RU2572792C1 - Method of integrating noisy sea object detection systems - Google Patents
Method of integrating noisy sea object detection systems Download PDFInfo
- Publication number
- RU2572792C1 RU2572792C1 RU2014143749/28A RU2014143749A RU2572792C1 RU 2572792 C1 RU2572792 C1 RU 2572792C1 RU 2014143749/28 A RU2014143749/28 A RU 2014143749/28A RU 2014143749 A RU2014143749 A RU 2014143749A RU 2572792 C1 RU2572792 C1 RU 2572792C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- indicator
- systems
- array
- arrays
- signal
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Measurement Of Velocity Or Position Using Acoustic Or Ultrasonic Waves (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области гидроакустики и предназначено для интеграции друг с другом гидроакустических систем обнаружения шумящих в море объектов, находящихся на одном носителе.The invention relates to the field of hydroacoustics and is intended to integrate with each other hydroacoustic systems for detecting noisy objects in the sea located on one medium.
Задача интеграции гидроакустических систем обнаружения всегда ставилась разработчиками аппаратуры [1]. Системы, работающие в разных диапазонах частот, имеющие различные приемные антенны и (или) способы обработки информации, оптимизированы под обнаружение различных частей единого гидроакустического сигнала, и их интеграция позволит получить наиболее полную информацию о шумящем в море объекте. Например, одна система обнаруживает широкополосные непрерывные шумовые сигналы в звуковом диапазоне частот, другая система обнаруживает узкополосные шумовые сигналы в инфразвуковом диапазоне частот, третья система обнаруживает импульсные детерминированные сигналы в ультразвуковом диапазоне частот. Тогда интеграция информации этих систем позволит определить для одного объекта наличие или отсутствие шумовых и детерминированных составляющих сигнала в разных диапазонах частот с различной повторяемостью во времени.The task of integrating sonar detection systems has always been posed by hardware developers [1]. Systems operating in different frequency ranges, having different receiving antennas and (or) information processing methods, are optimized for the detection of various parts of a single hydroacoustic signal, and their integration will provide the most complete information about an object that is noisy in the sea. For example, one system detects wideband continuous noise signals in the audio frequency range, another system detects narrowband noise signals in the infrasonic frequency range, and a third system detects pulsed deterministic signals in the ultrasonic frequency range. Then, the integration of the information of these systems will make it possible to determine for one object the presence or absence of noise and deterministic signal components in different frequency ranges with different repeatability in time.
Известны два основных подхода к решению задачи интеграции систем [2]. Согласно первому, интеграция осуществляется на конечном этапе обработки информации с использованием формулярных данных об обнаруженных объектах. Согласно второму, интеграция осуществляется на этапе первичной обработки информации до обнаружения объектов с использованием массивов сигнальной информации, элементы которых соответствуют угловым направлениям характеристик направленности в горизонтальной плоскости.There are two main approaches to solving the problem of system integration [2]. According to the first, integration is carried out at the final stage of information processing using formular data about detected objects. According to the second, integration is carried out at the stage of primary processing of information before the detection of objects using arrays of signal information, the elements of which correspond to the angular directions of the directivity characteristics in the horizontal plane.
Известны способы интеграции формулярной информации [3, 4], согласно которым на основании совокупности общих оценок параметров производится отождествление формуляров объектов, обнаруженных в разных системах. Теоретический анализ показывает высокую эффективность этих способов интеграции. Однако на практике перечень общих параметров в формулярах разных систем ограничен и часто состоит из одного параметра - направления на цель. Это приводит к общему недостатку способов интеграции формулярной информации, который заключается в их низкой эффективности на практике. Кроме того, интеграция формулярной информации возможна только для объектов, обнаружение которых уже проведено во всех системах.Known methods for integrating formal information [3, 4], according to which, on the basis of a set of general estimates of the parameters, the forms of objects found in different systems are identified. Theoretical analysis shows the high efficiency of these integration methods. However, in practice, the list of general parameters in the forms of different systems is limited and often consists of one parameter - direction to the target. This leads to a general lack of methods for integrating formular information, which consists in their low efficiency in practice. In addition, the integration of formal information is possible only for objects that have already been detected in all systems.
Интеграция на этапе первичной обработки дополнительно к расширению перечня информации о свойствах уже обнаруженных объектов позволяет, в некоторых случаях, снизить порог обнаружения и обнаруживать более слабые цели. Это связано с тем, что требуемая для обнаружения повторяемость сигнала в рамках одной системы обеспечивается накоплением во времени, а в рамках интегрированной системы может обеспечиваться накоплением в пространстве свойств сигнала в одном угловом направлении. В связи с этим интеграция на этапе предварительной обработки предпочтительна.Integration at the stage of primary processing, in addition to expanding the list of information about the properties of already detected objects, allows, in some cases, to lower the detection threshold and detect weaker targets. This is due to the fact that the signal repeatability required for detection within the framework of one system is ensured by accumulation in time, while within the framework of an integrated system it can be ensured by the accumulation in space of signal properties in one angular direction. In this regard, integration at the pre-processing stage is preferable.
