RU2653189C1 - Method of detecting noisy objects in shallow and deep sea - Google Patents

Method of detecting noisy objects in shallow and deep sea Download PDF

Info

Publication number
RU2653189C1
RU2653189C1 RU2017119845A RU2017119845A RU2653189C1 RU 2653189 C1 RU2653189 C1 RU 2653189C1 RU 2017119845 A RU2017119845 A RU 2017119845A RU 2017119845 A RU2017119845 A RU 2017119845A RU 2653189 C1 RU2653189 C1 RU 2653189C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
components
sound pressure
vector
interference
intensity
Prior art date
Application number
RU2017119845A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Борис Анатольевич Касаткин
Сергей Борисович Касаткин
Original Assignee
Российская Федерация, от имени которой выступает ФОНД ПЕРСПЕКТИВНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Российская Федерация, от имени которой выступает ФОНД ПЕРСПЕКТИВНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ filed Critical Российская Федерация, от имени которой выступает ФОНД ПЕРСПЕКТИВНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ
Priority to RU2017119845A priority Critical patent/RU2653189C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2653189C1 publication Critical patent/RU2653189C1/en

Links

Images

Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01SRADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S3/00Direction-finders for determining the direction from which infrasonic, sonic, ultrasonic, or electromagnetic waves, or particle emission, not having a directional significance, are being received
    • G01S3/80Direction-finders for determining the direction from which infrasonic, sonic, ultrasonic, or electromagnetic waves, or particle emission, not having a directional significance, are being received using ultrasonic, sonic or infrasonic waves

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Radar, Positioning & Navigation (AREA)
  • Remote Sensing (AREA)
  • Measurement Of Mechanical Vibrations Or Ultrasonic Waves (AREA)

Abstract

FIELD: hydro acoustics.
SUBSTANCE: invention relates to the field of hydroacoustics and can be used in noise control systems. Detection method includes receiving noise signal by a combined receiver comprising a sound pressure receiver and a three-component receiver of the vibrational speed vector, frequency-time processing of the received signal, calculation in each frequency channel formed as a result of frequency-time processing of the received noise signals, complex amplitudes of sound pressure, three components of the vibrational speed vector, three components of the real component of the intensity vector and three components of the imaginary component of the intensity vector in the local coordinate system associated with the combined receiver, for the total process, the signal plus interference and for the interference separately, the formation in each frequency channel averaged over a time T1 values of three components of the real component of the intensity vector, three components of the imaginary component of the intensity vector and the square of the sound pressure, the formation in each frequency channel averaged over a time T2=10 T1 complex amplitudes of the zero and first harmonics of the secondary spectrum for the three components of the real component of the intensity vector, three components of the imaginary component of the intensity vector and the square of the sound pressure, rationing of all 21 informative parameters computed for the total signal plus interference process by the corresponding values of the informative parameters calculated for the interference, calculating the maximum signal-to-interference ratio for one of the 21 informative parameters, and making the detection decision by comparing the signal-to-interference ratio of the maximum signal-to-interference ratio calculated in one of the 21 informative parameters to a threshold value.
EFFECT: increasing noise immunity and range of the receiving system at low frequencies in shallow and deep sea conditions by using a receiver system based on a combined receiver, in which a lot of informative parameters are formed.
1 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к области гидроакустики и может быть использовано в системах шумопеленгования.The invention relates to the field of hydroacoustics and can be used in noise direction finding systems.

Известен способ обнаружения шумящих объектов, изложенный в монографии Л. Кампа (Подводная акустика, пер. с англ. Мир, 1972, С. 262-263), в соответствии с которым с помощью антенны и энергетического приемника сигнала можно обнаружить цель в пассивном режиме путем сравнения отношения сигнал/помеха в зоне акустической освещенности с пороговым значением. Этот способ обнаружения содержит следующие операции:A known method for detecting noisy objects is described in the monograph by L. Kamp (Underwater acoustics, transl. From the English Mir, 1972, S. 262-263), according to which using the antenna and the energy receiver of the signal can detect the target in passive mode by comparing the signal-to-noise ratio in the acoustic illumination zone with a threshold value. This detection method contains the following operations:

- прием гидроакустического шумового сигнала звукового давления с помощью приемной антенны с развитой апертурой в горизонтальной плоскости, причем антенна не обеспечивает разрешения по углу прихода в вертикальной плоскости траекторий лучей,- receiving a hydro-acoustic noise signal of sound pressure using a receiving antenna with a developed aperture in the horizontal plane, and the antenna does not provide resolution of the angle of arrival in the vertical plane of the ray paths,

- частотно-временную обработку принятых шумовых сигналов звукового давления для каждого пространственного канала наблюдения в горизонтальной плоскости,- time-frequency processing of received noise signals of sound pressure for each spatial observation channel in the horizontal plane,

- измерение уровня на выходе пространственного канала веера, включая накопление во времени, центрирование и нормирование в единицах сигнал/помеха,- measurement of the level at the output of the spatial channel of the fan, including the accumulation in time, centering and normalization in units of signal / noise,

- развертывание на последовательных циклах обзора принятых шумовых сигналов звукового давления пространственных каналов веера в горизонтальной плоскости на панорамном индикаторе в координатах угол-время.- deployment in successive review cycles of the received noise signals of the sound pressure of the spatial channels of the fan in the horizontal plane on a panoramic indicator in angle-time coordinates.

Недостатком данного способа является малая помехоустойчивость и дальность действия приемной системы при ее работе на низких частотах в мелком море, когда ее размеры становятся соизмеримыми с длиной волны.The disadvantage of this method is the low noise immunity and range of the receiving system when it operates at low frequencies in the shallow sea, when its dimensions become comparable with the wavelength.

Известен также способ обнаружения шумящих в море объектов в фиксированном частотном диапазоне (патент РФ №2298203, МПК G01S 3/80, G01S 15/04, опубликован 27.04.2007 г.), включающий прием шумового сигнала звукового давления в горизонтальной плоскости, при котором осуществляют частотно-временную обработку принятых шумовых сигналов звукового давления для каждого пространственного канала наблюдения в горизонтальной плоскости, квадрируют, усредняют по времени, центрируют и нормируют шумовые сигналы звукового давления к помехе, осуществляют накопление на последовательных циклах обзора принятых нормированных шумовых сигналов звукового давления и принимают решение об обнаружении путем сравнения с пороговым значением отношения сигнал-помеха, при этом осуществляют прием шумового сигнала звукового давления статическим вертикальным веером одновременно в нескольких направлениях вертикальной плоскости каждого пространственного канала наблюдения в составе статического веера в горизонтальной плоскости, оптимизируют прием каждым горизонтальным пространственным каналом путем выбора наиболее вероятных углов приема в вертикальной плоскости для существующих гидроакустических условий подводного наблюдения. Для этого измеряют волнение поверхности моря, измеряют скорость звука в воде в зависимости от глубины, рассчитывают в каждом вертикальном пространственном канале уровень шумового сигнала на различных расстояниях и глубинах от точки приема по измеренным данным и по известным характеристикам дна, решая уравнение гидроакустики в пассивном режиме для шумящего объекта с заданным уровнем шумоизлучения с учетом характеристик приемной системы, рассчитывают уровень шумов моря в каждом вертикальном пространственном канале с учетом характеристик приемной системы по измеренным данным и известным характеристикам дна. Затем нормируют относительно расчетных шумов моря в вертикальных пространственных каналах расчетные уровни шумовых сигналов в каждом пространственном канале, полученные для заданных расстояний до шумящего объекта и глубин, рассчитывают для каждого расстояния и глубины шумящего объекта в вертикальных пространственных каналах отношение сигнал-помеха. После чего осуществляют обработку принимаемых шумовых сигналов звукового давления с весами, пропорциональными расчетному отношению сигнал-помеха в вертикальных пространственных каналах, перед накоплением на последовательных циклах обзора, и суммируют с расчетными весами принятые нормированные к помехе шумовые сигналы звукового давления вертикальных пространственных каналов. Для реализации данного способа введены новые операции, а именно:There is also a method of detecting noisy objects in the sea in a fixed frequency range (RF patent No. 2298203, IPC G01S 3/80, G01S 15/04, published April 27, 2007), which includes receiving a noise signal of sound pressure in the horizontal plane, in which time-frequency processing of received noise signals of sound pressure for each spatial observation channel in the horizontal plane, they square, average over time, center and normalize noise signals of sound pressure to noise, accumulate on in the following review cycles of the accepted normalized sound pressure noise signals and decide on detection by comparison with the threshold value of the signal-to-noise ratio, while the sound pressure sound signal is received by a static vertical fan simultaneously in several directions of the vertical plane of each spatial observation channel as part of a static fan in horizontal plane, optimize reception by each horizontal spatial channel by selecting more likely angles of reception in the vertical plane for the existing sonar conditions of underwater observation. To do this, the sea surface waves are measured, the speed of sound in water is measured depending on the depth, the level of the noise signal is calculated in each vertical spatial channel at various distances and depths from the receiving point using the measured data and the known bottom characteristics, solving the hydroacoustic equation in the passive mode for a noisy object with a given level of noise emission, taking into account the characteristics of the receiving system, calculate the noise level of the sea in each vertical spatial channel, taking into account the characteristics Teak receiving system from the measured data and the known characteristics of the floor. Then, the calculated levels of noise signals in each spatial channel obtained for given distances to the noisy object and depths are normalized with respect to the calculated noise of the sea in vertical spatial channels, and the signal-to-noise ratio is calculated for each distance and depth of the noisy object in vertical spatial channels. Then they process the received noise signals of sound pressure with weights proportional to the calculated signal-to-noise ratio in vertical spatial channels before accumulating them in successive review cycles, and the noise-normalized noise signals of sound pressure of vertical spatial channels are added to the calculated weights. To implement this method, new operations are introduced, namely:

