RU2572052C2 - Способ регистрации малошумного морского объекта - Google Patents
Способ регистрации малошумного морского объекта Download PDFInfo
- Publication number
- RU2572052C2 RU2572052C2 RU2014119095/28A RU2014119095A RU2572052C2 RU 2572052 C2 RU2572052 C2 RU 2572052C2 RU 2014119095/28 A RU2014119095/28 A RU 2014119095/28A RU 2014119095 A RU2014119095 A RU 2014119095A RU 2572052 C2 RU2572052 C2 RU 2572052C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- noise
- frequency response
- amplitude
- low
- marine object
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Measurement Of Velocity Or Position Using Acoustic Or Ultrasonic Waves (AREA)
Abstract
Использование: изобретение относится к области гидроакустики, а именно к способу регистрации шумоизлучения малошумного морского объекта. Сущность: способ регистрации малошумного морского объекта заключается в том, что сначала регистрируют в приемных устройствах «опорную» амплитудно-частотную характеристику (АЧХ) шумового поля водного пространства для последующей обработки в блоке первичной обработки сигналов с целью определения пары приемных устройств в блоке расчета взаимно корреляционной функции и принятия решения блока вторичной обработки сигналов, затем «опорную» АЧХ подают на соответствующие входы адаптивного фильтра блока вторичной обработки сигналов, где вырабатывают «нормированную» АЧХ шумового поля охраняемого водного пространства. При появлении малошумного морского объекта в охраняемом водном пространстве в области расположения приемных устройств формируют «рабочую» АЧХ водного пространства, которую через ранее выбранный первый приемный канал подают на первый вход блока расчета взаимно корреляционной функции и принятия решения и первый вход адаптивного фильтра блока расчета вторичной обработки сигналов. При превышении амплитуды «рабочей» АЧХ водного пространства над выработанным порогом нормированной АЧХ регистрируют АЧХ малошумного морского объекта. Принципиальным отличием заявленного изобретения является то, что заявленный способ, реализованный в предложенном устройстве для регистрации малошумного морского объекта, дополнительно использует блок расчета взаимно корреляционных функций и принятия решения, а также адаптивный фильтр, основанный на принципе минимизации среднеквадратической ошибки (СКО) помехи, в результате чего появляется возможность подавления нестационарной помехи с малым относительно времени прохода морского объекта интервалом корреляции, что позволяет повысить помехоустойчивость при регистрации малошумного морского объекта. Технический результат: использование при измерении первичного гидроакустического поля малошумных морских объектов в условиях повышенного уровня и нестационарности фоновых шумов (помех) в пределах времени регистрации прохода морского объекта, а также использование в охранных устройствах для защиты морских акваторий, портовых и других сооружений. 6 ил.
Description
Изобретение относится к области гидроакустики, а именно к способу регистрации шумоизлучения малошумного морского объекта в широкой полосе частот, и может быть использовано при измерении первичного гидроакустического поля малошумных морских объектов в условиях повышенного уровня и нестационарности фоновых шумов (помех) в пределах времени регистрации прохода морского объекта, а также может быть использовано в качестве охранного устройства для защиты морских акваторий, портовых и других подводных сооружений.
Процедура регистрации шумоизлучения морского объекта заключается в фиксации уровней значения проходной характеристики, получаемых путем измерений текущих значений мощности сигналов подводного шума движущегося морского объекта в заданных (третьоктавных или узких) полосах частот.
Измерения производятся в условиях фоновых шумов (помех), что в реальных условиях затрудняет регистрацию проходной характеристики морского объекта, поскольку при высоком уровне помех характеристика прохода оказывается искаженной как случайными флюктуациями, так и добавлением «пьедестала», возникающим вследствие высокого уровня помех.
Существует несколько методов выделения сигнала из смеси сигнал + помеха при регистрации проходной характеристики морского объекта.
Известен метод энергетического вычитания помехи (ЭВП) при измерении шумоизлучения морского объекта. Сущность метода заключается в оценке уровня помехи по краям проходной характеристики (т.е. там, где уровень полезного сигнала во много раз меньше уровня помехи) и последующего вычитания этого уровня из максимального значения проходной характеристики [Новиков А.К. Статистические измерения и обнаружение сигналов. - СПб.: ЦНИИ им. акад. А.Н. Крылова, 2006 г., стр. 151-154].
Основным недостатком метода ЭВП является то, что этот метод имеет малую помехоустойчивость в условиях нестационарной помехи в пределах времени регистрации прохода морского объекта. Кроме этого, при направленном в нос или корму характере шумоизлучения источника оценка помехи производится с большой погрешностью, обусловленной недостаточным спадом сигнальной составляющей.
Существенно большими возможностями с точки зрения помехоустойчивости и точности измерения уровня шума при наличии помех обладает метод энергетической согласованной обработки (ЭСО), реализованный в комплексе технических средств КТС «Тополь-СФП» и разработанный во ВНИИФТРИ B.И. Теверовским, А.О. Кюльян и др. [Новиков А.К. Статистические измерения и обнаружение сигналов.- СПб.: ЦНИИ им. акад. А.Н. Крылова, 2006 г., с. 151-154].