Известны способы интеграции массивов сигнальной информации [5, 6]. Согласно этим способам объединяется несколько массивов сигнальной информации, полученных от одной приемной антенны для разных частотных диапазонов или разных углов наклона характеристик направленности в вертикальной плоскости для общего статического веера характеристик направленности в горизонтальной плоскости. Индикация массивов сигнальной информации осуществляется на едином поле индикатора. Способы [5, 6] применяются только для интеграции систем, работающих с использованием общей антенны, что является их существенным недостатком. Кроме того, смешение цветов приводит к получению нового качества только при наличии не более трех цветов (обычно красный, зеленый, синий), что ограничивает количество систем, подлежащих интеграции.Known methods for integrating arrays of signal information [5, 6]. According to these methods, several arrays of signal information obtained from one receiving antenna for different frequency ranges or different angles of inclination of the directivity in the vertical plane for a common static fan of directivity in the horizontal plane are combined. Arrays of signal information are displayed on a single indicator field. The methods [5, 6] are used only for the integration of systems operating using a common antenna, which is their significant drawback. In addition, color mixing results in a new quality only when there are no more than three colors (usually red, green, blue), which limits the number of systems to be integrated.
Наиболее близким аналогом по решаемым задачам и используемым принципам работы к предлагаемому изобретению является способ интеграции систем обнаружения шумящих в море объектов [7], который принят за прототип.The closest analogue to the tasks to be solved and the working principles used to the proposed invention is a method for integrating systems for detecting objects noisy in the sea [7], which is adopted as a prototype.
В способе-прототипе выполняются следующие операции:In the prototype method, the following operations are performed:
принимают гидроакустический шумовой сигнал несколькими системами с одной или несколькими антеннами, находящимися на общем носителе;receive a hydroacoustic noise signal from several systems with one or more antennas located on a common carrier;
осуществляют в каждой системе частотно-временную обработку сигнала с формированием одинакового веера характеристик направленности;carry out in each system the time-frequency signal processing with the formation of the same fan directivity characteristics;
формируют в каждой системе для общего сектора обзора индикаторные массивы, элементами которых является сигнальная информация с выхода каждой характеристики направленности;in each system, indicator arrays are formed for each general viewing sector, the elements of which are signal information from the output of each directivity characteristic;
осуществляют поэлементное сложение индикаторных массивов информации всех систем;carry out element-wise addition of indicator arrays of information of all systems;
отображают полученный объединенный индикаторный массив на индикаторе;display the resulting combined indicator array on the indicator;
обнаруживают шумящий объект по наличию локального максимума в объединенном индикаторном массиве.detect a noisy object by the presence of a local maximum in the integrated indicator array.
Явным недостатком способа-прототипа является необходимость наличия абсолютно идентичной структуры индикаторных массивов. Массивы должны быть одного размера с единым шагом между элементами. Это приводит к необходимости формирования идентичного веера характеристик направленности во всех интегрируемых системах. Это часто не достижимо, поскольку параметры характеристик направленности определяются формой и размерами антенны, а также диапазоном частот принимаемого сигнала. Операция поэлементного суммирования способа-прототипа допустима только для массивов, обладающих элементами одинаковой размерности, что предполагает идентичную частотно-временную и прединдикаторную (центрирование и нормирование) обработку информации во всех интегрируемых системах, что не всегда возможно. Кроме того, как показано в работе [7], интеграция по способу-прототипу целесообразна только для примерно одинаковых по потенциалу систем обнаружения. Интеграция сильно отличающихся систем приводит к ухудшению потенциала интегрированной системы по критерию максимума отношения сигнал/помеха.A clear disadvantage of the prototype method is the need for an absolutely identical structure of indicator arrays. Arrays must be the same size with a single step between the elements. This makes it necessary to form an identical fan of directivity characteristics in all integrable systems. This is often not achievable, since the parameters of the directivity characteristics are determined by the shape and size of the antenna, as well as the frequency range of the received signal. The operation of element-wise summation of the prototype method is permissible only for arrays with elements of the same dimension, which implies the identical time-frequency and pre-indicator (centering and normalization) information processing in all integrable systems, which is not always possible. In addition, as shown in [7], integration by the prototype method is only suitable for approximately identical detection systems in terms of potential. The integration of very different systems leads to a deterioration in the potential of the integrated system according to the criterion of the maximum signal / noise ratio.
Задачей заявляемого способа является получение возможности интеграции систем, обладающих различным потенциалом по обнаружению, и не обладающих одинаковым статическим веером характеристик направленности в условиях наличия индикатора с растровой графикой, используемого в отечественной гидроакустической технике.The objective of the proposed method is to obtain the possibility of integration of systems with different detection potential, and not having the same static fan of directional characteristics in the presence of an indicator with raster graphics used in domestic sonar technology.