- прием шумовых сигналов звукового давления статическим вертикальным веером одновременно в нескольких направлениях вертикальной плоскости каждого пространственного канала наблюдения в составе веера горизонтальной плоскости,- receiving noise signals of sound pressure by a static vertical fan simultaneously in several directions of the vertical plane of each spatial observation channel as part of a horizontal fan,

- оптимизация приема для каждого горизонтального пространственного канала в наклоненных по вертикали веерах путем выбора наиболее вероятных углов приема в существующих гидроакустических условиях наблюдения, для чего осуществляют:- optimization of reception for each horizontal spatial channel in vertically inclined fans by selecting the most probable reception angles in the existing hydroacoustic observation conditions, for which they carry out:

- измерение скорости звука в воде в зависимости от глубины,- measurement of the speed of sound in water depending on depth,

- измерение волнения поверхности моря,- measurement of sea surface waves,

- вычисление в каждом вертикально наклоненном пространственном канале уровня шумового сигнала звукового давления на различных расстояниях и глубинах от точки приема по измеренным данным и по известным характеристикам дна,- calculating in each vertically inclined spatial channel the level of the noise signal of sound pressure at various distances and depths from the receiving point according to the measured data and the known characteristics of the bottom,

- вычисление уровня звукового давления для шумов моря в каждом вертикальном пространственном канале с учетом характеристик приемной системы по измеренным данным и по известным характеристикам дна,- calculation of sound pressure level for sea noise in each vertical spatial channel, taking into account the characteristics of the receiving system according to the measured data and the known characteristics of the bottom,

- нормирование относительно расчетных шумов моря соответствующих вертикальных пространственных каналов расчетных уровней шумовых сигналов звукового давления в каждом пространственном канале, полученных для заданных расстояний до шумящего объекта и глубин, вычисление для каждого расстояния и глубины шумящего объекта в вертикальных пространственных каналах отношения сигнал-помеха,- normalization relative to the design noise of the sea of the corresponding vertical spatial channels of the calculated levels of noise signals of sound pressure in each spatial channel obtained for given distances to the noisy object and depths, calculation for each distance and depth of the noisy object in the vertical spatial channels of the signal-to-noise ratio,

- обработку принимаемых шумовых сигналов звукового давления с весами, пропорциональными расчетному отношению сигнал-помеха в вертикальных каналах, до межциклового накопления,- processing the received noise signals of sound pressure with weights proportional to the calculated signal-to-noise ratio in the vertical channels, to inter-cycle accumulation,

- суммирование с расчетными весами принятых нормированных к помехе шумовых сигналов звукового давления вертикальных пространственных каналов,- summation with the estimated weights of the normalized interference noise noise signals of the sound pressure of the vertical spatial channels,

- регистрация картины совокупности принимаемых сигналов на выходе приемной системы для которых выполнены указанные выше процедуры.- registration of the picture of the set of received signals at the output of the receiving system for which the above procedures are performed.

Данный способ является наиболее близким к заявленному изобретению и принят за прототип.This method is the closest to the claimed invention and adopted as a prototype.

Недостатком данного способа является малая помехоустойчивость и малая дальность действия приемной системы при работе на низких частотах, когда размер приемной системы соизмерим с длиной волны, и при работе в мелком и глубоком море, когда алгоритмы формирования пространственной направленности становятся неэффективными из-за дисперсионных искажений сигналов.The disadvantage of this method is the low noise immunity and the short range of the receiving system when operating at low frequencies, when the size of the receiving system is commensurate with the wavelength, and when working in the shallow and deep sea, when the spatial directional formation algorithms become ineffective due to dispersion signal distortions.

Задачей заявляемого способа является повышение помехоустойчивости и дальности действия приемной системы на низких частотах в условиях мелкого и глубокого моря путем использования комбинированного приемника и формирования на его выходе множества информативных параметров.The objective of the proposed method is to increase the noise immunity and range of the receiving system at low frequencies in shallow and deep seas by using a combined receiver and forming at its output many informative parameters.

Для решения поставленной задачи в способе обнаружения шумящих в море объектов в фиксированном частотном диапазоне, включающем прием шумового сигнала звукового давления приемной системой статическим веером в горизонтальной плоскости, прием шумового сигнала звукового давления статическим вертикальным веером одновременно в нескольких направлениях в вертикальной плоскости, при котором осуществляют частотно-временную обработку принятых шумовых сигналов звукового давления для каждого пространственного канала наблюдения в горизонтальной плоскости и для каждого пространственного канала наблюдения в вертикальной плоскости, квадрируют, усредняют по времени, центрируют и нормируют шумовые сигналы звукового давления к помехе, осуществляют накопление на последовательных циклах обзора принятых нормированных шумовых сигналов звукового давления и принимают решение об обнаружении путем сравнения с пороговым значением отношения сигнал/помеха, используют в качестве приемной системы комбинированный приемник, содержащий, кроме приемника звукового давления, трехкомпонентный приемник вектора колебательной скорости, и вводят новые операции, а именно:To solve the problem in a method for detecting objects that are noisy at sea in a fixed frequency range, including receiving a noise signal of sound pressure by a receiving system with a static fan in the horizontal plane, receiving a noise signal of sound pressure with a static vertical fan in several directions simultaneously in a vertical plane, in which -time processing of received noise signals of sound pressure for each spatial observation channel in horizontal plane and for each spatial observation channel in the vertical plane, they quadrate, average over time, center and normalize the sound pressure noise signals to interference, accumulate the received normalized sound pressure sound signals in successive review cycles and make a decision about detection by comparison with a threshold value signal-to-noise ratios, use as a receiving system a combined receiver containing, in addition to a sound pressure receiver, a three-component ith receiver of the vibrational velocity vector, and new operations are introduced, namely:

- формируют методами частотно-временной обработки сигналов набор частотных каналов в заданном фиксированном частотном диапазоне в гидрофонном канале и в векторных каналах комбинированного приемника,- form a set of frequency channels in the given fixed frequency range in the hydrophone channel and in the vector channels of the combined receiver using frequency-time signal processing methods;

- вычисляют в каждом частотном канале комплексные амплитуды звукового давления, трех компонент вектора колебательной скорости, трех компонент вещественной составляющей вектора интенсивности и трех компонент мнимой составляющей вектора интенсивности в локальной системе координат, связанной с комбинированным приемником, для суммарного процесса сигнал плюс помеха,- calculate in each frequency channel the complex amplitudes of sound pressure, the three components of the vector of vibrational velocity, the three components of the real component of the intensity vector and the three components of the imaginary component of the intensity vector in the local coordinate system associated with the combined receiver for the total signal-to-noise process,

- усредняют за заранее определенный временной интервал T1 значения трех компонент вещественной составляющей вектора интенсивности, трех компонент мнимой составляющей вектора интенсивности и квадрата звукового давления для суммарного процесса сигнал плюс помеха,- average over a predetermined time interval T 1 the values of the three components of the material component of the intensity vector, the three components of the imaginary component of the intensity vector and the square of the sound pressure for the total signal plus interference process,