Сущность метода заключается в том, что по мере прохода источника относительно приемника в полосе анализа регистрируется энергетическая сумма полезного сигнала и помехи, которая затем подвергается обработке при помощи фильтра, согласованного с формой энергетической нестационарности полезного сигнала. При этом происходит фильтрация высокочастотных флюктуаций помехи при сохранении формы низкочастотной (относительно медленной по сравнению с быстрыми флюктуациями помехи) нестационарности полезной компоненты.
При реализации данного метода выполняется обработка следующим образом:
1. Производится запись характеристики прохода по интенсивности с небольшим предварительным сглаживанием.
2. Выполняется расчетная характеристика прохода для тех же параметров, что и для измеренной характеристики прохода.
3. Вычисляются взаимные корреляционные функции между измеренной характеристикой и расчетными функциями с возможностью изменять ширину расчетной характеристики прохода и приближать ее к реальной характеристике прохода.
4. Вычисляется уровень максимума характеристики прохода.
Метод ЭСО основан на применении алгоритма вычисления корреляционной функции, где сравниваются две функции различного происхождения - измеренная характеристика прохода и расчетная функция.
Недостатком описанного метода, реализованного в комплексе технических средств КТС «Тополь-СФП» и взятого за аналог, является то, что метод ЭСО имеет малую помехоустойчивость в условиях нестационарной помехи в пределах времени регистрации прохода морского объекта. Динамический диапазон анализа методом ЭСО зависит от свойств случайной нестационарности помехи, амплитуды и ширины флюктуационных «всплесков» помехи.
Эти недостатки устранены другим известным методом для увеличения динамического диапазона измерений и увеличения отношения сигнал/помеха, наиболее близким к заявленному изобретению техническим решением для регистрации малошумного морского объекта и выбранным в качестве прототипа.
Для увеличения динамического диапазона измерений рекомендуется, как и в случае метода ЭВП, применять обработку характеристики прохода методом ЭСО усредненной по нескольким проходам характеристики. Тогда случайные по времени появления максимумы помехи сглаживаются за счет усреднения, а регулярные максимумы прохода источника сигнала суммируются, в результате происходит увеличение отношения сигнал/помеха.
Известен метод повышения помехоустойчивости за счет траекторного накопления проходной характеристики, получивший название метод энергетической согласованной траекторной обработки (ЭСТО), реализованный также в комплексе технических средств КТС «Тополь-СФП» и выбранный в качестве прототипа [Новиков А.К. Статистические измерения и обнаружение сигналов. - СПб.: ЦНИИ им. акад. А.Н. Крылова, 2006 г., с. 151-154], который предполагает, что при проведении измерений используется не один приемник, а N приемников, расположенных в линию параллельно направлению движения измеряемого объекта. В этом случае по каждой из измерительных баз формируются проходные характеристики, которые в каждой частотной полосе подобны друг другу, отличаясь временным сдвигом во времени на определенную величину.
При стационарной помехе и равных дисперсиях флуктуаций на базах суммарная дисперсия в N раз меньше дисперсии при использовании одиночного приемного гидрофона. Таким образом, применение траекторного накопления повышает помехоустойчивость метода ЭСО за счет уменьшения дисперсии помехи.
Учет влияния помех на результаты измерений в рассмотренных методах производится в предположении, что средний уровень помехи, обусловленный шумами отдаленного судоходства, изменением метеоусловий и другими причинами, изменяется во времени достаточно медленно, в течение нескольких часов или суток. Нестационарность же уровня полезного сигнала, излучаемого движущимся объектом, обусловленная перемещением объекта относительно приемника и особенностями направленности излучения, является регулярной и имеет временной масштаб порядка десятков секунд - единиц минут. В закрытых акваториях, где предполагается использование предложенного устройства на основе разработанного способа, как показали экспериментальные исследования, помеха нестационарна и имеет сложную пространственно-временную структуру в условиях сложного интерференционного акустического поля сигнала и помехи.
Поэтому использование методов ЭВП, ЭСО, ЭСТО, рассмотренных выше и основанных на предположении стационарности помехи в интервале проходной характеристики, неэффективно.
Недостатком описанного прототипа является то, что в случае нестационарности помехи в пределах времени регистрации прохода морского объекта данный метод имеет малую помехоустойчивость.
На устранение этого недостатка направлено заявленное изобретение, технической задачей которого является создание нового способа для регистрации малошумного морского объекта с учетом изменяющейся интерференционной картины в исследуемом районе.
Реализация поставленной технической задачи позволяет добиться следующего технического результата:
- создан новый способ для регистрации шумоизлучения малошумного морского объекта в широкой полосе частот в условиях повышенного уровня шума и нестационарности фоновых шумов (помех).