Для решения поставленной задачи в способ интеграции систем обнаружения шумящих в море объектов, в котором принимают гидроакустический шумовой сигнал несколькими системами с одной или несколькими антеннами, находящимися на общем носителе; осуществляют в каждой системе частотно-временную обработку сигнала с формированием веера характеристик направленности в горизонтальной плоскости; формируют в каждой системе индикаторные массивы, элементами которых является сигнальная информация с выхода каждой характеристики направленностиTo solve the problem in a way to integrate systems for detecting objects that are noisy at sea, in which a hydroacoustic noise signal is received by several systems with one or more antennas located on a common carrier; carry out in each system the time-frequency signal processing with the formation of a fan of directivity characteristics in the horizontal plane; indicator arrays are formed in each system, the elements of which are signal information from the output of each directivity characteristic
введены новые признаки, а именно:new features have been introduced, namely:
частотно-временную обработку сигнала и формирование веера характеристик направленности в каждой системе производят независимо друг от друга;time-frequency signal processing and the formation of a fan of directivity characteristics in each system are carried out independently of each other;
формирование индикаторных массивов информации в каждой системе производят для своего сектора обзора;the formation of indicator information arrays in each system is carried out for its review sector;
формируют совокупный сектор обзора интегрированной системы, включающий в себя диапазоны секторов обзора всех интегрируемых систем;form the aggregate sector of the review of the integrated system, which includes the ranges of the sectors of the review of all integrated systems;
выбирают в качестве базовой системы систему, в которой шаг по угловому направлению между элементами индикаторного массива минимален в наибольшем диапазоне углов;choose a system as the base system in which the step along the angular direction between the elements of the indicator array is minimal in the largest range of angles;
назначают остальные системы подчиненными;designate other systems as subordinates;
для каждой подчиненной системы осуществляют интерполяцию индикаторных массивов между элементами до достижения шага между элементами индикаторного массива, равного шагу индикаторного массива в базовой системе;for each slave system, the indicator arrays are interpolated between the elements until a step between the elements of the indicator array is reached equal to the step of the indicator array in the base system;
отображают полученные индикаторные массивы всех систем друг под другом на общем индикаторе с растровой графикой, используя общую ось углового направления для совокупного сектора обзора в горизонтальной плоскости;display the obtained indicator arrays of all systems under each other on a common indicator with raster graphics, using the common axis of the angular direction for the total viewing sector in the horizontal plane;
обнаруживают шумящий объект и получают информацию о частотных и временных свойствах его сигнала по наличию локальных максимумов на одном угловом направлении в совокупности систем.they detect a noisy object and obtain information about the frequency and time properties of its signal by the presence of local maxima in one angular direction in the aggregate of systems.
Интерполяцию индикаторных массивов осуществляют, например, следующим образом: дополняют индикаторный массив подчиненной системы до размера индикаторного массива базовой системы путем размножения элементов массива; осуществляют преобразование Фурье дополненного массива; выполняют поэлементное умножение массива Фурье-трансформант на оконную функцию; осуществляют обратное преобразование Фурье.Indicator arrays are interpolated, for example, as follows: complement the indicator array of the slave system to the size of the indicator array of the base system by propagating the elements of the array; Fourier transform the augmented array; perform element-wise multiplication of the Fourier transform array by a window function; carry out the inverse Fourier transform.
Техническим результатом изобретения является возможность интеграции любого числа систем обнаружения, обладающих различными статическими веерами характеристик направленности и различными потенциалами по обнаружению, то есть возможность интеграции систем, работающих с использованием разных антенн и осуществляющих независимую частотно-временную обработку информации. Для интегрированной системы обеспечивается возможность обнаружения сигнала на допороговом уровне и получение информации о частотных и временных свойствах сигнала шумящего в море объекта, которая может быть выявлена в совокупности интегрируемых систем.The technical result of the invention is the ability to integrate any number of detection systems having various static fans of directivity characteristics and different detection potentials, that is, the ability to integrate systems operating using different antennas and performing independent time-frequency information processing. For an integrated system, it is possible to detect a signal at a subthreshold level and obtain information on the frequency and time properties of the signal of an object that is noisy in the sea, which can be detected in the aggregate of integrated systems.
Покажем возможность достижения указанного технического результата предложенным способом.We show the ability to achieve the specified technical result by the proposed method.
В заявляемом способе производят приведение индикаторных массивов различных систем к единому размеру, что необходимо для отображения этих массивов с общей осью углового направления на индикаторе с растровой графикой. При растровой графике каждому элементу массива сигнальной информации ставится в соответствие определенная группа пикселей на экране. Корректное изменение масштаба шкалы возможно только при кратном увеличении количества пикселей (в два, три, и т.д. раза). Тогда отображение разных массивов с общей осью углового направления возможно только для массивов, имеющих кратный шаг между элементами в общем секторе обзора. На практике это, чаще всего, достижимо только для систем, использующих общую антенну, когда общее расположение приемных элементов на антенне позволяет формировать характеристики направленности таким образом, что шаг между элементами индикаторных массивов кратен друг другу. Для обеспечения возможности интеграции информации, полученной системами, имеющими антенны, формирующие различные характеристики направленности в горизонтальной плоскости, в способ введена операция интерполяции данных между элементами массива. При этом в качестве базового массива используется массив сигнальной информации для системы, в которой шаг по угловому направлению между элементами массива минимален. Это обеспечивает сохранение точности оценки пеленга в наилучшей системе и возможность формирования различных вееров характеристик направленности в различных системах. Таким образом, обеспечивается интеграция систем обнаружения, обладающих различными статистическими веерами характеристик направленности, то есть работающих даже с использованием разных антенн, без ухудшения точности оценки пеленга. Объединение массивов сигнальной информации различных систем производится визуально путем их отображения с общей осью углового направления.In the inventive method, the indicator arrays of various systems are brought to a single size, which is necessary to display these arrays with a common axis of the angular direction on the indicator with raster graphics. In raster graphics, each element of the signal information array is associated with a certain group of pixels on the screen. Correct change of the scale is possible only with a multiple increase in the number of pixels (two, three, etc. times). Then the display of different arrays with a common axis of the angular direction is possible only for arrays that have a multiple step between the elements in a common sector of view. In practice, this is most often achievable only for systems using a common antenna, when the general arrangement of the receiving elements on the antenna allows one to form directivity characteristics so that the step between the elements of the indicator arrays is a multiple of each other. To enable the integration of information obtained by systems having antennas that form various directivity characteristics in the horizontal plane, the method of interpolating data between array elements is introduced. At the same time, an array of signaling information is used as a base array for a system in which the step along the angular direction between the array elements is minimal. This ensures the preservation of the accuracy of bearing estimation in the best system and the possibility of forming various fans of directional characteristics in various systems. Thus, the integration of detection systems with different statistical fans of directional characteristics, that is, operating even using different antennas, is ensured, without compromising the accuracy of bearing estimation. Combining the signal information arrays of various systems is done visually by displaying them with a common axis of the angular direction.
