RU2545326C1 - Active sonar - Google Patents
Active sonar Download PDFInfo
- Publication number
- RU2545326C1 RU2545326C1 RU2013151070/28A RU2013151070A RU2545326C1 RU 2545326 C1 RU2545326 C1 RU 2545326C1 RU 2013151070/28 A RU2013151070/28 A RU 2013151070/28A RU 2013151070 A RU2013151070 A RU 2013151070A RU 2545326 C1 RU2545326 C1 RU 2545326C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- signal
- input
- generating
- output
- response
- Prior art date
Links
Images
Abstract
Description
Изобретение относится к гидроакустической технике, конкретнее к области активной гидролокации, в том числе к активным гидролокаторам, предназначенным для обнаружения объектов, измерения координат и параметров движения обнаруженных объектов.The invention relates to sonar technology, and more particularly to the field of active sonar, including active sonar, designed to detect objects, measure coordinates and motion parameters of detected objects.
Известен активный гидролокатор (патент РФ №2346295), содержащий акустические излучающую и приемную антенны, устройство формирования зондирующего сигнала, генераторное устройство, устройство управления, устройство формирования характеристик направленности, блок измерения времени задержки эхосигнала относительно момента излучения зондирующего сигнала, блок измерения угла прихода эхосигнала в вертикальной плоскости, блок измерения глубины цели.Known active sonar (RF patent No. 2346295) containing acoustic emitting and receiving antennas, a device for generating a sounding signal, a generating device, a control device, a device for generating directivity characteristics, a unit for measuring the delay time of an echo signal relative to the moment of emission of a probe signal, a unit for measuring the angle of arrival of an echo signal in vertical plane, unit for measuring the depth of the target.
Известен активный гидролокатор (патент США №3716823), содержащий последовательно соединенные устройство управления, устройство формирования зондирующего сигнала, генераторное устройство и излучающую акустическую антенну, последовательно соединенные приемную акустическую антенну, устройство обработки эхосигналов от объекта и устройство измерения классификационного параметра (анализатор спектра эхосигнала), ячейку памяти с эталонными спектрами эхосигналов от известных объектов, вычислительное устройство, с помощью которого производится сравнение спектральных составляющих эхосигналов с эталонными спектрами и индикатор.Known active sonar (US patent No. 3716823), containing a serially connected control device, a device for generating a sounding signal, a generating device and a radiating acoustic antenna, a serially connected receiving acoustic antenna, a device for processing echoes from an object and a device for measuring a classification parameter (echo spectrum analyzer), a memory cell with reference spectra of echo signals from known objects, a computing device by which tsya comparison of the spectral components of echo signals with reference spectra and light.
Однако в этих гидролокаторах отсутствует устройство определения дистанции до цели.However, in these sonars there is no device for determining the distance to the target.
По количеству общих признаков наиболее близким аналогом предлагаемого изобретения является активный гидролокатор, содержащий последовательно соединенные устройство синхронизации, устройство формирования тонального зондирующего сигнала, генераторное устройство и излучающую акустическую антенну, также содержащий последовательно соединенные приемную акустическую антенну, устройство формирования характеристики направленности, устройство обработки сигналов, устройство обнаружения эхосигнала, также содержащий устройство определения дистанции до цели (Справочник по гидроакустике Евтютов А.П., Колесников А.Е., Ляликов А.П. и др. Л.: Судостроение, 1982, с.6-14).By the number of common features, the closest analogue of the present invention is an active sonar containing a serially connected synchronization device, a device for generating a sounding probe signal, a generator device and a radiating acoustic antenna, also containing a serially connected receiving acoustic antenna, a device for generating directivity, a signal processing device, a device an echo detection device also comprising a device detectable the distance to the target (Handbook on hydroacoustics Evtutov A.P., Kolesnikov A.E., Lyalikov A.P. et al. L .: Shipbuilding, 1982, pp. 6-14).
