for localizing noise zones along the length of the vehicle.
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2011143843/28A RU2498238C2 (en) | 2011-10-28 | 2011-10-28 | Method of localising noise emission areas of moving vehicle |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2011143843/28A RU2498238C2 (en) | 2011-10-28 | 2011-10-28 | Method of localising noise emission areas of moving vehicle |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2011143843A RU2011143843A (en) | 2013-05-10 |
| RU2498238C2 true RU2498238C2 (en) | 2013-11-10 |
Family
ID=48788523
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2011143843/28A RU2498238C2 (en) | 2011-10-28 | 2011-10-28 | Method of localising noise emission areas of moving vehicle |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2498238C2 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2580216C1 (en) * | 2014-12-01 | 2016-04-10 | Российская Федерация, От Имени Которой Выступает Министерство Промышленности И Торговли Российской Федерации | Method of localising areas of acoustic radiation |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU94036232A (en) * | 1994-09-28 | 1996-07-20 | Научно-исследовательский институт "Атолл" | Method of detecting location of noise signal sources at sea water |
| RU2097786C1 (en) * | 1994-05-12 | 1997-11-27 | Юрий Константинович Павлов | Method of detection of underwater objects and estimation of their location |
| RU2110810C1 (en) * | 1995-07-26 | 1998-05-10 | Центральный научно-исследовательский институт "Морфизприбор" | Method of detection of noisy objects |
| RU2208811C2 (en) * | 2001-09-27 | 2003-07-20 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Центральный научно-исследовательский институт "Морфизприбор" | Procedure to obtain information on noisy objects in sea |
| JP2006250830A (en) * | 2005-03-11 | 2006-09-21 | Nec Corp | Azimuth measuring method and system, and underwater acoustic measuring buoy |
| RU2339050C1 (en) * | 2007-05-21 | 2008-11-20 | ОАО "Концерн "Океанприбор" | Method of sea noisy objects detection |
-
2011
- 2011-10-28 RU RU2011143843/28A patent/RU2498238C2/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2097786C1 (en) * | 1994-05-12 | 1997-11-27 | Юрий Константинович Павлов | Method of detection of underwater objects and estimation of their location |
| RU94036232A (en) * | 1994-09-28 | 1996-07-20 | Научно-исследовательский институт "Атолл" | Method of detecting location of noise signal sources at sea water |
| RU2110810C1 (en) * | 1995-07-26 | 1998-05-10 | Центральный научно-исследовательский институт "Морфизприбор" | Method of detection of noisy objects |
| RU2208811C2 (en) * | 2001-09-27 | 2003-07-20 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Центральный научно-исследовательский институт "Морфизприбор" | Procedure to obtain information on noisy objects in sea |
| JP2006250830A (en) * | 2005-03-11 | 2006-09-21 | Nec Corp | Azimuth measuring method and system, and underwater acoustic measuring buoy |
| RU2339050C1 (en) * | 2007-05-21 | 2008-11-20 | ОАО "Концерн "Океанприбор" | Method of sea noisy objects detection |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2580216C1 (en) * | 2014-12-01 | 2016-04-10 | Российская Федерация, От Имени Которой Выступает Министерство Промышленности И Торговли Российской Федерации | Method of localising areas of acoustic radiation |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2011143843A (en) | 2013-05-10 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| EP1938126B1 (en) | Sonar system and method providing low probability of impact on marine mammals | |
| KR101618326B1 (en) | System and method for localization of incipient cavitation induced by propeller of ship, and ship using the same | |
| CN103969641B (en) | A kind of beam transmitting three-D imaging method | |
| RU2541699C1 (en) | Hydroacoustic method of distance measurement with help of explosive source | |
| CN115166817A (en) | Ice sound positioning method based on ice layer modal group slowness difference characteristics | |
| Maguer et al. | SLITA: A new slim towed array for AUV applications | |
| RU2498238C2 (en) | Method of localising noise emission areas of moving vehicle | |
| RU2624607C1 (en) | Method of acoustic tomography system fields in the atmosphere, the oceans and crust of different physical nature in the marine environment | |
| RU2592741C1 (en) | Hydroacoustic station for detection and location of gas leaks | |
| CN104765033A (en) | Method for suppressing step frequency imaging distance sidelobe by means of cross-correlation function | |
| RU2460088C1 (en) | Method of detecting local object on background of distributed interference | |
| RU2711420C1 (en) | Method for processing signals with hyperbolic frequency modulation | |
| CN103454628B (en) | Three-dimensional imaging method using multi-pulse order emitting | |
| RU143839U1 (en) | INTEGRATED HYDROACOUSTIC SYSTEM FOR SEARCHING HYDROBIONTS | |
| RU2522168C2 (en) | Device for receipt of on-line data on underwater situation in global ocean | |
| RU2300781C1 (en) | Device for hydrometeorological observations of sea range water area | |
| Leetang et al. | Evaluation of ultrasonic target detection by alternate transmission of different codes in M-sequence pulse compression | |
| Das et al. | Analysis of effective signal design for active sensing of undersea objects/bottoms in tropical shallow waters | |
| RU2525701C1 (en) | Method to suppress reverberation interference | |
| Lazarev et al. | Experimental investigation of potentialities of seismoacoustic sea-bottom sounding using coherent pulse signals | |
| On et al. | Detection of an Object Bottoming at Seabed by the Reflected Signal Modeling | |
| RU2478982C2 (en) | Method for determining acoustic pressure of moving extended source of acoustic field | |
| RU2674552C1 (en) | Sonar method of object detection and measurement of parameters thereof | |
| RU2795577C1 (en) | Multi-frequency correlation method for measuring current velocity | |
| RU2541682C1 (en) | Method of analysis of acoustic field of complex source |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20141029 |
|
| NF4A | Reinstatement of patent |
Effective date: 20171019 |
|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20201029 |