В заявляемом способе индикаторные массивы отдельных систем отображаются на общем индикаторе с общей осью углового направления для совокупного сектора обзора в горизонтальной плоскости. Наличие общей оси углового направления позволяет визуально отождествлять информацию разных систем, тем самым увеличивая количество информации об одном шумящем объекте. Информация интегрируемых систем в одном угловом направлении дополняет друг друга, обеспечивая накопление информации в пространстве свойств сигнала. Тогда обнаружение объекта может происходить не только по факту превышения сигналом порога в одной из систем, но и на допороговом уровне, с учетом накопления информации нескольких систем. Таким образом, для интегрированной системы обеспечивается возможность обнаружения сигнала на допороговом уровне и получение информации о шумящем в море объекте, которая может быть выявлена в совокупности интегрируемых систем.In the claimed method, the indicator arrays of individual systems are displayed on a common indicator with a common axis of the angular direction for the total viewing sector in the horizontal plane. The presence of a common axis of the angular direction allows you to visually identify the information of different systems, thereby increasing the amount of information about one noisy object. Information of integrated systems in one angular direction is complementary, providing the accumulation of information in the space of signal properties. Then the detection of the object can occur not only upon exceeding the signal threshold in one of the systems, but also at the sub-threshold level, taking into account the accumulation of information of several systems. Thus, for an integrated system, it is possible to detect a signal at a sub-threshold level and obtain information about an object that is noisy at sea, which can be detected in the aggregate of integrated systems.
Сущность изобретения поясняется фигурами 1, 2:The invention is illustrated by figures 1, 2:
Фиг. 1 - блок-схема устройства, реализующего предлагаемый способ интеграции систем обнаружения шумящих в море объектов.FIG. 1 is a block diagram of a device that implements the proposed method for integrating systems for detecting objects noisy in the sea.
Фиг. 1 - рисунок, поясняющий, как производится обнаружение сигнала в интегрированной системе.FIG. 1 is a drawing explaining how a signal is detected in an integrated system.
Предлагаемый способ технически реализуется аппаратно-программными средствами по структурной схеме, приведенной на фиг. 1, на основе обобщенной структурной схемы типовой гидроакустической системы шумопеленгования [8]. Структурная схема объединяет в своем составе два типа независимых веток обработки, заканчивающихся в едином блоке индикатора 3. Первая ветка обработки реализуется для гидроакустической системы, выбранной в качестве базовой. Выход антенны 1 базовой гидроакустической системы соединен с входом блока 2 частотно-временной обработки базовой системы, выход блока частотно-временной обработки базовой системы соединен с первым входом индикатора 3. Вторая и последующие ветки обработки реализуются для гидроакустических систем, выбранных в качестве подчиненных. Выход антенны 4 подчиненной системы n соединен с входом блока 5 частотно-временной обработки подчиненной системы n, выход блока 5 соединен с входом блока интерполяции 6 для подчиненной системы n, выход блока интерполяции 6 соединен входом n индикатора 3.The proposed method is technically implemented by hardware and software in accordance with the structural diagram shown in FIG. 1, based on a generalized block diagram of a typical hydroacoustic noise-finding system [8]. The structural scheme combines two types of independent processing branches, ending in a single block of indicator 3. The first processing branch is implemented for the sonar system selected as the base. The output of the antenna 1 of the base hydroacoustic system is connected to the input of the time-frequency processing unit 2 of the base system, the output of the time-frequency processing unit of the base system is connected to the first input of the indicator 3. The second and subsequent processing branches are implemented for the hydroacoustic systems selected as subordinates. The output of the antenna 4 of the slave system n is connected to the input of the time-frequency processing unit 5 of the slave system n, the output of block 5 is connected to the input of the interpolation unit 6 for slave system n, the output of the interpolation unit 6 is connected to the input n of indicator 3.