- выделяют из текущих значений суммарного случайного процесса сигнал плюс помеха текущие значения помехи,- extract the signal from the current values of the total random process plus interference, the current interference values,

- вычисляют в каждом частотном канале текущие значения комплексных амплитуд звукового давления, трех компонент вектора колебательной скорости, текущие значения амплитуд трех компонент вещественной составляющей вектора интенсивности, трех компонент мнимой составляющей вектора интенсивности для помехи,- calculate in each frequency channel the current values of the complex amplitudes of sound pressure, the three components of the vibrational velocity vector, the current values of the amplitudes of the three components of the real component of the intensity vector, the three components of the imaginary component of the intensity vector for interference,

- усредняют за заранее определенный временной интервал T1 значения трех компонент вещественной составляющей вектора интенсивности, трех компонент мнимой составляющей вектора интенсивности и квадрата звукового давления для помехи,- average over a predetermined time interval T 1 the values of the three components of the material component of the intensity vector, the three components of the imaginary component of the intensity vector and the square of the sound pressure for the interference,

- вычисляют в каждом частотном канале за заранее определенный временной интервал Т2=10 T1 текущие значения комплексных амплитуд нулевой и первой гармоник вторичного спектра для трех компонент вещественной составляющей вектора интенсивности, трех компонент мнимой составляющей вектора интенсивности и квадрата звукового давления для суммарного процесса сигнал плюс помеха,- calculate in each frequency channel for a predetermined time interval T 2 = 10 T 1 the current values of the complex amplitudes of the zero and first harmonics of the secondary spectrum for the three components of the material component of the intensity vector, the three components of the imaginary component of the intensity vector and the square of the sound pressure for the total signal plus process interference

- вычисляют в каждом частотном канале за заранее определенный временной интервал Т2=10 T1 текущие значения комплексных амплитуд нулевой и первой гармоник вторичного спектра для трех компонент вещественной составляющей вектора интенсивности, трех компонент мнимой составляющей вектора интенсивности и квадрата звукового давления для помехи,- calculate in each frequency channel for a predetermined time interval T 2 = 10 T 1 the current values of the complex amplitudes of the zero and first harmonics of the secondary spectrum for the three components of the material component of the intensity vector, the three components of the imaginary component of the intensity vector and the square of the sound pressure for the interference,

- нормируют квадрат звукового давления и компоненты комплексного вектора интенсивности, усредненные за время T1, вычисленные для суммарного процесса сигнал плюс помеха, на соответствующие значения квадрата звукового давления и компоненты комплексного вектора интенсивности, усредненные за время T1, вычисленные для помехи,- normalize the square of sound pressure and the components of the complex intensity vector averaged over time T 1 calculated for the total signal plus interference process with the corresponding values of the square of sound pressure and the components of the complex intensity vector averaged over time T 1 calculated for interference,

- нормируют вычисленные за время Т2=10 Т1 текущие значения комплексных амплитуд нулевой и первой гармоник вторичного спектра для трех компонент вещественной составляющей вектора интенсивности, трех компонент мнимой составляющей вектора интенсивности и квадрата звукового давления для суммарного процесса сигнал плюс помеха на соответствующие текущие значения комплексных амплитуд нулевой и первой гармоник вторичного спектра для трех компонент вещественной составляющей вектора интенсивности, трех компонент мнимой составляющей вектора интенсивности и квадрата звукового давления для помехи,- normalize the calculated values of the complex amplitudes of the zero and first harmonics of the secondary spectrum calculated for the time T 2 = 10 T 1 for the three components of the material component of the intensity vector, the three components of the imaginary component of the intensity vector and the square of sound pressure for the total signal plus interference to the corresponding current values of the complex the amplitudes of the zero and first harmonics of the secondary spectrum for the three components of the material component of the intensity vector, the three components of the imaginary component vector and the intensity and square of sound pressure for interference,

- вычисляют максимальное отношение сигнал/помеха из набора 21 информативных параметров, 7 информативных параметров для усредненных за время T1 нормированных на помеху значений комплексного вектора интенсивности и квадрата звукового давления и 14 информативных параметров для усредненных за время Т2=10 T1 нормированных на помеху значений комплексных амплитуд нулевой и первой гармоник вторичного спектра для комплексного вектора интенсивности и квадрата звукового давления,- calculate the maximum signal-to-noise ratio from a set of 21 informative parameters, 7 informative parameters for the averaged over time T 1 normalized for interference values of the complex intensity vector and square of sound pressure and 14 informative parameters for averaged over time T 2 = 10 T 1 normalized for interference the values of the complex amplitudes of the zero and first harmonics of the secondary spectrum for the complex intensity vector and sound pressure squared,

- принимают в качестве модельной статистики поля помехи в гидрофонном канале и в каналах вектора колебательной скорости гауссову статистику,- take as model statistics the interference field in the hydrophone channel and in the channels of the vibrational velocity vector Gaussian statistics,

- принимают в качестве модельной статистики поля помехи в каналах вектора интенсивности лапласову статистику,- take as model statistics the interference field in the channels of the intensity vector of the Laplace statistics,

- вычисляют на основе принятых статистик аналитическую зависимость вероятности правильного обнаружения при заданной вероятности ложной тревоги от порогового отношения сигнал-помеха по методу максимального правдоподобия,- calculating on the basis of the accepted statistics, the analytical dependence of the probability of correct detection at a given probability of false alarm on the threshold signal-to-noise ratio by the maximum likelihood method,

- принимают решение об обнаружении путем сравнения с пороговым значением отношения сигнал/помеха максимального отношения сигнал/помеха, вычисленного из набора 21 информативных параметров.- decide on detection by comparing with the threshold value of the signal-to-noise ratio the maximum signal-to-noise ratio calculated from a set of 21 informative parameters.

В предлагаемом способе существенными признаками, общими с прототипом, являются следующие операции:In the proposed method, the essential features common to the prototype are the following operations:

- прием шумовых сигналов звукового давления приемной системой,- receiving noise signals of sound pressure by the receiving system,

- частотно-временная обработка в фиксированном частотном диапазоне принятых шумовых сигналов звукового давления,- time-frequency processing in a fixed frequency range of the received noise signals of sound pressure,

- измерение уровня звукового давления для суммарного процесса шумовой сигнал плюс помеха на выходе приемной системы, включая накопление во времени,- measurement of sound pressure level for the total process noise signal plus interference at the output of the receiving system, including the accumulation in time,

- измерение уровня звукового давления для помехи на выходе приемной системы, включая накопление во времени,- measurement of sound pressure level for interference at the output of the receiving system, including the accumulation in time,

- центрирование и нормирование шумовых сигналов звукового давления в единицах сигнал-помеха,- centering and normalization of noise signals of sound pressure in units of signal-to-noise,

а отличительными существенными признаками предлагаемого способа являются следующие операции:and the distinctive essential features of the proposed method are the following operations:

- используют в качестве приемной системы комбинированный приемник, содержащий, кроме приемника звукового давления, трехкомпонентный приемник вектора колебательной скорости,- use as a receiving system a combined receiver containing, in addition to a sound pressure receiver, a three-component receiver of the vibrational velocity vector,

- формируют методами частотно-временной обработки сигналов набор частотных каналов в заданном фиксированном частотном диапазоне в векторных каналах комбинированного приемника,- form by the methods of time-frequency signal processing a set of frequency channels in a given fixed frequency range in the vector channels of the combined receiver,

- вычисляют в каждом частотном канале, сформированном в результате частотно-временной обработки принятых шумовых сигналов, текущие значения комплексных амплитуд трех компонент вектора колебательной скорости, текущие значения амплитуд трех компонент вещественной составляющей вектора интенсивности, трех компонент мнимой составляющей вектора интенсивности для суммарного процесса сигнал плюс помеха,- calculate in each frequency channel formed as a result of time-frequency processing of received noise signals, the current values of the complex amplitudes of the three components of the vibrational velocity vector, the current amplitudes of the three components of the real component of the intensity vector, the three components of the imaginary component of the intensity vector for the total signal plus interference process ,