Недостатком этого гидролокатора-прототипа является то, что при большой длительности тонального зондирующего сигнала, необходимой для обеспечения значительных дальностей обнаружения эхосигналов, существенно снижается точность определения дистанции до цели. Это связано с тем, что в гидролокаторе-прототипе величины ошибок определения дистанции тем больше, чем больше длительность тонального сигнала.The disadvantage of this prototype sonar is that with a long duration of the tonal sounding signal necessary to ensure significant detection ranges of echo signals, the accuracy of determining the distance to the target is significantly reduced. This is due to the fact that in the prototype sonar the magnitude of the error in determining the distance is greater, the longer the duration of the tone signal.
Техническим результатом изобретения является повышение точности определения дистанции до цели.The technical result of the invention is to increase the accuracy of determining the distance to the target.
Для достижения данного технического результата в активный гидролокатор, содержащий последовательно соединенные устройство синхронизации, устройство формирования тонального зондирующего сигнала, генераторное устройство и излучающую акустическую антенну, также содержащий последовательно соединенные приемную акустическую антенну, устройство формирования характеристики направленности, устройство обработки сигналов, устройство обнаружения эхосигнала, также содержащий устройство определения дистанции до цели, введены новые признаки, а именно: последовательно соединенные запоминающее устройство, устройство выделения сигнального отклика тонального сигнала, модулятор и согласованный фильтр, также введено устройство формирования модулирующей функции сложного сигнала и устройство выработки строба, при этом вход устройства формирования модулирующей функции сложного сигнала соединен с выходом устройства выделения сигнального отклика тонального сигнала, а первый и второй выходы устройства формирования модулирующей функции сложного сигнала соединены со вторыми входами модулятора и согласованного фильтра соответственно, вход устройства выработки строба соединен с выходом устройства обнаружения эхосигнала, выход устройства обработки сигналов соединен с первым входом запоминающего устройства, первый, второй и третий выходы устройства выработки строба соединены со вторым входом запоминающего устройства, вторым входом устройства выделения сигнального отклика тонального сигнала и первым входом устройства определения дистанции до цели соответственно, второй вход которого соединен с выходом согласованного фильтра, а второй вход устройства обнаружения эхосигнала соединен со вторым выходом устройства синхронизации.To achieve this technical result, an active sonar device containing a serially connected synchronization device, a device for generating a sounding probe signal, a generator device and a radiating acoustic antenna, also containing a serially connected receiving acoustic antenna, a device for generating directivity, a signal processing device, an echo signal detection device, also containing a device for determining the distance to the target, new recognition and, namely, a sequentially connected storage device, a device for extracting a signal response of a tone signal, a modulator and a matched filter, a device for generating a modulating function of a complex signal and a device for generating a strobe are also introduced, while the input of a device for generating a modulating function of a complex signal is connected to the output of the signal extraction device the response of the tone signal, and the first and second outputs of the device for generating the modulating function of the complex signal are connected to the second by the odes of the modulator and the matched filter, respectively, the input of the strobe generation device is connected to the output of the echo signal detection device, the output of the signal processing device is connected to the first input of the storage device, the first, second and third outputs of the strobe generation device are connected to the second input of the storage device, the second input of the signal extraction device the response of the tone signal and the first input of the device for determining the distance to the target, respectively, the second input of which is connected to the output of filter, and the second input of the echo detection device is connected to the second output of the synchronization device.
Указанный технический результат достигается за счет того, что определение дистанции до цели производится на основе измерения времени задержки отклика на выходе согласованного фильтра для специально сформированного сложного сигнала, причем длительность этого отклика существенно (например, в десятки-сотни раз) меньше длительности сигнального отклика тонального сигнала. Отметим, что точность определения дистанции до цели зависит от длительности того отклика, по которому эта дистанция определяется: в данном случае это отклик специально сформированного сложного сигнала на выходе согласованного фильтра. Данный технический результат получается при совместной работе вновь введенных блоков, связей между ними и связей этих блоков с другими блоками гидролокатора.The specified technical result is achieved due to the fact that the determination of the distance to the target is based on measuring the response delay time at the output of the matched filter for a specially formed complex signal, and the duration of this response is significantly (for example, tens to hundreds of times) less than the duration of the signal response of the tone signal . Note that the accuracy of determining the distance to the target depends on the duration of the response by which this distance is determined: in this case, it is the response of a specially formed complex signal at the output of a matched filter. This technical result is obtained by the joint work of the newly introduced blocks, the connections between them and the connections of these blocks with other sonar blocks.