В динамике работы интегрированной гидроакустической системы предлагаемый способ реализуется следующим образом. Шумовой сигнал объекта, принятый антенной 1 базовой системы и антеннами 4 всех подчиненных систем, поступает в независимые блоки 2 и 5 частотно-временной обработки для базовой системы и для подчиненных систем, осуществляющие, в том числе, независимое формирование вееров характеристик направленности в горизонтальной плоскости и формирование независимых индикаторных массивов информации.In the dynamics of the integrated sonar system, the proposed method is implemented as follows. The noise signal of the object, received by the antenna 1 of the base system and the antennas 4 of all slave systems, enters into independent blocks 2 and 5 of the time-frequency processing for the base system and for slave systems, including the independent formation of fans of directivity in the horizontal plane and formation of independent indicator arrays of information.
Далее индикаторный массив, полученный для каждой из подчиненных систем независимо, поступает в свой блок 6, где производится интерполяция индикаторного массива подчиненной системы между элементами до достижения шага между элементами индикаторного массива, равного шагу индикаторного массива в базовой системе. Шаг индикаторного массива базовой системы является постоянной величиной и закладывается в алгоритм при разработке интегрированной системы.Next, the indicator array obtained for each of the subordinate systems independently goes to its block 6, where the indicator array of the subordinate system is interpolated between the elements until a step between the elements of the indicator array is reached, which is equal to the step of the indicator array in the base system. The step of the indicator array of the base system is a constant and is embedded in the algorithm when developing an integrated system.
Интерполяция индикаторных массивов может состоять в следующем: дополняют индикаторный массив подчиненной системы до размера индикаторного массива базовой системы путем размножения элементов массива, учитывая при этом особенности индикаторных массивов обеих систем: диапазон шкал углового направления, линейность или нелинейность дискретизации шкал углового направления, однозначность или неоднозначность пеленгования; выполняют для дополненного индикаторного массива процедуру быстрого преобразования Фурье с числом отсчетов, равным ближайшей степени двойки большего размера, чем размер массива (недостающие отсчеты заполняются нулями), формируя массив Фурье-трансформант; выполняют поэлементное умножение массива Фурье-трансформант на оконную функцию Гаусса, ширина которой подбирается эвристически таким образом, чтобы в исходном пространстве ее значение соответствовало значению ширины характеристики направленности для подчиненной системы; выполняют для массива Фурье-трансформант, умноженного на оконную функцию, процедуру обратного преобразования Фурье с прежним числом отсчетов; формируют интерполированный индикаторный массив для подчиненной системы, отбрасывая по половине лишних отсчетов с каждого края полученного массива. Достоинством предлагаемой интерполяции индикаторных массивов является простота реализации и отладки, поскольку все процедуры являются стандартными и могут быть выполнены с использованием универсальных модулей программирования.Interpolation of indicator arrays may consist of the following: supplement the indicator array of the slave system to the size of the indicator array of the base system by multiplying the array elements, taking into account the features of indicator arrays of both systems: range of angular direction scales, linearity or nonlinearity of discretization of angular direction scales, unambiguity or ambiguity of direction finding ; perform a fast Fourier transform procedure for the augmented indicator array with the number of samples equal to the nearest power of two larger than the size of the array (missing samples are filled with zeros), forming a Fourier transform array; perform element-wise multiplication of the Fourier transform transform array by the Gaussian window function, the width of which is selected heuristically so that in the original space its value corresponds to the value of the directivity width for the slave system; perform for the Fourier transform transform array multiplied by the window function, the inverse Fourier transform procedure with the same number of samples; form an interpolated indicator array for the slave system, discarding half the extra samples from each edge of the resulting array. The advantage of the proposed interpolation of indicator arrays is the ease of implementation and debugging, since all procedures are standard and can be performed using universal programming modules.
Из блока 6 полученные после интерполяции индикаторные массивы всех подчиненных систем поступают на индикатор 3 в едином темпе. Одновременно на индикатор 3 поступает индикаторный массив базовой системы. На индикаторе 3 производится единовременное отображение всех полученных индикаторных массивов друг под другом с общей осью углового направления для совокупного сектора обзора в горизонтальной плоскости. Полученная на индикаторе картина позволяет обнаруживать шумящий объект на допороговом уровне и получать наиболее полную информацию о свойствах его сигнала.From block 6, the indicator arrays obtained after interpolation of all the subordinate systems arrive at indicator 3 at a single pace. At the same time, indicator 3 of the base system enters indicator 3. On indicator 3, one-time display of all received indicator arrays is performed one under the other with a common axis of the angular direction for the total viewing sector in the horizontal plane. The picture obtained on the indicator allows one to detect a noisy object at a subthreshold level and obtain the most complete information about the properties of its signal.
Процесс обнаружения шумящего объекта и получения информации о его свойствах поясняется фиг. 2, на которой приведена условная картина индикатора интегрированной системы, состоящей из трех систем, обозначенных I, II, III. На картине приведены сверху вниз: общая ось углового направления (КУ); индикаторный массив базовой системы I; индикаторный массив подчиненной системы II после интерполяции; индикаторный массив подчиненной системы III после интерполяции. Видно, что индикаторные массивы систем обладают своими секторами обзора. В данном случае индикаторные массивы отображаются в виде амплитудных графиков своих значений. На практике индикаторные массивы могут отображаться также в другом виде, например, яркостью цвета в виде рекордограмм во времени или в зависимости от частоты сигнала.The process of detecting a noisy object and obtaining information about its properties is illustrated in FIG. 2, which shows a conditional picture of an indicator of an integrated system consisting of three systems, designated I, II, III. The picture shows from top to bottom: the common axis of the angular direction (KU); indicator array of the base system I; indicator array of slave system II after interpolation; indicator array of slave system III after interpolation. It can be seen that indicator arrays of systems have their own sectors of the review. In this case, indicator arrays are displayed in the form of amplitude graphs of their values. In practice, indicator arrays can also be displayed in a different form, for example, by the color brightness in the form of records in time or depending on the signal frequency.
