RU2658528C1 - Method of measuring target speed with echo-ranging sonar - Google Patents

Method of measuring target speed with echo-ranging sonar Download PDF

Info

Publication number
RU2658528C1
RU2658528C1 RU2017120669A RU2017120669A RU2658528C1 RU 2658528 C1 RU2658528 C1 RU 2658528C1 RU 2017120669 A RU2017120669 A RU 2017120669A RU 2017120669 A RU2017120669 A RU 2017120669A RU 2658528 C1 RU2658528 C1 RU 2658528C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
echo
target
formula
speed
signal
Prior art date
Application number
RU2017120669A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Валерий Григорьевич Тимошенков
Original Assignee
Акционерное Общество "Концерн "Океанприбор"
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 Акционерное Общество "Концерн "Океанприбор" filed Critical Акционерное Общество "Концерн "Океанприбор"
Priority to RU2017120669A priority Critical patent/RU2658528C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2658528C1 publication Critical patent/RU2658528C1/en

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO 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
    • G01S15/00—Systems using the reflection or reradiation of acoustic waves, e.g. sonar systems

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Radar, Positioning & Navigation (AREA)
  • Remote Sensing (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Measurement Of Velocity Or Position Using Acoustic Or Ultrasonic Waves (AREA)

Abstract

FIELD: measurement technology.
SUBSTANCE: method for measuring the speed of a target's motion by echo-ranging sonar, containing the radiation of a probing signal, echo signal receiving by a static fan of directional characteristics, detection of an echo, measuring distance, measuring the direction to the object, in which the level of isotropic interference is measured after the radiation of the probing signal, select the threshold, determine the numbers of the spatial channels Ni, in which the threshold was exceeded, the detection times of echoes are measured, determine the maximum amplitude of the detected echo signal Ai in each channel, compare the detection times of these amplitudes and, when the times coincide, determine the numbers of the spatial channels in which the coincidence occurred, and if these spatial channels are adjacent, it is determined that the received echo from one object, and the heading angle of the object is determined by the formula
Figure 00000017
where Δβ° – width of the spatial channel characteristic, Ni – the number of the directivity characteristic in which the maximum amplitude of the echo is measured, Ai is the value of the maximum amplitude of the echo in channel Ni, Ai±1 – value of the maximum amplitude in adjacent spatial channels Ni±1, where an echo is detected in the same time interval, radiate the second and subsequent probing signals, determine the distance Dm, define the
Figure 00000018
where M – the number of the probing signal, determine the amount of change in the course angle ΔCA = (CA1-CAm) and the sign of the change in the course angle, determine the tangential component of the distance Dt, traversed by the target in time MT, where M is the number of marks in the measurement, according to the formula Dt=Dm SinΔCA°, determine the tangential target speed according to the formula Vt=Dt\MT, determine the radial target speed by the formula Vr=Vt tgΔCA°, and the total velocity is determined by the formula
Figure 00000019
EFFECT: method for measuring the movement speed of a target with a sonar is proposed.
1 cl, 1 dwg

Description

Настоящее изобретение относится к области гидроакустики и может быть использовано для автоматического измерения полной скорости движения объекта с использованием гидролокатора ближнего действия.The present invention relates to the field of sonar and can be used to automatically measure the full speed of an object using a short-range sonar.

Все современные гидролокаторы, предназначены для измерения параметров движения обнаруженного объекта, к которым относится дистанция до объекта, скорость движения объекта и угловое положения объекта относительно направления движения гидролокатора, которое называется курсовым углом объекта. Известен гидролокатор, (А.С. Колчеданцев. Гидроакустические станции. Л.:Судостроение, 1982 г., стр. 54), в котором приведена структурная схема гидролокатора, определяющего дистанцию и радиальную составляющую скорости по величине изменения расстояния за время между двумя циклами излучение-прием.All modern sonars are designed to measure the motion parameters of the detected object, which include the distance to the object, the speed of the object and the angular position of the object relative to the direction of motion of the sonar, which is called the course angle of the object. Known sonar, (A. S. Kolchedantsev. Hydroacoustic stations. L.: Sudostroenie, 1982, p. 54), which shows a structural diagram of a sonar that determines the distance and the radial component of speed by the magnitude of the change in distance between two radiation cycles reception.