- усредняют за заранее определенный временной интервал T1 значения трех компонент вещественной составляющей вектора интенсивности, трех компонент мнимой составляющей вектора интенсивности и квадрата звукового давления для суммарного процесса сигнал плюс помеха,- average over a predetermined time interval T 1 the values of the three components of the material component of the intensity vector, the three components of the imaginary component of the intensity vector and the square of the sound pressure for the total signal plus interference process,

- выделяют из текущих значений суммарного случайного процесса сигнал плюс помеха текущие значения помехи,- extract the signal from the current values of the total random process plus interference, the current interference values,

- вычисляют в каждом частотном канале текущие значения комплексных амплитуд трех компонент вектора колебательной скорости, текущие значения амплитуд трех компонент вещественной составляющей вектора интенсивности, трех компонент мнимой составляющей вектора интенсивности для помехи,- calculate in each frequency channel the current values of the complex amplitudes of the three components of the vector of vibrational velocity, the current values of the amplitudes of the three components of the real component of the intensity vector, the three components of the imaginary component of the intensity vector for interference,

- усредняют за заранее определенный временной интервал T1 значения трех компонент вещественной составляющей вектора интенсивности, трех компонент мнимой составляющей вектора интенсивности и квадрата звукового давления для помехи,- average over a predetermined time interval T 1 the values of the three components of the material component of the intensity vector, the three components of the imaginary component of the intensity vector and the square of the sound pressure for the interference,

- вычисляют в каждом частотном канале за заранее определенный временной интервал Т2=10 T1 текущие значения комплексных амплитуд нулевой и первой гармоник вторичного спектра для трех компонент вещественной составляющей вектора интенсивности, трех компонент мнимой составляющей вектора интенсивности и квадрата звукового давления для суммарного процесса сигнал плюс помеха,- calculate in each frequency channel for a predetermined time interval T 2 = 10 T 1 the current values of the complex amplitudes of the zero and first harmonics of the secondary spectrum for the three components of the material component of the intensity vector, the three components of the imaginary component of the intensity vector and the square of the sound pressure for the total signal plus process interference

- вычисляют в каждом частотном канале за заранее определенный временной интервал Т2=10 T1 текущие значения комплексных амплитуд нулевой и первой гармоник вторичного спектра для трех компонент вещественной составляющей вектора интенсивности, трех компонент мнимой составляющей вектора интенсивности и квадрата звукового давления для помехи,- calculate in each frequency channel for a predetermined time interval T 2 = 10 T 1 the current values of the complex amplitudes of the zero and first harmonics of the secondary spectrum for the three components of the material component of the intensity vector, the three components of the imaginary component of the intensity vector and the square of the sound pressure for the interference,

- нормируют квадрат звукового давления и компоненты комплексного вектора интенсивности, усредненные за время T1, вычисленные для суммарного процесса сигнал плюс помеха, на соответствующие значения квадрата звукового давления и компоненты комплексного вектора интенсивности, усредненные за время T1, вычисленные для помехи,- normalize the square of sound pressure and the components of the complex intensity vector averaged over time T 1 calculated for the total signal plus interference process with the corresponding values of the square of sound pressure and the components of the complex intensity vector averaged over time T 1 calculated for interference,

- нормируют вычисленные за время Т2=10 Т1 текущие значения комплексных амплитуд нулевой и первой гармоник вторичного спектра для трех компонент вещественной составляющей вектора интенсивности, трех компонент мнимой составляющей вектора интенсивности и квадрата звукового давления для суммарного процесса сигнал плюс помеха на соответствующие текущие значения комплексных амплитуд нулевой и первой гармоник вторичного спектра для трех компонент вещественной составляющей вектора интенсивности, трех компонент мнимой составляющей вектора интенсивности и квадрата звукового давления для помехи,- normalize the calculated values of the complex amplitudes of the zero and first harmonics of the secondary spectrum calculated for the time T 2 = 10 T 1 for the three components of the material component of the intensity vector, the three components of the imaginary component of the intensity vector and the square of sound pressure for the total signal plus interference to the corresponding current values of the complex the amplitudes of the zero and first harmonics of the secondary spectrum for the three components of the material component of the intensity vector, the three components of the imaginary component vector and the intensity and square of sound pressure for interference,

- вычисляют максимальное отношение сигнал/помеха из набора 21 информативных параметров, 7 информативных параметров для усредненных за время T1 нормированных на помеху значений комплексного вектора интенсивности и квадрата звукового давления и 14 информативных параметров для усредненных за время Т2=10 T1 нормированных на помеху значений комплексных амплитуд нулевой и первой гармоник вторичного спектра для комплексного вектора интенсивности и квадрата звукового давления,- calculate the maximum signal-to-noise ratio from a set of 21 informative parameters, 7 informative parameters for the averaged over time T 1 normalized for interference values of the complex intensity vector and square of sound pressure and 14 informative parameters for averaged over time T 2 = 10 T 1 normalized for interference the values of the complex amplitudes of the zero and first harmonics of the secondary spectrum for the complex intensity vector and sound pressure squared,

- принимают в качестве модельной статистики поля помехи в гидрофонном канале и в каналах вектора колебательной скорости гауссову статистику,- take as model statistics the interference field in the hydrophone channel and in the channels of the vibrational velocity vector Gaussian statistics,

- принимают в качестве модельной статистики поля помехи в каналах вектора интенсивности Лапласову статистику,- take as model statistics the interference field in the channels of the intensity vector Laplace statistics,

- вычисляют на основе принятых статистик аналитическую зависимость вероятности правильного обнаружения при заданной вероятности ложной тревоги от порогового отношения сигнал-помеха по методу максимального правдоподобия,- calculating on the basis of the accepted statistics, the analytical dependence of the probability of correct detection at a given probability of false alarm on the threshold signal-to-noise ratio by the maximum likelihood method,

- принимают решение об обнаружении путем сравнения с пороговым значением отношения сигнал/помеха максимального отношения сигнал/помеха, вычисленного из набора 21 информативных параметров.- decide on detection by comparing with the threshold value of the signal-to-noise ratio the maximum signal-to-noise ratio calculated from a set of 21 informative parameters.

Таким образом, именно такая совокупность существенных признаков заявленного способа позволяет сформировать с помощью комбинированного приемника множество информативных параметров, повысить помехоустойчивость и дальность действия приемной системы.Thus, it is precisely such a combination of essential features of the claimed method that makes it possible to form a lot of informative parameters with the help of a combined receiver, and to increase the noise immunity and range of the receiving system.

Новизна предлагаемого способа заключается в том, что в нем с использованием комбинированного приемника и мультипликативных алгоритмов обработки сигналов сформированы 21 информативных параметров, 7 информативных параметров для усредненных за время T1 нормированных на помеху значений комплексного вектора интенсивности и квадрата звукового давления и 14 информативных параметров для комплексных амплитуд нулевой и первой гармоник вторичного спектра для комплексного вектора интенсивности и квадрата звукового давления, вычисленных за время обращения к сигналу Т2=10 T1.The novelty of the proposed method lies in the fact that, using a combined receiver and multiplicative signal processing algorithms, 21 informative parameters, 7 informative parameters for the averaged over time T 1 normalized to interference values of the complex intensity vector and sound pressure square, and 14 informative parameters for complex the amplitudes of the zero and first harmonics of the secondary spectrum for the complex intensity vector and sound pressure squared calculated over time I refer to the signal T 2 T 1 = 10.

Увеличение числа информационных каналов, обладающих направленностью на любых, сколь угодно низких частотах, увеличивает помехоустойчивость комбинированного приемника и дальность действия приемной системы в режиме обнаружения слабых сигналов. При этом нулевые гармоники представляют потенциальную составляющую вектора интенсивности, для которой велико отношение сигнал-помеха в зонах интерференционных максимумов, а первые гармоники представляют вихревую составляющую вектора интенсивности, для которой велико отношение сигнал-помеха в зонах интерференционных минимумов.An increase in the number of information channels with directivity at any arbitrarily low frequencies increases the noise immunity of the combined receiver and the range of the receiving system in the detection mode of weak signals. In this case, the zero harmonics represent the potential component of the intensity vector for which the signal-to-noise ratio is large in the zones of interference maxima, and the first harmonics represent the vortex component of the intensity vector for which the signal-to-noise ratio is large in the zones of interference minima.

Блок-схема, поясняющая заявленный способ обнаружения, приведена на фиг. 1A flowchart illustrating the claimed detection method is shown in FIG. one

Здесь цифрами обозначены следующие элементы.Here, the numbers indicate the following elements.