Для достижения указанного технического результата предложен «Способ регистрации малошумного морского объекта», заключающийся в том, что сначала регистрируют в приемных устройствах «опорную» амплитудно-частотную характеристику (АЧХ) шумового поля водного пространства. «Опорная» АЧХ регистрируется для последующей обработки в блоке первичной обработки сигналов с целью определения пары приемных устройств с максимальным значением коэффициентов взаимной корреляции между первым и вторым, первым и третьим,… первым и N-ым приемными устройствами в блоке расчета взаимно корреляционной функции и принятия решения, затем «опорную» АЧХ подают на соответствующие входы адаптивного фильтра блока вторичной обработки сигналов, где вырабатывают «нормированную» АЧХ шумового поля охраняемого водного пространства. При появлении малошумного морского объекта в охраняемом водном пространстве в области расположения приемных устройств формируют «рабочую» АЧХ водного пространства, которую через ранее выбранный первый приемный канал подают на первый вход блока расчета взаимно корреляционной функции и принятия решения и первый вход адаптивного фильтра блока расчета вторичной обработки сигналов. При превышении амплитуды «рабочей» АЧХ водного пространства над выработанным порогом «нормированной» АЧХ регистрируют АЧХ малошумного морского объекта.
Предложенный способ реализуется в устройстве, содержащем идентичные приемные устройства блока приема, включающие соответствующие идентичные последовательно соединенные подводные устройства (1,2-N) и соответствующие идентичные блоки согласования (1,2-N) с возможностью передачи принятого сигнала на вход блока первичной обработки сигналов. В него входят аналогичные первый, второй и N-ый приемные каналы, включающие соответствующие блоки фильтров, а также соответствующие аналого-цифровые преобразователи. Выход первого аналого-цифрового преобразователя блока первичной обработки сигналов параллельно соединен с первым входом блока расчета взаимно корреляционной функции и принятия решения и с первым входом адаптивного фильтра, расположенных в блоке вторичной обработки сигналов. Выход второго аналого-цифрового преобразователя блока первичной обработки сигналов последовательно соединен со вторым входом блока расчета взаимно корреляционной функции и принятия решения блока вторичной обработки сигналов. Выход N-го аналого-цифрового преобразователя блока первичной обработки сигналов последовательно соединен с N-ым входом блока расчета взаимно корреляционной функции и принятия решения блока вторичной обработки сигналов. В зависимости от полученных результатов в блоке расчета взаимно корреляционной функции и принятия решения выбирается из приемных каналов (2.2-2.N) такой приемный канал, который соответствует максимальному значению коэффициента взаимной корреляции с первым приемным каналом и подключается с выхода блока расчета взаимно корреляционной функции и принятия решения на второй вход адаптивного фильтра, выход которого соединен с входом амплитудного детектора. Выход амплитудного детектора соединен через регистрирующее устройство с входом блока отображения информации. Предложенный способ экспериментально обоснован.
Результаты экспериментальных исследований
Схема проведения экспериментальных исследований с морским объектом в закрытой бухте представлена на фиг. 1. В качестве морского объекта использовалась моторная лодка.
Цель данных исследований заключалась в выборе взаимного местоположения приемных гидрофонов, при котором наиболее эффективно подавлялись шумы акватории с помощью адаптивного фильтра и за счет этого повышалось соотношение сигнала шумоизлучения морского объекта к помехе.
При этом обработка предполагала измерение:
- функции взаимной корреляции по шумам акватории (помеха) между гидрофонами, расположенными на различном расстоянии между собой, влияющими на эффективность работы адаптивного фильтра;
- проходных характеристик, по которым можно судить об уровнях сигнала и его затухании на разнесенных в пространстве гидрофонах до обработки;
- проходных характеристик после обработки с использованием адаптивного фильтра сигналов.
На схеме, представленной на фиг. 1, в точке Т1 было установлено первое приемное устройство, а в точках Т2, Т3, Т4, Т5 и Т6 последовательно устанавливалось второе приемное устройство на расстоянии 25, 35, 55, 90 и 110 м от первого приемного устройства.
При этом на каждом расстоянии между приемными устройствами (ПУ) производилось вычисление:
- функции взаимной корреляции (ФВК) по помехе с использованием аппаратуры MIC-300M;
- определялась проходная характеристика двигающейся моторной лодки по схеме, представленной на фиг. 1.
На первом этапе обработки над записями помехи была произведена цифровая фильтрация, основанная на последовательном подключении канонических звеньев второго порядка, а также измерение вероятностных характеристик шумов моря. Тип аппроксимации - эллиптический, тип фильтра полосовой от 60 до 500 Гц.
Экспериментально измеренные нормированные функции взаимной корреляции помехи по абсолютной величине между приемными устройствами на разных расстояниях относительно друг друга представлены на фиг. 2.
Из фиг. 2 видно, что с увеличением расстояния между приемными устройствами с 35 до 90 метров значение коэффициентов взаимной корреляции уменьшается с 0,487 до 0,294 соответственно, однако с увеличением расстояния между приемными устройствами, начиная с 90 метров наблюдаются периодические максимумы и минимумы значений нормированной функции взаимной корреляции. Таким образом, при выборе гидрофона, сигнал помехи с которого следует выбрать в виде опорного сигнала помехи для подачи на один из входов адаптивного фильтра (на второй вход подается смесь сигнала + помеха с первого гидрофона), следует исходить из соображений высокого коэффициента корреляции по помехе и минимального уровня сигнала на этом гидрофоне. В условиях проведения эксперимента этот гидрофон расположен в точке Т6.