Сущность изобретения поясняется фиг.1 и фиг.2, где на фиг.1 приведена блок-схема предложенного активного гидролокатора, на фиг.2 представлены огибающая отклика сложного сигнала на выходе согласованного фильтра (сплошная линия) и огибающая сигнального отклика тонального сигнала (штриховая линия).The invention is illustrated in figure 1 and figure 2, where figure 1 shows a block diagram of the proposed active sonar, figure 2 presents the envelope of the response of the complex signal at the output of the matched filter (solid line) and the envelope of the signal response of the tone signal (dashed line )
Активный гидролокатор (фиг.1) содержит последовательно соединенные устройство 3 синхронизации, устройство 4 формирования тонального зондирующего сигнала, генераторное устройство 5 и излучающую акустическую антенну 1. Гидролокатор (фиг.1) содержит также последовательно соединенные приемную акустическую антенну 2, устройство 6 формирования характеристики направленности, устройство 7 обработки сигналов, устройство 8 обнаружения эхосигнала, а также устройство 13 определения дистанции до цели. Также активный гидролокатор содержит последовательно соединенные запоминающее устройство 9, устройство 10 выделения сигнального отклика тонального сигнала, модулятор 11 и согласованный фильтр 12. Вход устройства 14 формирования модулирующей функции сложного сигнала соединен с выходом устройства 10, а первый и второй выходы устройства 14 соединены со вторыми входами модулятора 11 и согласованного фильтра 12 соответственно. Вход устройства 15 выработки строба соединен с выходом устройства 8, выход устройства 7 соединен с первым входом устройства 9, первый, второй и третий выходы устройства 15 соединены со вторым входом устройства 9, вторым входом устройства 10 и первым входом устройства 13 соответственно. Второй вход устройства 13 соединен с выходом согласованного фильтра 12, а второй вход устройства 8 соединен со вторым выходом устройства 3.The active sonar (Fig. 1) contains a serially connected synchronization device 3, a device 4 for generating a sounding signal, a generator device 5 and a radiating
Практическое исполнение блоков, входящих в изобретение, известно из практики гидроакустики и реализуется на основе применения цифровых устройств.The practical implementation of the blocks included in the invention is known from the practice of hydroacoustics and is implemented through the use of digital devices.
Блок 9 и согласованный фильтр 12 могут быть реализованы на основе технических решений, приведенных в книге Проектирование импульсных и цифровых устройств радиотехнических систем. /Гришин Ю.П., Казаринов Ю.М., Катиков В.М. и др.; Под ред. Ю.М. Казаринова. М.: Высш. шк., 1985, с.51 и 147-15.Block 9 and the matched filter 12 can be implemented on the basis of technical solutions given in the book Design of pulse and digital devices of radio systems. / Grishin Yu.P., Kazarinov Yu.M., Katikov V.M. and etc.; Ed. Yu.M. Kazarinova. M .: Higher. Shk., 1985, p. 51 and 147-15.
Блоки 11, 14 выполняются с использованием технических решений, приведенных в книге Цифровые радионавигационные устройства / В.В. Барашенков, А.Е. Лутченко, Е.М. Скороходов и др.; под ред. В.Б. Смолова. М.: Сов. радио, 1980. С.196-206.Blocks 11, 14 are performed using technical solutions given in the book Digital Radio Navigation Devices / V.V. Barashenkov, A.E. Lutchenko, E.M. Skorokhodov et al .; under the editorship of V.B. Smolova. M .: Sov. Radio, 1980. S.196-206.