1 - комбинированный приемник,1 - combined receiver,

2 - анализатор спектра суммарного процесса сигнал плюс помеха (S+N),2 - spectrum analyzer of the total signal plus interference process (S + N),

3 - блок выделения шумовой помехи (N),3 - block noise interference (N),

4 - блок формирования набора М информативных параметров для суммарного процесса (S+N),4 - block forming a set of M informative parameters for the total process (S + N),

5 - блок формирования набора М информативных параметров для шумовой помехи (N),5 - block forming a set of M informative parameters for noise interference (N),

6 - блок формирования отношения сигнал/помеха по каждому информативному параметру (S/N)m, m=1-M,6 - block forming the signal-to-noise ratio for each informative parameter (S / N) m , m = 1-M,

7 - компаратор, выбирающий информативный параметр с максимальным отношением (S/N)max,7 - a comparator choosing an informative parameter with a maximum ratio (S / N) max,

8 - автоматический обнаружитель порогового типа, устанавливающий пороговое значение отношения (S/N)0,8 is an automatic threshold type detector that sets the threshold value of the ratio (S / N) 0 ,

9 - визуальный обнаружитель (планшет), формирующий сонограмму процесса обнаружения в координатах частота-время наблюдения.9 is a visual detector (tablet), forming a sonogram of the detection process in coordinates of the frequency-time of observation.

Заявленный способ реализуется следующей последовательностью действий.The claimed method is implemented by the following sequence of actions.

Сигнал от шумящего объекта принимается комбинированным приемником 1, с выхода которого сигналы звукового давления и компонент вектора колебательной скорости поступают в блок 2 - анализатора спектра суммарного процесса сигнал плюс помеха (S+N). В этом блоке:The signal from the noisy object is received by the combined receiver 1, from the output of which the sound pressure signals and the components of the vibrational velocity vector are sent to block 2, the spectrum analyzer of the total process, signal plus interference (S + N). In this block:

- формируют методами частотно-временной обработки сигналов набор частотных каналов в заданном фиксированном частотном диапазоне в канале давления и в векторных каналах комбинированного приемника,- form a set of frequency channels in the given fixed frequency range in the pressure channel and in the vector channels of the combined receiver using frequency-time signal processing methods;

- вычисляют в каждом частотном канале текущие значения комплексных амплитуд звукового давления и трех компонент вектора колебательной скорости для суммарного процесса сигнал плюс помеха (S+N).- calculate in each frequency channel the current values of the complex amplitudes of sound pressure and the three components of the vibrational velocity vector for the total signal plus interference process (S + N).

Вычисленные в блоке 2 сигналы поступают на вход блока 3 выделения шумовой помехи (N) по алгоритму (1)The signals calculated in block 2 are fed to the input of block 3 of noise interference isolation (N) according to the algorithm (1)

Figure 00000001
Figure 00000001

где ƒ0 - средняя частота частотного канала, Δƒ0 - варьируемый параметр, примерно на порядок превышающий ширину дискретной составляющей Δƒ в спектре суммарного процесса (сигнал плюс помеха), AS+N,

Figure 00000002
- любой из перечисленных ниже информативных параметров, вычисленный для суммарного процесса сигнал плюс помеха (S+N) и для помехи (N) соответственно.where ƒ 0 is the average frequency of the frequency channel, Δƒ 0 is a variable parameter that is approximately an order of magnitude greater than the width of the discrete component Δƒ in the spectrum of the total process (signal plus interference), A S + N ,
Figure 00000002
- any of the informative parameters listed below, calculated for the total process signal plus interference (S + N) and for interference (N), respectively.

Сформированные в блоках 2, 3 сигналы поступают в блоки 4, 5 формирования набора информативных параметров для суммарного процесса сигнал плюс помеха и для шумовой помехи, в которых:The signals generated in blocks 2, 3 go to blocks 4, 5 of forming a set of informative parameters for the total signal plus interference process and for noise interference, in which:

- вычисляют в каждом частотном канале по формулам (2) текущие значения квадрата звукового давления, трех компонент вещественной составляющей вектора интенсивности, трех компонент мнимой составляющей вектора интенсивности для суммарного процесса сигнал плюс помеха (S+N)- calculate in each frequency channel by formulas (2) the current values of the square of sound pressure, the three components of the material component of the intensity vector, the three components of the imaginary component of the intensity vector for the total signal plus interference (S + N)

Figure 00000003
Figure 00000003

где p(ƒ,t), νn(ƒ,t) - комплексные амплитуды звукового давления и компонент вектора колебательной скорости,where p (ƒ, t), ν n (ƒ, t) are the complex amplitudes of sound pressure and the components of the vibrational velocity vector,

- вычисляют в каждом частотном канале по формулам (2) текущие значения квадрата звукового давления, трех компонент вещественной составляющей вектора интенсивности, трех компонент мнимой составляющей вектора интенсивности для помехи (N), выделенной из суммарного процесса по алгоритму (1),- calculate in each frequency channel by the formulas (2) the current values of the square of sound pressure, the three components of the material component of the intensity vector, the three components of the imaginary component of the intensity vector for interference (N), selected from the total process according to algorithm (1),

- вычисляют средние для времени усреднения Т1 значения квадрата звукового давления, трех компонент вещественной составляющей вектора интенсивности, трех компонент мнимой составляющей вектора интенсивности для суммарного процесса сигнал плюс помеха (S+N),- calculate the average values for the averaging time T 1 of the square of sound pressure, the three components of the material component of the intensity vector, the three components of the imaginary component of the intensity vector for the total signal plus interference (S + N) process,

- вычисляют средние для времени усреднения T1 значения квадрата звукового давления, трех компонент вещественной составляющей вектора интенсивности, трех компонент мнимой составляющей вектора интенсивности для помехи (N),- calculate the average for the averaging time T 1 values of the square of sound pressure, the three components of the material component of the intensity vector, the three components of the imaginary component of the intensity vector for interference (N),

- вычисляют в каждом частотном канале за заранее определенный временной интервал Т2=10 T1 текущие значения комплексных амплитуд нулевой и первой гармоник вторичного спектра для трех компонент вещественной составляющей вектора интенсивности, трех компонент мнимой составляющей вектора интенсивности и квадрата звукового давления для суммарного процесса сигнал плюс помеха (S+N),- calculate in each frequency channel for a predetermined time interval T 2 = 10 T 1 the current values of the complex amplitudes of the zero and first harmonics of the secondary spectrum for the three components of the material component of the intensity vector, the three components of the imaginary component of the intensity vector and the square of the sound pressure for the total signal plus process interference (S + N),

- вычисляют в каждом частотном канале за заранее определенный временной интервал Т2=10 T1 текущие значения комплексных амплитуд нулевой и первой гармоник вторичного спектра для трех компонент вещественной составляющей вектора интенсивности, трех компонент мнимой составляющей вектора интенсивности и квадрата звукового давления для помехи (N),- calculate in each frequency channel for a predetermined time interval T 2 = 10 T 1 the current values of the complex amplitudes of the zero and first harmonics of the secondary spectrum for the three components of the material component of the intensity vector, the three components of the imaginary component of the intensity vector and the squared sound pressure for the noise (N) ,

- нормируют квадрат звукового давления и компоненты комплексного вектора интенсивности, усредненные за время T1, вычисленные для суммарного процесса сигнал плюс помеха, на соответствующие значения квадрата звукового давления и компоненты комплексного вектора интенсивности, усредненные за время T1, вычисленные для помехи,- normalize the square of sound pressure and the components of the complex intensity vector averaged over time T 1 calculated for the total signal plus interference process with the corresponding values of the square of sound pressure and the components of the complex intensity vector averaged over time T 1 calculated for interference,

- нормируют вычисленные за время Т2=10 T1 текущие значения комплексных амплитуд нулевой и первой гармоник вторичного спектра для трех компонент вещественной составляющей вектора интенсивности, трех компонент мнимой составляющей вектора интенсивности и квадрата звукового давления для суммарного процесса сигнал плюс помеха на соответствующие текущие значения комплексных амплитуд нулевой и первой гармоник вторичного спектра для трех компонент вещественной составляющей вектора интенсивности, трех компонент мнимой составляющей вектора интенсивности и квадрата звукового давления для помехи,- normalize the calculated values of the complex amplitudes of the zero and first harmonics of the secondary spectrum calculated for the time T 2 = 10 T 1 for the three components of the material component of the intensity vector, the three components of the imaginary component of the intensity vector and the square of sound pressure for the total signal plus interference to the corresponding current values of the complex the amplitudes of the zero and first harmonics of the secondary spectrum for the three components of the material component of the intensity vector, the three components of the imaginary component vector the intensity and the square of the sound pressure for interference