Измерение проходных характеристик
Для определения проходной характеристики моторной лодки на первом и втором приемном устройстве была произведена обработка полученных записей сигналов регистрации прохода лодки с каждого гидрофона с помощью аппаратуры MIC-300M. Общая структура обработки сигналов, использующих опорный сигнал помехи, показана на фиг. 3.
В компенсаторе помех, как показано на фиг. 3, используется дополнительный сигнал, который поступает от источника помех или датчиков, расположенных в тех точках поля помех, где полезный сигнал слаб или отсутствует вообще. Напряжение, подаваемое на дополнительный вход, обычно называют компенсационным. Помеха в компенсационном канале проходит через адаптивный фильтр, который подстраивает свои параметры таким образом, чтобы обеспечить вычитание помехи из напряжения в основном канале, представляющем смесь сигнала и помехи. В результате этого помеха в основном канале уменьшается или подавляется полностью. Как видно из фиг. 3, входной сигнал s(t) сравнивается с опорным сигналом помехи n1(k), разность между ними образует сигнал ошибки e(k). Задача адаптивного фильтра - минимизировать ошибку воспроизведения образцового сигнала. С этой целью блок адаптации после обработки каждого отсчета анализирует сигнал ошибки, поступающий из фильтра, используя результаты этого анализа для подстройки параметров (коэффициентов) фильтра. Ошибка воспроизведения образцового (опорного) сигнала помехи будет определяться как:
Поскольку e(k) является случайным процессом, в качестве меры ее величины принимается средний квадрат. Таким образом, оптимизируемая функция выглядит как:
Минимизируя ошибку между смесью сигнал + помеха и опорным сигналом помехи, подавляется помеха и выделяется полезный сигнал.
Эту задачу может реализовать такой алгоритм, как LMS (Least Mean Square), который предполагает минимизацию среднеквадратической ошибки (СКО) помехи на выходе адаптивного фильтра при подаче на один его вход сигнал + помеха, а на второй вход - помехи. Алгоритм LMS основан на принципе минимизации градиента мгновенного значения ошибки между опорным и входным сигналом при использовании метода наименьших квадратов. Вывод формул, описывающих данные алгоритмы, производится на основе уравнений оптимальной фильтрации сигнала [Уидроу Б., Стринз С. Адаптивная обработка сигналов: пер. с англ. - М.: Радио и связь, 1989. - 440 с. Сергиенко А.Б. Цифровая обработка сигналов. - 2-е изд. - СПб.: Питер, 2006. - 752 с].
Работа адаптивного фильтра предполагает минимизацию СКО на выходе фильтра при подаче на вход опорного сигнала помехи. Входной опорный сигнал n0(t) обрабатывается дискретным фильтром, в результате чего получается выходной сигнал y(k). Этот выходной сигнал сравнивается с образцовым сигналом s(t), разность между ними образует сигнал ошибки e(k). Задача адаптивного фильтра - минимизировать ошибку воспроизведения образцового сигнала. С этой целью блок адаптации после обработки каждого отсчета анализирует сигнал ошибки и дополнительные данные, поступающие из фильтра, используя результаты этого анализа для подстройки параметров (коэффициентов) фильтра.
Таким образом, минимизация дисперсии помехи происходит в режиме «on-line» при регистрации проходной характеристики морского объекта.
Работа адаптивного фильтра демонстрируется на фиг. 4, где приведены гистограммы распределения уровня помехи при проведении эксперимента по регистрации проходной характеристики морского объекта.
Из фиг. 4 видно, что при обработке сигнала на выходе адаптивного фильтра происходит сужение гистограммы распределения помехи, а, следовательно, и уменьшение дисперсии помехи.
На фиг. 5 представлены экспериментально полученные амплитудно-временные диаграммы (проходные характеристики) регистрации прохода движущейся моторной лодки со скоростью 2 узла в точках установки приемных устройств с разносом по расстоянию в 110 м, в полосе частот 60-500 Гц до и после схемы адаптивной обработки сигналов.
Из анализа амплитудно-временных диаграмм мгновенных значений флуктуации амплитуды фонового поля в точках приема первого и второго приемных устройств, до схемы обработки (фиг. 5а, в) видно, что выявить флуктуации амплитуды шумового поля (проходная характеристика), обусловленного движущейся моторной лодкой в области действия приемных устройств (ПУ), возможно лишь в небольшой области действия ПУ. Использование предложенного способа позволяет повысить соотношение сигнал/помеха и увеличить зону обнаружения морского объекта (фиг. 5б, г).
Принципиальным отличием заявленного изобретения от прототипа является то, что заявленный способ реализован в предложенном устройстве для регистрации малошумного морского объекта, которое дополнительно содержит блок расчета взаимно корреляционных функций и принятия решения, а также адаптивный фильтр, основанный на принципе минимизации СКО помехи.
Такое конструктивное решение изобретения за счет отличительных признаков дало новые технические эффекты.