Блоки 10, 15 реализуются с использованием технических средств, описанных в книге Проектирование импульсных и цифровых устройств радиотехнических систем. / Гришин Ю.П., Казаринов Ю.М., Катиков В.М. и др.; Под ред. Ю.М. Казаринова. М.: Высш. шк., 1985. С.155-163.Blocks 10, 15 are implemented using the technical means described in the book Design of pulse and digital devices of radio systems. / Grishin Yu.P., Kazarinov Yu.M., Katikov V.M. and etc.; Ed. Yu.M. Kazarinova. M .: Higher. school., 1985. S.155-163.
Работа устройства осуществляется следующим образом. Устройство 4 формирования тонального зондирующего сигнала вырабатывает зондирующие сигналы. Гидролокатор производит излучение зондирующего сигнала с помощью генераторного устройства 5 и излучающей акустической антенны 1. Отраженный от объекта эхосигнал с выхода приемной акустической антенны 2 поступает на устройство 6 формирования характеристик направленности. С выхода устройства 6 сигнальный массив поступает на устройство 7, обеспечивающее обработку принятых сигналов и далее на устройство обнаружения эхосигнала 8. С выхода блока 7 сигнальный процесс поступает на вход запоминающего устройства 9, которое работает в режиме обновления запоминаемой информации. При обнаружении эхосигнала в устройстве выработки строба 15 вырабатывается стробирующий импульс, середина которого по времени соответствует моменту обнаружения эхосигнала, а длительность которого дает возможность, с учетом приборных ошибок сформировать в блоке 9 необходимый массив сигнального процесса, включающий на некоторой протяженности по времени как отклик тонального сигнала, так и шумы. Этот массив передается в блок 10. В блоке 10 происходит выделение сигнального отклика тонального сигнала из поступившего в блок 10 массива. На входы модулятора 11 поступают сигнальный отклик тонального сигнала в виде радиоимпульса (то есть импульса с высокочастотным заполнения) из блока 10 и модулирующая функция сложного сигнала с блока 14. С выхода блока 11 на вход согласованного фильтра 12 поступает сформированный на основе отклика тонального сигнала сложный сигнал. На другой вход блока 12 поступает модулирующая функция сложного сигнала из блока 14. В результате на выходе блока 12 возникает сжатый по длительности отклик сформированного сложного сигнала в виде огибающей радиоимпульса. Длительность отклика сложного сигнала существенно меньше сигнального отклика тонального сигнала. Этот эффект иллюстрируется на примере с помощью фиг.2. The operation of the device is as follows. The device 4 forming a tonal sounding signal generates sounding signals. The sonar emits a probe signal using a generator device 5 and a radiating
На фиг.2 представлено:Figure 2 presents:
- огибающая сигнального отклика тонального сигнала (штриховая линия), длительность T тонального зондирующего сигнала, в данном примере равна 0,5 с, длительность огибающей сигнального отклика по уровню (минус 3 дБ) от максимума равна приблизительно 0,6-T, т.е. 0,3 с;- the envelope of the signal response of the tone signal (dashed line), the duration T of the probe sound signal, in this example, is 0.5 s, the duration of the envelope of the signal response by level (minus 3 dB) from the maximum is approximately 0.6-T, i.e. . 0.3 s;
- огибающая отклика сложного сигнала на выходе согласованного фильтра (сплошная линия), ширина полосы сформированного в данном случае сложного сигнала равна 200 Гц, длительность основного лепестка огибающей сигнального отклика сложного сигнала по уровню (минус 3 дБ) равна, соответственно, 5 мс.- the envelope of the response of the complex signal at the output of the matched filter (solid line), the bandwidth of the complex signal generated in this case is 200 Hz, the duration of the main lobe of the envelope of the signal response of the complex signal by level (minus 3 dB) is 5 ms, respectively.
Таким образом, в данном примере длительность отклика сформированного сложного сигнала в 60 раз меньше длительности отклика тонального сигнала, за счет этого и происходит существенное повышение точности определения дистанции до цели.Thus, in this example, the response time of the generated complex signal is 60 times less than the response time of the tone signal, due to this there is a significant increase in the accuracy of determining the distance to the target.