Все три системы оптимизированы под обнаружение различных частей единого гидроакустического сигнала. Предположим, что система I обнаруживает и оценивает параметры широкополосных непрерывных шумовых сигналов в звуковом диапазоне частот. Система II, используя другую антенну, и другую частотно-временную обработку информации, также обнаруживает и оценивает параметры шумовых широкополосных непрерывных сигналов в звуковом диапазоне частот. Достоинством системы II является возможность определения расстояния до источника сигнала, которое определяет и недостатки системы II относительно системы I, а именно более узкий частотный диапазон и меньший сектор обзора. Предположим также, что система III обнаруживает импульсные детерминированные сигналы в ультразвуковом диапазоне частот, используя для этого свою антенну и свою частотно-временную обработку информации. Совокупное использование систем I, II и III может позволить расширить сектор обзора пространства и расширить перечень информативных параметров сигнала. Обычно на практике количество систем обнаружения превышает три, поскольку диапазон свойств сигнала по частоте, времени, форме достаточно велик.All three systems are optimized for detecting different parts of a single sonar signal. Assume that system I detects and evaluates the parameters of continuous wideband noise signals in the audio frequency range. System II, using a different antenna and other time-frequency information processing, also detects and evaluates the parameters of continuous wideband noise signals in the audio frequency range. The advantage of system II is the ability to determine the distance to the signal source, which also determines the disadvantages of system II relative to system I, namely, a narrower frequency range and a smaller field of view. Suppose also that system III detects pulsed deterministic signals in the ultrasonic frequency range, using for this purpose its own antenna and its time-frequency information processing. The combined use of systems I, II, and III may allow us to expand the sector of the space survey and expand the list of informative signal parameters. Typically, in practice, the number of detection systems exceeds three, since the range of signal properties in frequency, time, and shape is quite large.
Анализируя рисунок, можно произвести обнаружение и оценку параметров трех объектов:By analyzing the figure, it is possible to detect and evaluate the parameters of three objects:
- в угловом направлении -90 уверенно обнаруживается объект, обладающий свойствами сигнала, выделяемыми системами I и II, но не обладающий свойствами сигнала, выделяемыми системой III. В рассматриваемом примере, про этот объект можно указать следующее: произведена оценка параметров шумоизлучения объекта в звуковом диапазоне частот, произведена оценка расстояния до этого объекта, известно, что объект не излучает импульсные детерминированные сигналы. Для объекта полностью определена информация, выделяемая системами I, II и III.- in the angular direction -90, an object is confidently detected that has signal properties emitted by systems I and II, but does not have signal properties emitted by system III. In this example, about this object, you can specify the following: the noise emission parameters of the object are estimated in the audio frequency range, the distance to this object is estimated, it is known that the object does not emit pulsed deterministic signals. For the object, the information released by systems I, II and III is completely defined.
- в угловом направлении 0 уверенно обнаруживается объект, обладающий свойствами сигнала, выделяемыми системой III. В этом же угловом направлении слабо проявляются свойства сигнала, выделяемые системой I. Наличие уверенного обнаружения в системе III позволяет принять решение о допороговом обнаружении в системе I, без накопления информации во времени. При этом информация о свойствах сигнала объекта пополняется. Сектор обзора системы II не захватывает угловое направление на этот объект, следовательно, неопределенность в отношении свойств сигнала, выделяемых системой II, сохраняется. В рассматриваемом примере, про этот объект можно указать следующее: обнаружен объект, излучающий импульсные сигналы. В этом же направлении слабо проявляется широкополосный сигнал. Оператор может произвести допороговое обнаружение широкополосного сигнала, после чего будут оценены его параметры. Так как сигнал слабый, его обнаружение в системе I и получение соответствующих свойств было бы невозможно без интеграции с системой II. Оценка расстояния до объекта пока невозможна, поскольку объект находится вне сектора обзора системы II. При нахождении интегрированной системы на подвижном носителе сектор обзора может быть изменен, тогда для объекта будет полностью определена информация, выделяемая системами I, II и III.- in the
- в угловом направлении +90 уверенно обнаруживается объект, обладающий свойствами сигнала, выделяемыми системой I, но не обладающий свойствами сигнала, выделяемыми системами II и III. В рассматриваемом примере, про этот объект можно указать следующее: обнаружен объект, шумоизлучение которого находится в звуковом диапазоне частот, однако, не в той части звуковых частот, обнаружение которых производится системой II, поэтому получение информации о расстоянии до шумящего объекта пока не представляется возможным. Понятно также, что объект не производит излучения импульсных сигналов.- in the angular direction +90, an object is confidently detected that has signal properties emitted by system I, but does not have signal properties emitted by systems II and III. In this example, about this object, you can specify the following: an object is detected whose noise emission is in the audio frequency range, however, not in that part of the audio frequencies detected by system II, therefore, obtaining information about the distance to the noisy object is not yet possible. It is also clear that the object does not emit pulsed signals.