Использование блока расчета взаимно корреляционных функций и принятия решения совместно с адаптивным фильтром расширило возможности изобретения, в результате которого заявленный способ производит прием АЧХ шумового поля регистрируемого морского объекта и позволяет производить охрану водного пространства со всех приемных устройств, расположенных в различных точках пространства охраняемой акватории. Данные блоки необходимы для вычисления значений коэффициентов взаимной корреляции по помехе между первым и вторым, первым и третьим,… первым и N-м приемными устройствами с целью определения пары приемных устройств с максимальным значением коэффициентов взаимной корреляции между ними. Выходы выбранных приемных устройств подключаются к соответствующим входам адаптивного фильтра. В результате появляется возможность подавления нестационарной помехи с малым относительно времени прохода морского объекта интервалом корреляции, что позволяет повысить помехоустойчивость при регистрации малошумного морского объекта.
Дополнительным отличием способа является то, что в реализуемом по данному способу устройстве регистрирующее устройство используют с возможностью визуального отображения обработанного сигнала, а блок отображения информации используют с возможностью документирования данных. Этим обусловлена необходимость быстрой обработки информации и ее документирование.
Схема устройства для регистрации малошумного морского объекта показана на Фиг. 6.
На схеме представлено:
1. Блок приема
1.1 Первое приемное устройство
1.1.1 Первое подводное устройство
1.1.2 Первый блок согласования
1.2 Второе приемное устройство
1.2.1 Второе подводное устройство
1.2.2 Второй блок согласования
1.N. N-e приемное устройство
1.N.1 N-e подводное устройство
1.N.2 N-й блок согласования
2. Блок первичной обработки сигналов
2.1 Первый приемный канал
2.1.1 Первый блок фильтров
2.1.2 Первый аналого-цифровой преобразователь
2.2 Второй приемный канал
2.2.1 Второй блок фильтров
2.2.2 Второй аналого-цифровой преобразователь
2.N N-й приемный канал
2.N.1 N-й блок фильтров
2. N.2 N-й аналого-цифровой преобразователь
3. Блок вторичной обработки сигналов
3.1 Блок расчета взаимно корреляционной функции и принятия решения
3.2 Адаптивный фильтр
4. Амплитудный детектор
5. Регистрирующее устройство
6. Блок отображения информации
Все конструктивные элементы в блоке приема 1, в блоке первичной обработки сигналов 2, в блоке вторичной обработки сигналов 3, а также амплитудный детектор 4, регистрирующее устройство 5 и блок отображения информации 6 соединены электрическими связями. В блоке приема 1 сформировано идентичное количество приемных устройств 1.1, 1.2…1.N, использующих в своем составе в качестве подводного устройства 1.1.1, 1.2.1…1.N. 1 идентичный принимающий электроакустический элемент с возможностью приема акустических сигналов в водной среде, выход каждого из которых последовательно соединен с входом соответствующего блока согласования, служащего для согласования принятых подводными устройствами акустических сигналов в электрические для передачи на входы соответствующего каждого идентичного блока фильтров 2.1.1, 2.2.1…2.N.1 входящего в состав идентичных приемных каналов 2.1, 2.2,…2.N-х блока первичной обработки сигналов 2.
В блоке первичной обработки сигналов 2 выход каждого соответствующего идентичного блока фильтров 2.1.1, 2.2.1…2.N.1 последовательно соединен с входом соответствующего идентичного аналого-цифрового преобразователя 2.1.2, 2.2.2…2.N.2 для возможности пропускания передающегося электрического сигнала оптимальной полосы частот. Выход каждого идентичного аналого-цифрового преобразователя 2.1.2, 2.2.2…2.N.2 последовательно соединен с соответствующим первым, вторым и N-м входом блока расчета взаимно корреляционной функции и принятия решения 3.1 для вычисления и определения пары приемных устройств с максимальным значением коэффициентов корреляции, выход которого в зависимости от вычисленного значения подключает соответствующий выход приемного канала 2.2…2.N со вторым входом адаптивного фильтра 3.2. Дополнительно выход первого аналого-цифрового преобразователя 2.1.2. параллельно соединен с первым входом блока расчета взаимно корреляционной функции и принятия решения 3.1 и с первым входом адаптивного фильтра 3.2 для выработки АЧХ регистрируемого малошумного морского объекта, которая подается на вход амплитудного детектора 4. Выход амплитудного детектора 4 соединен с входом регистрирующего устройства 5. Регистрирующее устройство 5 использовано с возможностью визуального отображения обработанного сигнала.
Кроме того, выход регистрирующего устройства 5 соединен с входом блока отображения информации 6 для документирования данных.
Осуществление способа
Для осуществления заявленного способа устройство регистрации малошумного морского объекта снабжено общепринятым переносным или стационарным источником питания, расположенным на береговом посту или плавучем носителе. При работе подводные устройства 1.1.1, 1.2.2…1.N.1, в качестве которых использованы электроакустические элементы, широко используемые в гидроакустике, расположенные в различных точках подводного пространства охраняемой акватории, принимают со всех направлений подводного пространства «опорную» АЧХ шумового поля охраняемого водного пространства.