Недостатком данного аналога является то, что дистанция и радиальная скорость измеряется оператором по положению отметки на индикаторе отображения, тангенциальная составляющая скорости и полная скорость не определяется.The disadvantage of this analogue is that the distance and radial speed are measured by the operator by the position of the mark on the display indicator, the tangential component of the speed and the total speed are not determined.

Известны гидролокаторы, которые позволяют за один цикл излучения-приема вести наблюдение за объектами, находящимися в секторе 360°. Для этого они формируют статический веер характеристик направленности. В этом случае направление на цель определяется не изменением положения антенны, а шириной характеристики направленности статического веера (там же, стр. 63) и ее положением относительно направления движения. Способ, реализованный в гидролокаторе кругового обзора, содержит следующие операции: излучение зондирующего сигнала, прием эхосигнала, обнаружение объекта, измерение дистанции, измерение радиальной скорости объекта, измерение курсового угла объекта по номеру пространственного канала, связанного с характеристикой направленности.Known sonars that allow for one cycle of radiation-reception to monitor objects located in the sector 360 °. To do this, they form a static fan of directional characteristics. In this case, the direction to the target is determined not by changing the position of the antenna, but by the width of the directivity characteristics of the static fan (ibid., P. 63) and its position relative to the direction of movement. The method implemented in the circular scan sonar contains the following operations: emitting a sounding signal, receiving an echo signal, detecting an object, measuring a distance, measuring the radial speed of an object, measuring the course angle of an object using the spatial channel number associated with the directivity characteristic.

Недостатком данного способа является то, что направление на цель определяется оператором по номеру характеристики направленности (пространственного канала), ширина которой может быть значительной и именно ширина определяет точность измерения курсового угла цели. Кроме того, тангенциальная составляющая скорости цели не определяется и полная скорость цели так же не определяется.The disadvantage of this method is that the direction to the target is determined by the operator by the number of directivity characteristics (spatial channel), the width of which can be significant and it is the width that determines the accuracy of measuring the target angle of the target. In addition, the tangential component of the target’s speed is not determined and the total speed of the target is also not determined.

Известна «Система активной гидролокации» по патенту РФ №2393503, содержащая излучающую и приемную акустические антенны, последовательно соединенные устройство формирования зондирующего сигнала, устройство формирования характеристик направленности в излучении, генераторное устройство, последовательно соединенные устройство формирования характеристик направленности системы гидролокации (ГЛ) в приеме и устройство обработки эхосигналов от цели, также содержащая устройство измерения дистанции до цели, устройство измерения радиальной составляющей скорости цели (ВИР), последовательно соединенные устройство формирования характеристик направленности системы шумопеленгования (ШП), устройство обработки сигналов системы ШП, устройство измерения пеленга на цель системы ШП и блок определения величины изменения пеленга (ВИП), также содержащая последовательно соединенные блок определения общей тангенциальной составляющей скорости и блок определения тангенциальной составляющей скорости цели, также содержащая блок определения скорости цели, блок определения курса цели и блок связи ГАС с системами корабля.The well-known "Active sonar system" according to the patent of the Russian Federation No. 2393503, comprising emitting and receiving acoustic antennas, a serially connected device for generating a sounding signal, a device for generating directivity characteristics in radiation, a generating device, a serially connected device for generating directivity characteristics of a sonar system in reception and a device for processing echoes from a target, also comprising a device for measuring a distance to a target, a device for measuring radial a target leaving speed (VIR), a serially connected device for generating directional characteristics of a noise-detecting system (SHP), a signal processing device for a ShE system, a bearing measuring device for a target of a ShE system and a unit for determining the magnitude of a bearing change (SHI), also containing a series-connected unit for determining the total tangential speed component and the unit for determining the tangential component of the target speed, also containing a unit for determining the speed of the target, a unit for determining the course of the target and bl ok communication GAS with ship systems.

В этой системе гидролокации реализована следующая последовательность операций: излучение зондирующего сигнала, прием эхосигнала, измерение дистанции, измерение направления на цель по пространственному положению отметки эхосигнала на индикаторе, прием сигнала шумоизлучения, определение пеленга на цель в режиме шумопеленгования, определение величины изменения пеленга за фиксированное время наблюдения, определение тангенциальной составляющей скорости цели по данным шумопеленгования, определение полной скорости цели, определение курсового угла движения цели.The following sequence of operations is implemented in this sonar system: emitting a sounding signal, receiving an echo signal, measuring a distance, measuring a direction to a target by the spatial position of the echo mark on the indicator, receiving a noise signal, determining a bearing to a target in noise detection mode, determining the magnitude of a bearing change over a fixed time observations, determination of the tangential component of the target’s speed according to noise detection, determination of the total velocity of the target, determination of ku cial target movement angle.