С выхода блока 12 огибающая отклика согласованного фильтра поступает на вход устройства 13 определения дистанции до цели. В блоке 13 производится определение интервала τз между моментом времени tи, соответствующим концу излучения зондирующего сигнала, и моментом времени tм, соответствующим максимуму выходного отклика блока 12. Далее в блоке 13 определяется дистанция до цели с использованием соотношения:From the output of block 12, the response envelope of the matched filter is input to the device 13 for determining the distance to the target. In block 13, the interval τ z is determined between the time t and the corresponding end of the radiation of the probe signal and the time t m corresponding to the maximum output response of block 12. Next, in block 13, the distance to the target is determined using the relation:
D=c·τз/2,D = c · τ s / 2,
где c - скорость звука в воде.where c is the speed of sound in water.
Величина τз определяется в блоке 13 по соотношению:The value of τ s is determined in block 13 by the ratio:
τз=τстр+τм,τ s = τ p + τ m
где τстр - интервал времени между концом излучения и моментом начала стробирующего импульса, измеряется в блоке 15;where τ str is the time interval between the end of the radiation and the moment the gate starts, measured in block 15;
τм - интервал времени между началом стробирующего импульса и моментом tм, измеряется в блоке 13.τ m - the time interval between the beginning of the gating pulse and the moment t m , is measured in block 13.
Устройство 3 управляет во времени формированием зондирующего сигнала (блок 4) и соответственно работой генераторного устройства 5, а также обеспечивает через блок 8 синхронизацию работы блоков 9, 10, 13, 14 и 15.The device 3 controls in time the generation of the probe signal (block 4) and, accordingly, the operation of the generator device 5, and also provides through block 8 synchronization of the operation of blocks 9, 10, 13, 14 and 15.
Использование запоминающего устройства, устройства выделения сигнального отклика тонального сигнала, устройства формирования модулирующей функции, модулятора, согласованного фильтра, устройства выработки строба, с соответствующими связями между этими блоками и связями этих блоков с другими блоками активного гидролокатора, обеспечивает повышение точности определения дистанции до цели на основе измерения времени задержки отклика на выходе согласованного фильтра для специально сформированного сложного сигнала, причем длительность этого отклика существенно меньше длительности сигнального отклика тонального сигнала.The use of a storage device, a device for extracting a signal response of a tone signal, a device for generating a modulating function, a modulator, a matched filter, a device for generating a strobe, with the corresponding connections between these blocks and the connections of these blocks with other active sonar blocks, improves the accuracy of determining the distance to the target based on measuring the response delay time at the output of a matched filter for a specially formed complex signal, and the duration this response is significantly less than the duration of the signal response of the tone signal.
Это позволяет считать, что заявленный технический результат достигнут.This allows us to assume that the claimed technical result is achieved.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2013151070/28A RU2545326C1 (en) | 2013-11-15 | 2013-11-15 | Active sonar |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2013151070/28A RU2545326C1 (en) | 2013-11-15 | 2013-11-15 | Active sonar |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2545326C1 true RU2545326C1 (en) | 2015-03-27 |
Family
ID=53383265
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2013151070/28A RU2545326C1 (en) | 2013-11-15 | 2013-11-15 | Active sonar |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2545326C1 (en) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2654366C1 (en) * | 2017-04-17 | 2018-05-17 | Акционерное Общество "Концерн "Океанприбор" | Active sonar |