Принимаемая «опорная» АЧХ шумового поля охраняемого водного пространства через соответствующие блоки согласования 1.1.2, 1.2.2…1.N.2 поступает на соответствующие последовательно соединенные идентичные приемные каналы 2.1, 2.2…2.N блока первичной обработки сигналов 2, включающие последовательно соединенные идентичные блоки фильтров 2.1.1, 2.2.1…2.N.1 и соответствующие идентичные аналого-цифровые преобразователи 2.1.2, 2.2.2…2.N.2 для пропускания электрических сигналов оптимальной полосы частот и преобразования их в цифровой вид для последовательной передачи на соответствующие входы блока расчета взаимно корреляционной функции и принятия решения 3.1 блока вторичной обработки сигналов 3, в котором производится вычисление максимальных значений коэффициентов взаимной корреляции между первым и вторым, первым и третьим,… первым и N-м приемными устройствами с целью определения пары приемных устройств с максимальным значением коэффициентов взаимной корреляции между ними. Вычисленный в блоке взаимно корреляционной функции и принятия решения 3.1 блока вторичной обработки сигналов 3 из пары необходимых приемных устройств, «второй» приемный канал будет последовательно подключен с выхода блока расчета взаимно корреляционной функции и принятия решения 3.1 на второй вход адаптивного фильтра 3.2. Кроме того, «опорная» АЧХ шумового поля охраняемого водного пространства с выхода первого аналого-цифрового преобразователя 2.1.2 первого приемного канала 2.1. блока первичной обработки сигналов 2 параллельно поступает на первый вход блока расчета взаимно корреляционной функции и принятия решения 3.1 и на первый вход адаптивного фильтра 3.2 блока вторичной обработки сигналов 3, последний выполняющий функцию выработки «нормированной» АЧХ шумового поля охраняемого водного пространства. При появлении малошумного морского объекта в охраняемом водном пространстве в области расположения приемных устройств формироваться «рабочая» АЧХ водного пространства, которая посредством электрической связи через ранее выбранный первый приемный канал подается на первый вход блока расчета взаимно корреляционной функции и принятия решения и на первый вход адаптивного фильтра. В случае превышения амплитуды «рабочей» АЧХ водного пространства над выработанным порогом амплитуды нормированного сигнала на экране регистрирующего устройства 5 наблюдается АЧХ регистрируемого малошумного морского объекта. При вхождении малошумного морского объекта в охраняемое водное пространство будет соответственно меняться и величина порога срабатывания устройства. Таким образом, чувствительность устройства будет меняться при изменении величины принятой «опорной» АЧХ.
При появлении малошумного морского объекта в охраняемой акватории в принятом сигнале появляются составляющие с новой амплитудой. Новые амплитудные составляющие изменяют амплитудно-частотные характеристики области пространства охраняемой акватории. Полученный в адаптивном фильтре 3.2 разностный амплитудный сигнал поступает на вход амплитудного детектора 4 для выделения амплитудной огибающей. После этого продетектированный сигнал поступает на вход регистрирующего устройства 5 для регистрации и документирования полученных в результате исследования данных. Визуальное наблюдение принятого акустического сигнала происходит в блоке отображения информации 6, где происходит принятие решения о нахождении в исследуемой области малошумного морского объекта.
Заявленный способ представляет значительный интерес для народного хозяйства, так как реализуемое данным способом устройство обеспечивает охрану биологических и техногенных морских объектов. Заявленное решение не оказывает отрицательного воздействия на экологическое состояние окружающей среды.
Таким образом, заявленный способ «Способ регистрации малошумного морского объекта» является новым способом для оценки шумоизлучения морских объектов и для обеспечения защиты кораблей, судов в гаванях и портах, а также портовых и других подводных сооружений.
Заявленный способ обладает следующими достоинствами:
- возможность вычисления значений коэффициентов корреляции и выбора требуемой пары приемных устройств;
- возможность обнаружения и регистрации малошумного морского объекта в сложных гидроакустических условиях мелководных районов с повышенным уровнем шумовых гидроакустических помех;
- возможность эффективного использования пассивного режима локации для решения технических задач по регистрации малошумных морских объектов.
Заявленный способ промышленно применим, так как для его осуществления используются широко распространенные компоненты и изделия радиотехнической промышленности и вычислительной техники.