Это техническое решение является наиболее близким аналогом и может быть принято в качестве прототипа.This technical solution is the closest analogue and can be taken as a prototype.

Недостатком данного технического решения является то, что тангенциальная составляющая скорости цели определяется оператором по величине изменения пеленга в режиме шумопеленгования, которое требует значительного времени наблюдения и наличие шумоизлучения цели, что в большинстве случаев неприемлемо, поскольку сигнал шумоизлучения не всегда может быть обнаружен.The disadvantage of this technical solution is that the tangential component of the target’s speed is determined by the operator by the magnitude of the bearing change in the noise detection mode, which requires a significant observation time and the presence of noise from the target, which in most cases is unacceptable, since the noise emission signal cannot always be detected.

Задачей предлагаемого технического решения является обеспечение автоматического измерения тангенциальной составляющей скорости, радиальной составляющей скорости, полной скорости движения цели по данным гидролокации.The objective of the proposed technical solution is to provide automatic measurement of the tangential component of speed, radial component of speed, full speed of the target according to sonar data.

Для решения поставленной задачи в способ, содержащий излучение зондирующего сигнала неподвижным гидролокатором, прием эхосигнала статическим веером характеристик направленности (пространственных каналов при обработки), измерение уровня изотропной помехи после излучения зондирующего сигнала, выбор порога, определение номеров Ni пространственных каналов, в которых произошло превышение порога, измерение времен обнаружения эхосигналов, измерение дистанции, измерение радиальной скорости, измерение направления на цель введены новые признаки, а именно: определяют максимальную амплитуду обнаруженного эхосигнала Ai в каждом пространственном канале Ni, сравнивают времена обнаружений этих амплитуд и при совпадении времен определяют номера пространственных каналов, в которых совпадение произошло, и если эти пространственные каналы являются соседними, принимают решение, что принятый эхосигнал от одного объекта, а курсовой угол цели определяют по формуле

Figure 00000001
где Δβ° - ширина характеристики пространственного канала, Ni - номер пространственного канала, в котором произошло превышение порога и измерена максимальная амплитуда эхосигнала, Ai - значение максимальной амплитуды эхосигнала в канале Ni, Ai±1 - значение максимальной амплитуды в соседнем пространственном канале Ni±1, где обнаружен эхосигнал в том же временном интервале, излучают второй и последующий зондирующий сигналы, в каждом цикле излучение-прием с номером M определяют дистанцию Дм, определяют курсовой угол цели
Figure 00000002
где M - номер зондирующего сигнала, определяют величину изменения курсового угла ΔКУ=(КУ1-КУм), если ΔКУ=0, то измеренная радиальная скорость равна полной скорости, если ΔКУ не равно 0, то определяют тангенциальную составляющую изменения расстояния Дт, пройденного целью за время МТ, где T - длительность цикла излучение-прием, по формуле Дт=Дм SinΔКУ°, определяют тангенциальную скорость цели Vт.ц по формуле Vт.ц=Дт/МТ, определяют радиальную скорость цели Vp.ц по формуле Vp.ц=Vтц tgΔКУ°, а полную скорость цели определяем какTo solve the problem in a method comprising emitting a sounding signal with a stationary sonar, receiving an echo signal with a static fan of directivity characteristics (spatial channels during processing), measuring the level of isotropic interference after radiation of the sounding signal, choosing a threshold, determining the numbers N i of spatial channels in which the excess threshold, measurement of echo detection times, distance measurement, radial velocity measurement, target direction measurement, new signs, namely: determine the maximum amplitude of the detected echo signal A i in each spatial channel N i , compare the detection times of these amplitudes and, if the time coincides, determine the numbers of the spatial channels in which the coincidence occurs, and if these spatial channels are adjacent, decide that the received echo from one object, and the target angle is determined by the formula
Figure 00000001
where Δβ ° is the width of the spatial channel characteristic, N i is the number of the spatial channel in which the threshold was exceeded and the maximum amplitude of the echo signal was measured, A i is the value of the maximum amplitude of the echo signal in the channel N i , Ai ± 1 is the value of the maximum amplitude in the adjacent spatial channel Ni ± 1, where an echo signal is detected in the same time interval, the second and subsequent probing signals are emitted, in each radiation-reception cycle with number M, the distance D m is determined, the target angle is determined
Figure 00000002
where M is the number of the probing signal, determine the magnitude of the change in the heading angle ΔKU = (KU 1 -KU m ), if ΔKU = 0, then the measured radial velocity is equal to the full speed, if ΔKU is not 0, then the tangential component of the change in the distance D t is determined, passed by the target during MT, where T is the radiation-reception cycle duration, using the formula D t = D m SinΔКУ °, determine the tangential target speed V tc by the formula V tc = D t / MT, determine the radial velocity of the target V p.ts by the formula V = V p.ts mu tgΔKU °, and the full rate is defined as the target