RU2719214C1 (en) * | 2019-05-22 | 2020-04-17 | Акционерное Общество "Концерн "Океанприбор" | Active sonar |
RU2785403C1 (en) * | 2021-09-13 | 2022-12-07 | Акционерное Общество "Концерн "Океанприбор" | Active sonar apparatus with object classification |
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP0299051A1 (en) * | 1987-01-15 | 1989-01-18 | Hughes Aircraft Co | Channel adaptive active sonar. |
RU2133047C1 (en) * | 1996-07-05 | 1999-07-10 | Таганрогский государственный радиотехнический университет | Parametric echo-pulse sonar |
RU2346295C1 (en) * | 2007-05-21 | 2009-02-10 | ОАО "Концерн "Океанприбор" | Active sonar |
RU90574U1 (en) * | 2009-09-07 | 2010-01-10 | ОАО "Концерн "Океанприбор" | ACTIVE HYDROLOCATOR |
RU92201U1 (en) * | 2008-12-30 | 2010-03-10 | ОАО "Концерн "Океанприбор" | ACTIVE HYDROLOCATOR |
RU114169U1 (en) * | 2011-06-29 | 2012-03-10 | ОАО "Концерн Океанприбор" | ACTIVE HYDROLOCATOR |
-
2013
- 2013-11-15 RU RU2013151070/28A patent/RU2545326C1/en active IP Right Revival
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP0299051A1 (en) * | 1987-01-15 | 1989-01-18 | Hughes Aircraft Co | Channel adaptive active sonar. |
RU2133047C1 (en) * | 1996-07-05 | 1999-07-10 | Таганрогский государственный радиотехнический университет | Parametric echo-pulse sonar |
RU2346295C1 (en) * | 2007-05-21 | 2009-02-10 | ОАО "Концерн "Океанприбор" | Active sonar |
RU92201U1 (en) * | 2008-12-30 | 2010-03-10 | ОАО "Концерн "Океанприбор" | ACTIVE HYDROLOCATOR |
RU90574U1 (en) * | 2009-09-07 | 2010-01-10 | ОАО "Концерн "Океанприбор" | ACTIVE HYDROLOCATOR |
RU114169U1 (en) * | 2011-06-29 | 2012-03-10 | ОАО "Концерн Океанприбор" | ACTIVE HYDROLOCATOR |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2654366C1 (en) * | 2017-04-17 | 2018-05-17 | Акционерное Общество "Концерн "Океанприбор" | Active sonar |
RU2719214C1 (en) * | 2019-05-22 | 2020-04-17 | Акционерное Общество "Концерн "Океанприбор" | Active sonar |
RU2785403C1 (en) * | 2021-09-13 | 2022-12-07 | Акционерное Общество "Концерн "Океанприбор" | Active sonar apparatus with object classification |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN103033816B (en) | Synthetic aperture focused ultrasonic imaging implementation method based on arc scanning transition | |
JP2017072590A (en) | Detector, fish detector, and radar | |
JP2005249398A (en) | Metering fish finder and fish body length metering method | |
RU2650835C1 (en) | Method of the target parameters determining by the sonar | |
CN103149274B (en) | A kind of concrete defect detection method | |
RU2346295C1 (en) | Active sonar | |
RU2545326C1 (en) | Active sonar | |
RU2352909C1 (en) | Method for radiolocating measurement of vessel hull vibration and device for its realisation | |
US10215849B2 (en) | CTFM detection apparatus and underwater detection apparatus | |
RU2550576C1 (en) | Method to measure distance to noisy object | |
RU2535238C1 (en) | Method of synchronising emission and reception functions in bistatic sonar | |
RU2543674C1 (en) | Active sonar | |
RU2410650C2 (en) | Method to measure level of material in reservoir | |
RU90574U1 (en) | ACTIVE HYDROLOCATOR | |
RU2528113C1 (en) | Active sonar | |
RU2510608C1 (en) | Method of measuring thickness of ice from underwater vehicle | |
RU2545067C1 (en) | Active sonar | |
JP6024413B2 (en) | measuring device | |
RU2528114C1 (en) | Active sonar with object classification | |
RU101202U1 (en) | MULTI-FREQUENCY SPEAKING SYSTEM | |
RU2719214C1 (en) | Active sonar | |
RU2593622C1 (en) | Method of measuring radial velocity of object at its noise emission | |
RU2590226C1 (en) | Active sonar | |
RU2534731C1 (en) | Automatic classification system for short-range sonar | |
RU2484499C1 (en) | Method of determining depth of water body using side-scanning sonar and side-scanning sonar for realising said method |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20181116 |
|
NF4A | Reinstatement of patent |
Effective date: 20210712 |