Claims (1)
- Способ регистрации малошумного морского объекта, заключающийся в том, что сначала регистрируют в приемных устройствах «опорную» амплитудно-частотную характеристику (АЧХ) шумового поля водного пространства, затем регистрируют «рабочую» АЧХ, сформированную в результате появления малошумного морского объекта в охраняемом водном пространстве, отличающийся тем, что «опорную» АЧХ используют для последующей обработки в блоке первичной обработки сигналов, а затем в блоке расчета взаимно корреляционной функции и принятия решения блока вторичной обработки сигналов, выбирая между первым и вторым, первым и третьим, … первым и N-м приемными устройствами, затем «опорную» АЧХ подают на соответствующие входы адаптивного фильтра блока вторичной обработки сигналов, где вырабатывают «нормированную» АЧХ шумового поля охраняемого водного пространства; далее при появлении малошумного морского объекта в охраняемом водном пространстве в области расположения приемных устройств формируют «рабочую» АЧХ водного пространства, которую через ранее выбранный первый приемный канал подают на первый вход блока расчета взаимно корреляционной функции и принятия решения и первый вход адаптивного фильтра блока вторичной обработки сигналов; в случае превышения амплитуды «рабочей» АЧХ водного пространства над выработанным порогом «нормированной» АЧХ регистрируют АЧХ малошумного морского объекта.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2014119095/28A RU2572052C2 (ru) | 2014-05-12 | 2014-05-12 | Способ регистрации малошумного морского объекта |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2014119095/28A RU2572052C2 (ru) | 2014-05-12 | 2014-05-12 | Способ регистрации малошумного морского объекта |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2014119095A RU2014119095A (ru) | 2015-11-20 |
| RU2572052C2 true RU2572052C2 (ru) | 2015-12-27 |
Family
ID=54552979
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2014119095/28A RU2572052C2 (ru) | 2014-05-12 | 2014-05-12 | Способ регистрации малошумного морского объекта |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2572052C2 (ru) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2616357C1 (ru) * | 2016-03-01 | 2017-04-14 | Федеральное Государственное Казенное Военное Образовательное Учреждение Высшего Образования "Тихоокеанское Высшее Военно-Морское Училище Имени С.О. Макарова" Министерства Обороны Российской Федерации (Г. Владивосток) | Способ регистрации малошумного морского объекта с использованием медианной фильтрации |
| RU2659186C1 (ru) * | 2017-05-29 | 2018-06-28 | Федеральное Государственное Казенное Военное Образовательное Учреждение Высшего Образования "Тихоокеанское Высшее Военно-Морское Училище Имени С.О. Макарова" Министерства Обороны Российской Федерации (Г. Владивосток) | Способ регистрации уровня шумоизлучения морского объекта |
| RU2746342C1 (ru) * | 2020-05-18 | 2021-04-12 | Федеральное Государственное Казенное Военное Образовательное Учреждение Высшего Образования "Тихоокеанское Высшее Военно-Морское Училище Имени С.О. Макарова" Министерства Обороны Российской Федерации (Г. Владивосток) | Способ регистрации шумоизлучения морского объекта |
| RU2746312C1 (ru) * | 2020-05-18 | 2021-04-12 | Федеральное Государственное Казенное Военное Образовательное Учреждение Высшего Образования "Тихоокеанское Высшее Военно-Морское Училище Имени С.О. Макарова" Министерства Обороны Российской Федерации (Г. Владивосток) | Способ регистрации шумоизлучения морского подводного объекта |
| RU2774731C1 (ru) * | 2021-06-29 | 2022-06-22 | Федеральное Государственное Казенное Военное Образовательное Учреждение Высшего Образования "Тихоокеанское Высшее Военно-Морское Училище Имени С.О. Макарова" Министерства Обороны Российской Федерации (Г. Владивосток) | Способ регистрации проходной характеристики морского объекта |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4173008A (en) * | 1971-03-10 | 1979-10-30 | Keith Stanley R | Method and apparatus for passive detection of marine objects |
| RU2108594C1 (ru) * | 1995-10-17 | 1998-04-10 | Военная академия противовоздушной обороны сухопутных войск Российской Федерации | Устройство измерения амплитудно-частотных характеристик целей |
| US6335905B1 (en) * | 1999-12-17 | 2002-01-01 | Garmin Corporation | Method for elimination of passive noise interference in sonar |
| RU2242021C2 (ru) * | 2002-07-15 | 2004-12-10 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Центральный научно-исследовательский институт "Морфизприбор" | Гидролокационный способ обнаружения подводных объектов, движущихся с малой радиальной скоростью в контролируемой акватории, и гидролокационная станция кругового обзора, реализующая этот способ |
| RU2309872C1 (ru) * | 2006-05-10 | 2007-11-10 | Федеральное государственное унитарное предприятие центральный научно-исследовательский институт "Гидроприбор" | Устройство гидроакустического наблюдения за подводной сигнально-помеховой обстановкой |
-
2014
- 2014-05-12 RU RU2014119095/28A patent/RU2572052C2/ru not_active IP Right Cessation
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4173008A (en) * | 1971-03-10 | 1979-10-30 | Keith Stanley R | Method and apparatus for passive detection of marine objects |
| RU2108594C1 (ru) * | 1995-10-17 | 1998-04-10 | Военная академия противовоздушной обороны сухопутных войск Российской Федерации | Устройство измерения амплитудно-частотных характеристик целей |
| US6335905B1 (en) * | 1999-12-17 | 2002-01-01 | Garmin Corporation | Method for elimination of passive noise interference in sonar |