Figure 00000003
.
Figure 00000003
.

Существо предлагаемого изобретения заключается в следующем. При работе гидролокатора измеряют дистанцию до цели и радиальную скорость цели как величину изменения расстояния за время между последовательными излучениями зондирующих сигналов, что характеризует скорость сближения гидролокатора и цели. Это справедливо, если цель движется непосредственно на гидролокатор и излучение зондирующего сигнала и прием эхосигнала, отраженного от цели по первой и второй посылке, совпадают с направлением движения. В случае если они не совпадают, возникает ошибка в определении радиальной скорости сближения, которая зависит от разности углов, под которыми происходило измерение дистанций. Поскольку в гидролокаторах прежних разработок измерение дистанции производилось оператором, то ошибка измерения радиальной скорости считалась незначительной и на нее не обращали внимания. Существующие цифровые методы обработки эхосигналов позволяют автоматизировать процесс измерения, повысить точность измерения радиальной скорости, тангенциальной составляющей скорости и полной скорости цели. Прежде всего, для этого необходимо автоматическое измерение направление приема эхосигнала с использованием статического веера характеристик направленности. Ширина характеристики направленности определяет погрешность измерения курсового угла обнаруженного объекта. В зависимости от скорости перемещения объекта его положение может изменяться относительно положения гидролокатора, что и будет определять погрешность измерения скорости объекта по отраженному эхосигналу. Если соседние характеристики направленности пересекаются на уровне 0,7 от максимума, то эхосигнал будет всегда обнаруживаться в двух характеристиках направленности с наибольшими амплитудами. Соотношения амплитуд эхосигналов будут определять положение объекта относительно этих характеристик. Если в одной характеристики эхосигнал обнаруживается на максимуме характеристики, то амплитуда эхосигнала будет максимальной, а в соседней характеристике амплитуда эхосигнала будет меньше. Если положение объекта будет находиться на пересечении двух характеристик направленности на уровне 0,7, то амплитуды эхосигналов будут равны Ai=Aj и тогда курсовой угол будет равен КУ°=NiΔβ°+0,5Δβ°, где Ni - номер характеристики направленности от направления движения, Δβ° - ширина характеристики направленности. Таким образом, по соотношению амплитуд в соседних характеристиках направленности можно автоматически оценивать курсовой угла обнаруженного объекта с погрешностью меньше, чем ширина характеристики направленности, и тем самым повысить точность измерения курсового угла по одной посылке. После чего производится определение величины изменения курсовых углов за время МТ, где T - время между излучениями, M - число излучений. Для дистанции Дм имеем ΔКУ=(КУ1-КУм), после чего можно получить дистанцию, пройденную объектом в тангенциальном направлении за время между M посылками, Дт=Дм SinΔКУ° и тангенциальную составляющую скорости цели по формуле Vт.ц=Дт\МТ, тогда скорость сближения или радиальная составляющая скорости цели Vр.ц=Vт tgΔКУ° а полную скорость цели определяем как