Может наблюдаться ситуация, когда в одном угловом направлении присутствуют слабые сигналы допорогового уровня в нескольких системах. Такая ситуация, влекущая за собой пропуск цели в любой автономной системе, в условиях интегрированной системы привлекает к себе внимание оператора и обеспечивает возможность обнаружения слабой цели.A situation may be observed when weak signals of a subthreshold level are present in one angular direction in several systems. Such a situation, entailing missed targets in any autonomous system, in an integrated system, attracts the attention of the operator and provides the ability to detect a weak target.
Необходимо отметить, что на индикаторах с растровой графикой именно введение процедуры интерполяции индикаторных массивов позволяет отображать индикаторные массивы совершенно разных систем с общей осью углового направления, что позволяет отождествлять сигналы, наблюдаемые в разных системах.It should be noted that on indicators with raster graphics, it is the introduction of the procedure for interpolating indicator arrays that allows displaying indicator arrays of completely different systems with a common axis of the angular direction, which makes it possible to identify the signals observed in different systems.
Все изложенное позволяет считать задачу изобретения решенной. Предложен способ интеграции систем обнаружения шумящих в море объектов, который может быть использован для судовых гидроакустических средств подводного наблюдения с целью увеличения состава информации о шумящих в море объектах. При этом требуемая интерполяция индикаторных массивов реализуется с помощью универсальных модулей программирования.All of the above allows us to consider the problem of the invention solved. A method is proposed for integrating systems for detecting objects that are noisy in the sea, which can be used for marine sonar aids for underwater surveillance in order to increase the composition of information about objects that are noisy in the sea. In this case, the required interpolation of indicator arrays is implemented using universal programming modules.
ИСТОЧНИКИ ИНФОРМАЦИИINFORMATION SOURCES
1. Андреев М.Я., Охрименко С.Н., Клюшин В.В., Рубанов И.Л., Яковлев B.А. Интегрированная система подводного наблюдения для надводного корабля // Морской сборник. 2006. №8. С. 50-51.1. Andreev M.Ya., Okhrimenko S.N., Klyushin V.V., Rubanov I.L., Yakovlev B.A. Integrated underwater surveillance system for a surface ship // Marine collection. 2006. No8. S. 50-51.
2. Сосулин Ю.Г. Оптимальное комплексирование обнаружителей / Прием и обработка сигналов в многоканальных и комплектованных системах. М.: МАИ, 1992. С. 5-12.2. Sosulin Yu.G. Optimal Detector Integration / Reception and signal processing in multichannel and complete systems. M .: MAI, 1992.S. 5-12.
3. Нерославский Б.Л., Щеголева Н.Л. Об идентификации трассовых обнаружителей при многоканальном пеленговании // Гидроакустика. 2000. №2. C. 65-69.3. Neroslavsky B. L., Schegoleva N. L. On the identification of route detectors in multichannel direction finding // Hydroacoustics. 2000. No2. C. 65-69.
4. Жандаров A.M. Идентификация и фильтрация измерений состояния стохастических систем. М.: Наука, 1979.4. Zhandarov A.M. Identification and filtering of measurements of the state of stochastic systems. M .: Nauka, 1979.
5. Величкин С.М., Миронов Д.Д., Антипов В.А., Зеленкова И.Д., Перельмутер Ю.С. Патент РФ №2156984 от 27.09.2000. Способ получения информации о шумящем в море объекте и способ получения цветовых шкал для него. МПК G01S 3/84.5. Velichkin S. M., Mironov D. D., Antipov V. A., Zelenkova I. D., Perelmuter Yu.S. RF patent №2156984 from 09/27/2000. A method of obtaining information about an object noisy in the sea and a method for obtaining color scales for it. IPC G01S 3/84.
6. Антипов В.А., Величкин С.М., Обчинец О.Г., Пастор А.Ю., Подгайский Ю.П., Янпольская А.А. Патент РФ №2353946 от 27.04.2009. Способ получения информации о шумящих в море объектах. МПК G01S 3/80.6. Antipov V.A., Velichkin S.M., Obchinets O.G., Pastor A.Yu., Podgaysky Yu.P., Yanpolskaya A.A. RF patent No. 2353946 dated 04/27/2009. A method of obtaining information about noisy objects in the sea. IPC G01S 3/80.
7. Андреев М.Я., Губарев А.В., Клюшин В.В., Охрименко С.Н., Перелыгин B.C. К вопросу об интеграции систем обнаружения // Гидроакустика. 2008. №8. С. 68-74.7. Andreev M.Ya., Gubarev A.V., Klyushin V.V., Okhrimenko S.N., Perelygin B.C. On the issue of integration of detection systems // Hydroacoustics. 2008. No8. S. 68-74.
8. Корякин Ю.А., Смирнов С.А., Яковлев Г.В. Корабельная гидроакустическая техника: состояние и актуальные проблемы. СПб.: Наука, 2004.8. Koryakin Yu.A., Smirnov S.A., Yakovlev G.V. Ship hydroacoustic equipment: state and current problems. St. Petersburg: Science, 2004.