- вычисляют максимальное отношение сигнал/помеха из набора 21 информативных параметров, 7 информативных параметров для усредненных за время T1 нормированных на помеху значений комплексного вектора интенсивности и квадрата звукового давления и 14 информативных параметров для усредненных за время Т2=10 T1 нормированных на помеху значений комплексных амплитуд нулевой и первой гармоник вторичного спектра для комплексного вектора интенсивности и квадрата звукового давления,- calculate the maximum signal-to-noise ratio from a set of 21 informative parameters, 7 informative parameters for the averaged over time T 1 normalized for interference values of the complex intensity vector and square of sound pressure and 14 informative parameters for averaged over time T 2 = 10 T 1 normalized for interference the values of the complex amplitudes of the zero and first harmonics of the secondary spectrum for the complex intensity vector and sound pressure squared,

- принимают в качестве модельной статистики поля помехи в гидрофонном канале и в каналах вектора колебательной скорости гауссову статистику,- take as model statistics the interference field in the hydrophone channel and in the channels of the vibrational velocity vector Gaussian statistics,

- принимают в качестве модельной статистики поля помехи в каналах вектора интенсивности Лапласову статистику,- take as model statistics the interference field in the channels of the intensity vector Laplace statistics,

- вычисляют на основе принятых статистик аналитическую зависимость вероятности правильного обнаружения при заданной вероятности ложной тревоги от порогового отношения сигнал-помеха по методу максимального правдоподобия,- calculating on the basis of the accepted statistics, the analytical dependence of the probability of correct detection at a given probability of false alarm on the threshold signal-to-noise ratio by the maximum likelihood method,

- принимают решение об обнаружении путем сравнения с пороговым значением отношения сигнал/помеха максимального отношения сигнал/помеха, вычисленного из набора 21 информативных параметров.- decide on detection by comparing with the threshold value of the signal-to-noise ratio the maximum signal-to-noise ratio calculated from a set of 21 informative parameters.

При выборе интервалов усреднения T1, Т2 учитывают, что время усреднения T1, необходимое для усреднения изотропной составляющей помехи, должно составлять порядка 50-60 с, а время усреднения Т2, необходимое для усреднения анизотропной составляющей помехи, должно составлять порядка 10Т1.When choosing the averaging intervals T 1 , T 2 take into account that the averaging time T 1 required for averaging the isotropic component of the interference should be about 50-60 s, and the averaging time T 2 needed for averaging the anisotropic component of the interference should be about 10 T 1 .

С выхода блоков 4, 5 сигналы поступают в блок 6 формирования отношения сигнал/помеха по каждому информативному параметру (S/N)m, m=1-M, для чего:From the output of blocks 4, 5, the signals arrive at block 6 of the signal-to-noise ratio formation for each informative parameter (S / N) m , m = 1-M, for which:

- нормируют во всех 21 информационных каналах компоненты комплексного вектора интенсивности и квадрат звукового давления, усредненные за время T1, вычисленные для суммарного процесса сигнал плюс помеха, на соответствующие компоненты комплексного вектора интенсивности и квадрат звукового давления, усредненные за время T1, вычисленные для помехи,- normalize in all 21 information channels the components of the complex intensity vector and the square of sound pressure averaged over time T 1 calculated for the total signal plus noise process with the corresponding components of the complex intensity vector and the square of sound pressure averaged over time T 1 calculated for interference ,

- нормируют вычисленные за время Т2=10 Т1 текущие значения комплексных амплитуд нулевой и первой гармоник вторичного спектра для трех компонент вещественной составляющей вектора интенсивности, трех компонент мнимой составляющей вектора интенсивности и квадрата звукового давления для суммарного процесса сигнал плюс помеха на соответствующие текущие значения комплексных амплитуд нулевой и первой гармоник вторичного спектра для трех компонент вещественной составляющей вектора интенсивности, трех компонент мнимой составляющей вектора интенсивности и квадрата звукового давления для помехи,- normalize the calculated values of the complex amplitudes of the zero and first harmonics of the secondary spectrum calculated for the time T 2 = 10 T 1 for the three components of the material component of the intensity vector, the three components of the imaginary component of the intensity vector and the square of sound pressure for the total signal plus interference to the corresponding current values of the complex the amplitudes of the zero and first harmonics of the secondary spectrum for the three components of the material component of the intensity vector, the three components of the imaginary component vector and the intensity and square of sound pressure for interference,

а сформированные нормированные сигналы поступают на вход блока 7 - компаратора, в которомand the generated normalized signals are fed to the input of block 7 - a comparator, in which

- вычисляют максимальное отношение сигнал/помеха по одному из 21 информативных параметров,- calculate the maximum signal-to-noise ratio according to one of 21 informative parameters,

- принимают в качестве модельной статистики поля помехи в гидрофоном канале и в каналах вектора колебательной скорости гауссову статистику,- take as model statistics the interference field in the hydrophone channel and in the channels of the vibrational velocity vector Gaussian statistics,

- принимают в качестве модельной статистики поля помехи в каналах вектора интенсивности Лапласову статистику,- take as model statistics the interference field in the channels of the intensity vector Laplace statistics,

- вычисляют на основе принятых статистик аналитическую зависимость вероятности правильного обнаружения при заданной вероятности ложной тревоги от порогового отношения сигнал-помеха по методу максимального правдоподобия.- on the basis of the received statistics, the analytical dependence of the probability of correct detection at a given probability of false alarm is calculated from the threshold signal-to-noise ratio using the maximum likelihood method.

Вычисленные максимальные значения отношения сигнал/помеха сравниваются с заданным в блоке 8 пороговым значением отношения сигнал/помеха и отображаются в блоке 9, который представляет собой визуальный обнаружитель (планшет), формирующий сонограмму процесса обнаружения в координатах частота-время наблюдения.The calculated maximum signal-to-noise ratio values are compared with the threshold signal-to-noise ratio value specified in block 8 and are displayed in block 9, which is a visual detector (tablet) that generates a sonogram of the detection process in the frequency-time coordinates of the observation.

По визуальному портрету сонограммы звукового поля и заданной вероятности правильного обнаружения принимают решение об обнаружении путем сравнения с пороговым значением отношения сигнал/помеха максимального отношения сигнал/помеха, вычисленного из набора 21 информативных параметров.Based on the visual portrait of the sonogram of the sound field and the given probability of correct detection, a decision is made about the detection of the maximum signal-to-noise ratio calculated from a set of 21 informative parameters with a threshold value of the signal / noise ratio.

Claims (1)