Figure 00000004
.The essence of the invention is as follows. When the sonar is operating, the distance to the target and the radial velocity of the target are measured as the magnitude of the change in the distance between successive emissions of the probing signals, which characterizes the speed of approach of the sonar and the target. This is true if the target moves directly to the sonar and the radiation of the probing signal and the reception of the echo signal reflected from the target in the first and second premises coincide with the direction of movement. If they do not coincide, an error arises in determining the radial approach velocity, which depends on the difference in the angles at which the distance was measured. Since the distance was measured by the operator in sonars of previous designs, the error in measuring the radial speed was considered insignificant and was not paid attention to. Existing digital methods for processing echo signals allow you to automate the measurement process, to increase the accuracy of measuring radial velocity, the tangential component of the velocity and the full speed of the target. First of all, this requires automatic measurement of the direction of the echo signal using a static fan of directional characteristics. The width of the directivity characteristic determines the measurement error of the heading angle of the detected object. Depending on the speed of movement of the object, its position may vary relative to the position of the sonar, which will determine the error in measuring the speed of the object from the reflected echo signal. If the neighboring directivity characteristics intersect at a level of 0.7 from the maximum, then the echo signal will always be detected in the two directivity characteristics with the largest amplitudes. The ratio of the amplitudes of the echo signals will determine the position of the object relative to these characteristics. If in one characteristic the echo signal is detected at the maximum of the characteristic, then the amplitude of the echo signal will be maximum, and in the adjacent characteristic the amplitude of the echo signal will be less. If the position of the object is at the intersection of two directivity characteristics at the level of 0.7, then the amplitudes of the echo signals will be equal to Ai = Aj and then the heading angle will be equal to КУ ° = N i Δβ ° + 0,5Δβ °, where N i is the number of the directivity characteristic from the direction of motion, Δβ ° is the width of the directivity. Thus, by the ratio of amplitudes in adjacent directivity characteristics, one can automatically estimate the heading angle of the detected object with an error less than the width of the directivity characteristic, and thereby improve the accuracy of measuring the heading angle for one package. After that, the magnitude of the change in the heading angles during MT is determined, where T is the time between emissions, M is the number of emissions. For the distance D m we have ΔКУ = (КУ 1 -КУ m ), after which you can get the distance traveled by the object in the tangential direction during the time between M packages, D t = D m SinΔКУ ° and the tangential component of the target’s speed according to the formula Vт.ц = D t \ MT, then the approach speed or the radial component of the target’s speed Vр.ц = Vт tgΔКУ ° and the total target speed is defined as
Figure 00000004
.

На фиг. 1 представлена блок схема устройства, реализующая предлагаемый способ.In FIG. 1 presents a block diagram of a device that implements the proposed method.

Устройство (фиг. 1) содержит гидролокатор 1 с антеннами излучения и приема, который соединен со спецпроцессором 2, в состав которого входят последовательно соединенные блок 3 многоканальной обработки статического веера характеристик направленности, блок 4 обнаружения эхосигнала в каждом пространственном канале, блок 5 определения дистанции по каждому пространственному каналу, блок 6 определения курсового угла по каждому пространственному каналу, блок 7 сбора и идентификации информации, блок 8 определения тангенциальной составляющей скорости цели, определение радиальной составляющей скорости цели и определение полной скорости цели. Выход спецпроцессора 2 соединен со входом блока 9 отображения и управления, выход которого соединен со входом гидролокатора 1.The device (Fig. 1) contains a sonar 1 with radiation and reception antennas, which is connected to a special processor 2, which includes a series-connected unit 3 of multi-channel processing of a static fan of directivity characteristics, an echo signal detection unit 4 in each spatial channel, and a distance determination unit 5 by each spatial channel, block 6 determining the course angle for each spatial channel, block 7 for collecting and identifying information, block 8 for determining the tangential velocity component STI targets, definition of the radial component of the target speed and the full definition of the target speed. The output of the special processor 2 is connected to the input of the display and control unit 9, the output of which is connected to the input of the sonar 1.

Заявленный способ целесообразно изложить на примере работы устройства, его реализующего.The claimed method, it is advisable to describe the example of the operation of the device that implements it.