Claims (2)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2014143749/28A RU2572792C1 (en) | 2014-10-29 | 2014-10-29 | Method of integrating noisy sea object detection systems |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2014143749/28A RU2572792C1 (en) | 2014-10-29 | 2014-10-29 | Method of integrating noisy sea object detection systems |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2572792C1 true RU2572792C1 (en) | 2016-01-20 |
Family
ID=55087038
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2014143749/28A RU2572792C1 (en) | 2014-10-29 | 2014-10-29 | Method of integrating noisy sea object detection systems |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2572792C1 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2726293C1 (en) * | 2019-10-14 | 2020-07-10 | Акционерное Общество "Концерн "Океанприбор" | Method of detecting noisy objects in sea |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3774159A (en) * | 1972-11-24 | 1973-11-20 | Us Navy | Apparatus and method for determining the profile of an underwater target |
| RU2156984C1 (en) * | 1999-07-12 | 2000-09-27 | Государственное унитарное предприятие "Центральный научно-исследовательский институт "Морфизприбор" | Process of generation of information on noisy object at sea and process of obtainment of color scales for it |
| RU2298203C2 (en) * | 2005-05-03 | 2007-04-27 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Центральный научно-исследовательский институт "Морфизприбор" | Mode of detection of noisy objects in the sea |
| RU2300118C1 (en) * | 2005-08-29 | 2007-05-27 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Центральный научно-исследовательский институт "Морфизприбор" | Mode of detection noisy objects in the sea |
| RU2339050C1 (en) * | 2007-05-21 | 2008-11-20 | ОАО "Концерн "Океанприбор" | Method of sea noisy objects detection |
| RU2353946C1 (en) * | 2007-07-10 | 2009-04-27 | ОАО "Концерн "Океанприбор" | Method to receive information on sound-producing objects in sea |
-
2014
- 2014-10-29 RU RU2014143749/28A patent/RU2572792C1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3774159A (en) * | 1972-11-24 | 1973-11-20 | Us Navy | Apparatus and method for determining the profile of an underwater target |
| RU2156984C1 (en) * | 1999-07-12 | 2000-09-27 | Государственное унитарное предприятие "Центральный научно-исследовательский институт "Морфизприбор" | Process of generation of information on noisy object at sea and process of obtainment of color scales for it |
| RU2298203C2 (en) * | 2005-05-03 | 2007-04-27 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Центральный научно-исследовательский институт "Морфизприбор" | Mode of detection of noisy objects in the sea |
| RU2300118C1 (en) * | 2005-08-29 | 2007-05-27 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Центральный научно-исследовательский институт "Морфизприбор" | Mode of detection noisy objects in the sea |
| RU2339050C1 (en) * | 2007-05-21 | 2008-11-20 | ОАО "Концерн "Океанприбор" | Method of sea noisy objects detection |
| RU2353946C1 (en) * | 2007-07-10 | 2009-04-27 | ОАО "Концерн "Океанприбор" | Method to receive information on sound-producing objects in sea |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2726293C1 (en) * | 2019-10-14 | 2020-07-10 | Акционерное Общество "Концерн "Океанприбор" | Method of detecting noisy objects in sea |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US8684934B2 (en) | Adaptively performing clutter filtering in an ultrasound system | |
| US9952311B2 (en) | Radar apparatus and method of reducing interference | |
| US20160173241A1 (en) | Detecting and processing weak signals using an array of antennas | |
| KR101697696B1 (en) | Method and Apparatus for Finding Direction Using Directional Antennas | |
| RU2461020C1 (en) | Method for automatic classification | |
| RU2711406C1 (en) | Method of classification of hydro acoustic signals of marine objects noise emission | |
| US10215849B2 (en) | CTFM detection apparatus and underwater detection apparatus | |
| JP6215543B2 (en) | Radar equipment | |
| RU2690223C1 (en) | Method of determining coordinates of a marine noisy target | |
| RU2572792C1 (en) | Method of integrating noisy sea object detection systems | |
| US10830861B2 (en) | Method for direction finding and direction finder | |
| RU2465618C1 (en) | Automatic classification system of short-range hydrolocator | |
| RU2723145C1 (en) | Method and device for detecting noisy objects in the sea with onboard antenna | |
| RU2571950C1 (en) | Method for radio monitoring of radio-silent objects | |
| CN105008950B (en) | For measurement apparatus and measuring method that direction finding and direction uncertainty determine | |
| RU2624826C1 (en) | Method of classification of objects adapted to hydroacoustic conditions | |
| RU2684440C1 (en) | Method of obtaining objects detected by several systems | |
| JP2016038323A (en) | Detection device, detection method, and program | |
| RU2736188C9 (en) | Hydroacoustic information displaying method | |
| US10048372B1 (en) | Methods and systems for resolution of sonar images | |
| RU2534731C1 (en) | Automatic classification system for short-range sonar | |
| RU2593621C1 (en) | Method for colour coding information of hydroacoustic noise location | |
| RU156050U1 (en) | CONTROLLED SCALE RANGE BOTTOM SHOT | |
| RU2782843C1 (en) | Method for determining the coordinates of a noise-emitting sea target | |
| CN114488151B (en) | Active and passive combined detection method, device, equipment and medium for observation ship |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20191030 |