Способ обнаружения шумящих объектов в мелком и глубоком море в фиксированном частотном диапазоне, включающий прием гидрофонной антенной шумового сигнала звукового давления статическим веером в горизонтальной плоскости, прием шумового сигнала звукового давления статическим вертикальным веером в вертикальной плоскости, при котором осуществляют частотно-временную обработку принятых шумовых сигналов звукового давления для каждого пространственного канала наблюдения в горизонтальной плоскости, квадрируют, усредняют по времени, центрируют и нормируют шумовые сигналы звукового давления к помехе, осуществляют накопление на последовательных циклах обзора принятых нормированных шумовых сигналов звукового давления и принимают решение об обнаружении путем сравнения с пороговым значением отношения сигнал/помеха, отличающийся тем, что в качестве приемной системы используют комбинированный приемник, содержащий канал звукового давления и трехкомпонентный приемник вектора колебательной скорости, вычисляют в каждом частотном канале, сформированном в результате частотно-временной обработки принятых шумовых сигналов, текущие значения комплексных амплитуд звукового давления, трех компонент вектора колебательной скорости, текущие значения амплитуд трех компонент вещественной составляющей вектора интенсивности, трех компонент мнимой составляющей вектора интенсивности для суммарного процесса сигнал плюс помеха, усредняют за заранее определенный временной интервал Т1 значения трех компонент вещественной составляющей вектора интенсивности, трех компонент мнимой составляющей вектора интенсивности и квадрата звукового давления для суммарного процесса сигнал плюс помеха, выделяют из текущих значений суммарного случайного процесса сигнал плюс помеха текущие значения помехи, вычисляют в каждом частотном канале текущие значения комплексных амплитуд звукового давления, трех компонент вектора колебательной скорости, текущие значения амплитуд трех компонент вещественной составляющей вектора интенсивности, трех компонент мнимой составляющей вектора интенсивности для помехи, усредняют за заранее определенный временной интервал Τ1 значения трех компонент вещественной составляющей вектора интенсивности, трех компонент мнимой составляющей вектора интенсивности и квадрата звукового давления для помехи, вычисляют в каждом частотном канале за заранее определенный временной интервал Т2=10 Τ1 текущие значения комплексных амплитуд нулевой и первой гармоник вторичного спектра для трех компонент вещественной составляющей вектора интенсивности, трех компонент мнимой составляющей вектора интенсивности и квадрата звукового давления для суммарного процесса сигнал плюс помеха, вычисляют в каждом частотном канале за заранее определенный временной интервал Т2=10 Τ1 текущие значения комплексных амплитуд нулевой и первой гармоник вторичного спектра для трех компонент вещественной составляющей вектора интенсивности, трех компонент мнимой составляющей вектора интенсивности и квадрата звукового давления для помехи, нормируют квадрат звукового давления и компоненты комплексного вектора интенсивности, усредненные за время Τ1, вычисленные для суммарного процесса сигнал плюс помеха, на соответствующие значения квадрата звукового давления и компоненты комплексного вектора интенсивности, усредненные за время Τ1, вычисленные для помехи, нормируют вычисленные за время Т2=10 Τ1 текущие значения комплексных амплитуд нулевой и первой гармоник вторичного спектра для трех компонент вещественной составляющей вектора интенсивности, трех компонент мнимой составляющей вектора интенсивности и квадрата звукового давления для суммарного процесса сигнал плюс помеха на соответствующие текущие значения комплексных амплитуд нулевой и первой гармоник вторичного спектра для трех компонент вещественной составляющей вектора интенсивности, трех компонент мнимой составляющей вектора интенсивности и квадрата звукового давления для помехи, вычисляют максимальное отношение сигнал/помеха из набора 21 информативных параметров, 7 информативных параметров для усредненных за время Τ1 нормированных на помеху значений комплексного вектора интенсивности и квадрата звукового давления и 14 информативных параметров вычисленных за время Т2=10 Τ1 нормированных на помеху значений комплексных амплитуд нулевой и первой гармоник вторичного спектра для комплексного вектора интенсивности и квадрата звукового давления, принимают в качестве модельной статистики поля помехи в гидрофоном канале и в каналах вектора колебательной скорости гауссову статистику, принимают в качестве модельной статистики поля помехи в каналах вектора интенсивности Лапласову статистику, вычисляют на основе принятых статистик аналитическую зависимость вероятности правильного обнаружения при заданной вероятности ложной тревоги от порогового отношения сигнал/помеха по методу максимального правдоподобия, принимают решение об обнаружении путем сравнения с пороговым значением отношения сигнал/помеха максимального отношения сигнал/помеха, вычисленного из набора 21 информативных параметров.A method for detecting noisy objects in a shallow and deep sea in a fixed frequency range, including receiving a hydrophone antenna with a noise sound pressure signal with a static fan in a horizontal plane, receiving a sound pressure noise signal with a static vertical fan in a vertical plane, in which time-frequency processing of received noise signals is carried out sound pressure for each spatial observation channel in the horizontal plane, squared, averaged over time, center they adjust and normalize the sound pressure noise signals to interference, accumulate, in successive review cycles, the received normalized sound pressure noise signals and make a decision to detect a signal-to-noise ratio by comparison with a threshold value, characterized in that a combined receiver is used as a receiving system, containing the sound pressure channel and the three-component receiver of the vibrational velocity vector are calculated in each frequency channel generated as a result of the frequency -time processing of the received noise signals, the current values of the complex amplitudes of the sound pressure, the three components of the vector of vibrational velocity, the current values of the amplitudes of the three components of the real component of the intensity vector, the three components of the imaginary component of the intensity vector for the total signal plus interference process, average over a predetermined time interval T 1 three component values of the real component of the intensity vector, the three components of the imaginary component and intensity of the vector Vadrata of sound pressure for the total signal plus interference process, the current interference values are extracted from the current values of the total random process signal plus interference, the current values of the complex amplitudes of sound pressure, the three components of the vibrational velocity vector, the current values of the amplitudes of the three components of the material component of the vector are calculated the intensity of the three components of the imaginary component of the vector of intensity of interference is averaged for a predetermined time interval Τ receptacle 1 cheniya three components of the real component of the intensity vector, the three components of the imaginary component of the vector of intensity and the square of the sound pressure for the interference is calculated in each frequency channel during a predetermined time interval T 2 = 10 Τ 1 current values of the complex amplitudes of the zeroth and first harmonics secondary spectrum for three component the real component of the intensity vector, the three components of the imaginary component of the intensity vector and the square of sound pressure for the total signal process plus EXA is calculated in each frequency channel during a predetermined time interval T 2 = 10 Τ 1 current values of the complex amplitudes of the zeroth and first harmonics secondary spectrum for three component real component of the intensity vector, the three components of the imaginary component of the vector of intensity and the square of the sound pressure to interference ration the square of sound pressure and the components of the complex intensity vector averaged over time Τ 1 , calculated for the total signal plus noise process, by the corresponding values The squared sound pressure and the components of the complex intensity vector averaged over time Τ 1 calculated for the interference normalize the current values of the complex amplitudes of the zero and first harmonics of the secondary spectrum calculated for time T 2 = 10 Τ 1 for the three components of the material component of the intensity vector, three components the imaginary component of the intensity vector and the square of the sound pressure for the total signal plus interference to the corresponding current values of the complex amplitudes of the zero and first harmonics of watts of the original spectrum for the three components of the real component of the intensity vector, the three components of the imaginary component of the intensity vector and the squared sound pressure for the interference, calculate the maximum signal-to-noise ratio from a set of 21 informative parameters, 7 informative parameters for the complex vector values averaged over the time Τ 1 and the square of the intensity of sound pressure and 14 informative parameters calculated for the time T 2 = 10 Τ 1 normalized to the interference values of the complex amplitudes of the hue and first harmonics of the secondary spectrum for the complex intensity vector and sound pressure squared, take Gaussian statistics as model statistics of the noise field in the hydrophone channel and vibration channels of the velocity vector, Laplace statistics are taken as model statistics of the noise fields in the channels of the intensity vector, calculated on based on the adopted statistics, the analytical dependence of the probability of correct detection at a given probability of false alarm on the threshold signal / p ratio omechanics according to the maximum likelihood method, decide to detect by comparing with the threshold value the signal-to-noise ratio the maximum signal-to-noise ratio calculated from a set of 21 informative parameters.
RU2017119845A 2017-06-07 2017-06-07 Method of detecting noisy objects in shallow and deep sea RU2653189C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2017119845A RU2653189C1 (en) 2017-06-07 2017-06-07 Method of detecting noisy objects in shallow and deep sea

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2017119845A RU2653189C1 (en) 2017-06-07 2017-06-07 Method of detecting noisy objects in shallow and deep sea

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2653189C1 true RU2653189C1 (en) 2018-05-07

Family

ID=62105668

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2017119845A RU2653189C1 (en) 2017-06-07 2017-06-07 Method of detecting noisy objects in shallow and deep sea

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2653189C1 (en)