Из блока 9 управления и отображения поступает сигнал в гидролокатор 1, который излучает сигнал в водную среду и принимает отраженные эхосигналы. Блок 1 - гидролокатор с антеннами приема и излучения являются известными устройствами, которые используются в прототипе и достаточно подробно изложены в литературе по гидроакустике (А.С. Колчеданцев. «Гидроакустические станции». Л.: Судостроение, 1982 г., «Справочник по гидроакустике», Л.: Судостроение, 1988 г.). Как правило, гидролокаторы имеют статический веер характеристик направленности в приеме. Принятые эхосигналы поступают на спецпроцессор 2 в блок 3 многоканальной обработки, где формируются цифровые последовательные временные реализации по каждой характеристики направленности и производится обработка принятых реализаций.From the control and display unit 9, a signal is received in the sonar 1, which emits a signal into the aquatic environment and receives the reflected echo signals. Block 1 - sonar with receiving and radiation antennas are known devices that are used in the prototype and are described in sufficient detail in the literature on hydroacoustics (A.S. Kolchedantsev. “Hydroacoustic stations.” L .: Sudostroenie, 1982, “Reference on hydroacoustic ", L .: Shipbuilding, 1988). As a rule, sonars have a static fan of directivity characteristics in reception. The received echo signals are sent to special processor 2 in block 3 of multi-channel processing, where digital sequential time realizations are formed for each directivity characteristic and the received implementations are processed.

Блок 2 - цифровые спецпроцессоры являются известными устройствами, которые предназначены для осуществления конкретных алгоритмов обработки с использованием аппаратных решений и жесткой логикой вычислений. Их применение повышает быстродействие цифровых вычислительных систем в несколько раз, и в большинстве случаев сокращает аппаратные затраты. Описания спецпроцессоров приведены в кн.: Корякин Ю.А., Смирнов С.А., Яковлев Г.В. «Корабельная гидроакустическая техника», Санкт Петербург: Изд. Наука, 2004 г., стр. 281. Там же приведено описание гидроакустических комплексов, построенных на основе спецпроцессоров стр. 296., стр. 328. С использованием этих же процессоров могут быть реализованы вновь введенные блоки предлагаемого изобретения.Block 2 - digital special processors are well-known devices that are designed to implement specific processing algorithms using hardware solutions and strict computational logic. Their use increases the speed of digital computing systems several times, and in most cases reduces hardware costs. Descriptions of special processors are given in the book: Koryakin Yu.A., Smirnov S.A., Yakovlev G.V. “Ship hydroacoustic technology”, St. Petersburg: Izd. Science, 2004, p. 281. There is also a description of sonar systems built on the basis of special processors p. 296., p. 328. Using the same processors, newly introduced blocks of the invention can be realized.

В блоке 4 производится пороговое обнаружение эхосигналов. Эти эхосигналы с измеренными амплитудами и измеренными временами положения максимумов передаются в блок 5 определения дистанций по каждому пространственному каналу и выбор соседних пространственных каналов, в которых произошло превышение порога в одно и то же время. В блоке 6 производится определения курсового угла по измеренным амплитудам и пространственным каналам и величины изменения курсовых углов за время MT, где T - время между излучениями, M - число излучений. Полученная оценка пространственного канала и оценка дистанции передаются в блок 7 сбора и идентификации, где запоминаются и формируют массив данных для дальнейшей обработки, которая происходит в блоке 8. Для дистанции Дм имеем ΔКУ=(КУ1-КУм), после чего можно получить дистанцию, пройденную объектом в тангенциальном направлении за время между M посылками, Дт=Дм SinΔКУ° и тангенциальную составляющую скорости цели по формуле Vт.ц=Дт\MT. Тогда скорость сближения или радиальная составляющая скорости цели Vр.ц=Vт tgΔКУ°, а полная скорость цели будет определена как

Figure 00000005
Результаты вычисления тангенциальной составляющей скорости цели, радиальной составляющей и полная оценка скорости цели передаются в блок 9.In block 4 is a threshold detection of echo signals. These echo signals with measured amplitudes and measured times of the positions of the maxima are transmitted to the distance determination unit 5 for each spatial channel and the selection of neighboring spatial channels in which the threshold was exceeded at the same time. In block 6, the heading angle is determined from the measured amplitudes and spatial channels and the magnitude of the change in the heading angles during the time MT, where T is the time between emissions, M is the number of emissions. The obtained spatial channel estimate and the distance estimate are transmitted to the collection and identification unit 7, where the data is stored and formed for further processing, which occurs in block 8. For the distance D m, we have ΔКУ = (КУ 1 -КУ m ), after which we can obtain the distance traveled by the object in the tangential direction during the time between M bursts, D t = D m SinΔКУ ° and the tangential component of the target’s speed according to the formula Vt.ts = D t \ MT. Then the approach speed or the radial component of the target’s speed Vр.ц = Vт tgΔКУ °, and the total speed of the target will be defined as
Figure 00000005
The results of calculating the tangential component of the target velocity, the radial component and the full estimate of the target velocity are transmitted to block 9.