| RU2242021C2 (ru) * | 2002-07-15 | 2004-12-10 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Центральный научно-исследовательский институт "Морфизприбор" | Гидролокационный способ обнаружения подводных объектов, движущихся с малой радиальной скоростью в контролируемой акватории, и гидролокационная станция кругового обзора, реализующая этот способ |
| RU2309872C1 (ru) * | 2006-05-10 | 2007-11-10 | Федеральное государственное унитарное предприятие центральный научно-исследовательский институт "Гидроприбор" | Устройство гидроакустического наблюдения за подводной сигнально-помеховой обстановкой |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2616357C1 (ru) * | 2016-03-01 | 2017-04-14 | Федеральное Государственное Казенное Военное Образовательное Учреждение Высшего Образования "Тихоокеанское Высшее Военно-Морское Училище Имени С.О. Макарова" Министерства Обороны Российской Федерации (Г. Владивосток) | Способ регистрации малошумного морского объекта с использованием медианной фильтрации |
| RU2659186C1 (ru) * | 2017-05-29 | 2018-06-28 | Федеральное Государственное Казенное Военное Образовательное Учреждение Высшего Образования "Тихоокеанское Высшее Военно-Морское Училище Имени С.О. Макарова" Министерства Обороны Российской Федерации (Г. Владивосток) | Способ регистрации уровня шумоизлучения морского объекта |
| RU2746342C1 (ru) * | 2020-05-18 | 2021-04-12 | Федеральное Государственное Казенное Военное Образовательное Учреждение Высшего Образования "Тихоокеанское Высшее Военно-Морское Училище Имени С.О. Макарова" Министерства Обороны Российской Федерации (Г. Владивосток) | Способ регистрации шумоизлучения морского объекта |
| RU2746312C1 (ru) * | 2020-05-18 | 2021-04-12 | Федеральное Государственное Казенное Военное Образовательное Учреждение Высшего Образования "Тихоокеанское Высшее Военно-Морское Училище Имени С.О. Макарова" Министерства Обороны Российской Федерации (Г. Владивосток) | Способ регистрации шумоизлучения морского подводного объекта |
| RU2774731C1 (ru) * | 2021-06-29 | 2022-06-22 | Федеральное Государственное Казенное Военное Образовательное Учреждение Высшего Образования "Тихоокеанское Высшее Военно-Морское Училище Имени С.О. Макарова" Министерства Обороны Российской Федерации (Г. Владивосток) | Способ регистрации проходной характеристики морского объекта |
| RU2786039C1 (ru) * | 2022-04-06 | 2022-12-16 | Федеральное Государственное Казенное Военное Образовательное Учреждение Высшего Образования "Тихоокеанское Высшее Военно-Морское Училище Имени С.О. Макарова" Министерства Обороны Российской Федерации (Г. Владивосток) | Способ регистрации проходной характеристики морского объекта в мелководной акватории |
| RU2799388C1 (ru) * | 2022-11-14 | 2023-07-05 | Российская Федерация, от имени которой выступает Федеральное агентство по техническому регулированию и метрологии (Росстандарт) | Способ определения координат, диаграмм направленности и акустической мощности зон излучения на корпусе движущегося шумящего объекта |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2014119095A (ru) | 2015-11-20 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| RU2572052C2 (ru) | Способ регистрации малошумного морского объекта | |
| Álvarez et al. | An automatic P-phase picking algorithm based on adaptive multiband processing | |
| CN106019263B (zh) | 基于多亮点回波模型的目标径向速度测量方法 | |
| RU2653585C1 (ru) | Способ обнаружения шумящих, движущихся в море объектов | |
| RU2711406C1 (ru) | Способ классификации гидроакустических сигналов шумоизлучения морских объектов | |
| CN111090089B (zh) | 一种基于两类辅助数据的空时自适应检测方法 | |
| RU2013129367A (ru) | Гидроакустический комплекс для обнаружения движущегося заглубленного источника звука и измерения его координат в мелком море | |
| RU2659186C1 (ru) | Способ регистрации уровня шумоизлучения морского объекта | |
| CN112698412B (zh) | 基于磁浮标的轴频磁异常信号处理方法 | |
| RU2616357C1 (ru) | Способ регистрации малошумного морского объекта с использованием медианной фильтрации | |
| RU2774731C1 (ru) | Способ регистрации проходной характеристики морского объекта | |
| RU2300781C1 (ru) | Устройство гидрометеорологоакустических наблюдений за акваторией морского полигона | |
| RU2410751C1 (ru) | Устройство для адаптивной сейсмической пеленгации объектов | |
| Bosworth et al. | Estimating signal-to-noise ratio (SNR) | |
| RU2746342C1 (ru) | Способ регистрации шумоизлучения морского объекта | |
| Hongwei et al. | Remote passive sonar detection by relative multiscale change entropy | |
| Mashoshin | Study of the applicability conditions of the correlation function of a wideband multipath signal for estimating source coordinates | |
| Oesterlein et al. | Extraction of time-frequency target features | |
| Bougher et al. | Generalized marine mammal detection based on improved band-limited processing | |
| RU2779380C1 (ru) | Обнаружитель движущихся подводных объектов на фоне биологического шума мелководной акватории, где обитают раки-щелкуны | |
| Lu et al. | Array shape estimation method based on extraction of single normal mode | |
| KR102051222B1 (ko) | 이동형 자기장 유도 통신을 위한 자기장 신호 탐지 장치 및 그 방법 | |
| RU2786039C1 (ru) | Способ регистрации проходной характеристики морского объекта в мелководной акватории | |
| CN115166834A (zh) | 一种金属目标二次场探测方法及系统 | |
| Zhang et al. | Passive Tone Detection for Moving Targets Based on Long-Time Coherent Integration |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20170513 |