Cited By (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2699923C1 (en) * 2019-01-23 2019-09-11 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт проблем морских технологий Дальневосточного отделения Российской академии наук (ИПМТ ДВО РАН) Method for detection of underwater source of broadband noise
RU2700797C1 (en) * 2019-02-27 2019-09-23 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт проблем морских технологий Дальневосточного отделения Российской академии наук (ИПМТ ДВО РАН) Method to detect noisy objects in shallow sea
RU2702917C1 (en) * 2019-03-11 2019-10-14 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт проблем морских технологий Дальневосточного отделения Российской академии наук (ИПМТ ДВО РАН) Method of detecting noisy objects in shallow and deep sea
RU2715431C1 (en) * 2019-07-03 2020-02-28 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт проблем морских технологий Дальневосточного отделения Российской академии наук (ИПМТ ДВО РАН) Method for detection of underwater source of broadband noise
RU2722065C1 (en) * 2019-09-24 2020-05-26 Российская Федерация, от имени которой выступает ФОНД ПЕРСПЕКТИВНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ Method of saving electric power reserve of an autonomous unmanned underwater vehicle
RU2726293C1 (en) * 2019-10-14 2020-07-10 Акционерное Общество "Концерн "Океанприбор" Method of detecting noisy objects in sea
RU2739000C1 (en) * 2020-06-15 2020-12-21 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт проблем морских технологий Дальневосточного отделения Российской академии наук (ИПМТ ДВО РАН) Hydroacoustic system for detecting a moving underwater sound source, measurement of bearing on sound source and horizon of sound source in shallow sea
CN113281728A (en) * 2021-05-16 2021-08-20 西北工业大学 Shallow sea surface underwater target judgment method based on single-vector hydrophone
RU2787951C1 (en) * 2022-02-07 2023-01-13 федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Воронежский государственный университет" (ФГБОУ ВО "ВГУ") Method for detecting an underwater broadband noise source
CN117420553A (en) * 2023-12-13 2024-01-19 南京理工大学 Super-resolution imaging method for sea surface target scanning radar

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2158430C2 (en) * 1998-12-30 2000-10-27 Институт проблем морских технологий Дальневосточного отделения РАН Method determining bearing on radiation source and device for its realization
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
RU2474836C1 (en) * 2011-07-20 2013-02-10 Учреждение Российской академии наук Институт проблем морских технологий Дальневосточного отделения РАН (ИПМТ ДВО РАН) Hydroacoustic system for measuring azimuthal angle to sound source in shallow sea
RU2484492C1 (en) * 2011-11-11 2013-06-10 Учреждение Российской академии наук Институт проблем морских технологий Дальневосточного отделения РАН (ИПМТ ДВО РАН) Hydroacoustic system for measuring coordinates of sound source in shallow sea
RU2488133C1 (en) * 2011-11-28 2013-07-20 Учреждение Российской академии наук Институт проблем морских технологий Дальневосточного отделения РАН (ИПМТ ДВО РАН) Hydroacoustic complex to detect moving source of sound, to measure azimuthal angle to source and horizon of source of sound in shallow sea
US8620082B1 (en) * 2011-04-01 2013-12-31 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy Sonar image texture segmentation
RU2537472C1 (en) * 2013-06-26 2015-01-10 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт проблем морских технологий Дальневосточного отделения Российской академии наук (ИПМТ ДВО РАН) Hydroacoustic system for detecting submerged moving sound source and measuring coordinates thereof in shallow sea

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2158430C2 (en) * 1998-12-30 2000-10-27 Институт проблем морских технологий Дальневосточного отделения РАН Method determining bearing on radiation source and device for its realization
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
US8620082B1 (en) * 2011-04-01 2013-12-31 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy Sonar image texture segmentation
RU2474836C1 (en) * 2011-07-20 2013-02-10 Учреждение Российской академии наук Институт проблем морских технологий Дальневосточного отделения РАН (ИПМТ ДВО РАН) Hydroacoustic system for measuring azimuthal angle to sound source in shallow sea
RU2484492C1 (en) * 2011-11-11 2013-06-10 Учреждение Российской академии наук Институт проблем морских технологий Дальневосточного отделения РАН (ИПМТ ДВО РАН) Hydroacoustic system for measuring coordinates of sound source in shallow sea
RU2488133C1 (en) * 2011-11-28 2013-07-20 Учреждение Российской академии наук Институт проблем морских технологий Дальневосточного отделения РАН (ИПМТ ДВО РАН) Hydroacoustic complex to detect moving source of sound, to measure azimuthal angle to source and horizon of source of sound in shallow sea
RU2537472C1 (en) * 2013-06-26 2015-01-10 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт проблем морских технологий Дальневосточного отделения Российской академии наук (ИПМТ ДВО РАН) Hydroacoustic system for detecting submerged moving sound source and measuring coordinates thereof in shallow sea

Cited By (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2699923C1 (en) * 2019-01-23 2019-09-11 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт проблем морских технологий Дальневосточного отделения Российской академии наук (ИПМТ ДВО РАН) Method for detection of underwater source of broadband noise
RU2700797C1 (en) * 2019-02-27 2019-09-23 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт проблем морских технологий Дальневосточного отделения Российской академии наук (ИПМТ ДВО РАН) Method to detect noisy objects in shallow sea
RU2702917C1 (en) * 2019-03-11 2019-10-14 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт проблем морских технологий Дальневосточного отделения Российской академии наук (ИПМТ ДВО РАН) Method of detecting noisy objects in shallow and deep sea
RU2715431C1 (en) * 2019-07-03 2020-02-28 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт проблем морских технологий Дальневосточного отделения Российской академии наук (ИПМТ ДВО РАН) Method for detection of underwater source of broadband noise
RU2722065C1 (en) * 2019-09-24 2020-05-26 Российская Федерация, от имени которой выступает ФОНД ПЕРСПЕКТИВНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ Method of saving electric power reserve of an autonomous unmanned underwater vehicle
RU2726293C1 (en) * 2019-10-14 2020-07-10 Акционерное Общество "Концерн "Океанприбор" Method of detecting noisy objects in sea
RU2739000C1 (en) * 2020-06-15 2020-12-21 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт проблем морских технологий Дальневосточного отделения Российской академии наук (ИПМТ ДВО РАН) Hydroacoustic system for detecting a moving underwater sound source, measurement of bearing on sound source and horizon of sound source in shallow sea
CN113281728A (en) * 2021-05-16 2021-08-20 西北工业大学 Shallow sea surface underwater target judgment method based on single-vector hydrophone
CN113281728B (en) * 2021-05-16 2023-06-30 西北工业大学 Shallow sea water surface underwater target judgment method based on single vector hydrophone
RU2787951C1 (en) * 2022-02-07 2023-01-13 федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Воронежский государственный университет" (ФГБОУ ВО "ВГУ") Method for detecting an underwater broadband noise source
CN117420553A (en) * 2023-12-13 2024-01-19 南京理工大学 Super-resolution imaging method for sea surface target scanning radar
CN117420553B (en) * 2023-12-13 2024-03-12 南京理工大学 Super-resolution imaging method for sea surface target scanning radar

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2653189C1 (en) Method of detecting noisy objects in shallow and deep sea
RU2702917C1 (en) Method of detecting noisy objects in shallow and deep sea
RU2653585C1 (en) Method of detecting the noise-producing, moving in the sea objects
RU2300118C1 (en) Mode of detection noisy objects in the sea
RU2602732C1 (en) Method for passive determination of coordinates of noisy object in the sea
RU2005113369A (en) METHOD FOR DETECTING NOISY IN THE SEA OBJECTS
RU2654335C1 (en) Method of detecting noisy objects in sea with combined receiver
JP6441735B2 (en) Underwater detector
KR101745995B1 (en) Device and method for detecting moving object using high frequency radar
RU2711406C1 (en) Method of classification of hydro acoustic signals of marine objects noise emission
RU2739000C1 (en) Hydroacoustic system for detecting a moving underwater sound source, measurement of bearing on sound source and horizon of sound source in shallow sea
JP6440912B2 (en) Radar equipment
JP6258310B2 (en) Pulling wave detection apparatus, radar apparatus, pulling wave detection method, and pulling wave detection program
RU2653587C1 (en) Hydroacoustic system for detection of moving sound source, measurement of azimuth angle of source and horizon of sound source in shallow sea
US20110242939A1 (en) Active sonar system and active sonar method using a pulse sorting transform
JP2016206153A (en) Signal processor and radar device
RU2465618C1 (en) Automatic classification system of short-range hydrolocator
JP6078246B2 (en) Underwater detection device, underwater detection method, and underwater detection program
RU2700797C1 (en) Method to detect noisy objects in shallow sea
RU103193U1 (en) DEVICE FOR ACOUSTIC DETECTION OF UNDERWATER OBJECTS
KR100902560B1 (en) Apparatus and method for generating warning alarm in a tracking-while-scanning radar
RU2723145C1 (en) Method and device for detecting noisy objects in the sea with onboard antenna
JP6154219B2 (en) Echo signal processing device, wave radar device, echo signal processing method, and echo signal processing program
JP5996325B2 (en) Pulse detector
JP5423713B2 (en) Active sonar device and signal processing method thereof