Блоки 3, 4, 5, 6, 7, 8 могут быть реализованы с использованием цифровой обработки на основе пакетов расширения «Матлаб», которые обеспечивают последовательную процедуру вычисления заданных алгоритмов, рассмотрены в пособии А.Б. Сергиенко. «Цифровая обработка сигналов». Санкт Петербург, 2011 г., стр. 655.Blocks 3, 4, 5, 6, 7, 8 can be implemented using digital processing on the basis of Matlab extension packages, which provide a sequential procedure for calculating the given algorithms, are considered in the manual by AB Sergienko. "Digital signal processing". St. Petersburg, 2011, p. 655.

Блок 9 отображения и управления является известным устройством, которое используется в прототипе, в аналогах и во всех современных гидролокационных станциях для обеспечения управлением работы и отображением результата.The display and control unit 9 is a known device that is used in the prototype, in analogs and in all modern sonar stations to provide operation control and display of the result.

Таким образом, предлагаемая процедура измерения позволяет автоматически определить тангенциальную составляющую скорости движения, уменьшить погрешность измерения радиальной составляющей скорости и автоматически определить полную скорость, что позволит более точно прогнозировать перемещения объекта, обнаруженного гидролокатором.Thus, the proposed measurement procedure allows you to automatically determine the tangential component of the speed of movement, reduce the measurement error of the radial component of the speed and automatically determine the full speed, which will more accurately predict the movement of the object detected by the sonar.

Claims (2)

Способ измерения скорости движения цели гидролокатором, содержащий излучение зондирующего сигнала неподвижным гидролокатором, прием эхосигнала статическим веером характеристик направленности (пространственных каналов обработки), измерение уровня изотропной помехи после излучения зондирующего сигнала, выбор порога, определение номеров Ni пространственных каналов, в которых произошло превышение порога, измерение времен обнаружения эхосигналов, измерение дистанции, измерение радиальной скорости, измерение направления на цель, отличающийся тем, что определяют максимальную амплитуду обнаруженного эхосигнала Ai в каждом пространственном канале Ni, сравнивают времена обнаружений этих амплитуд и при совпадении времен определяют номера пространственных каналов, в которых совпадение произошло, и если эти пространственные каналы являются соседними, принимают решение, что принятый эхосигнал от одного объекта, а курсовой угол объекта определяют по формуле
Figure 00000006
где
Figure 00000007
- ширина характеристики пространственного канала, Ni - номер пространственного канала, в котором произошло превышение порога и измерена максимальная амплитуда эхосигнала, Ai - значение максимальной амплитуды эхосигнала в канале Ni, Ai±1 - значение максимальной амплитуды в соседнем пространственном канале Ni±1, где обнаружен эхосигнал в том же временном интервале, излучают второй и последующий зондирующий сигналы, в каждом цикле излучение - прием с номером М определяют дистанцию Дм, определяют курсовой угол цели
Figure 00000008
, где М - номер зондирующего сигнала, определяют величину изменения курсового угла ΔКУ=(КУ1-КУм), если ΔКУ=0, то измеренная радиальная скорость равна полной скорости, если ΔКУ не равно 0, то определяют тангенциальную составляющую расстояния Дт, пройденного целью за время МТ, где Т - длительность цикла излучение - прием, по формуле
Figure 00000009
, определяют тангенциальную скорость цели Vт.ц по формуле Vт.ц=Дт/МТ, определяют радиальную скорость цели Vp.ц по формуле
Figure 00000010
, а полную скорость цели определяют какA method for measuring the target’s speed with a sonar, comprising emitting a sounding signal with a stationary sonar, receiving an echo signal with a static fan of directivity characteristics (spatial processing channels), measuring the level of isotropic interference after the sounding of a sounding signal, choosing a threshold, determining the numbers N i of spatial channels in which the threshold was exceeded , measurement of echo detection times, distance measurement, radial velocity measurement, target direction measurement, excellent In that they determine the maximum amplitude of the detected echo signal A i in each spatial channel N i , compare the detection times of these amplitudes and, if the time coincides, determine the numbers of the spatial channels in which the coincidence occurred, and if these spatial channels are adjacent, decide that the echo from one object, and the course angle of the object is determined by the formula
Figure 00000006
Where
Figure 00000007
is the width of the characteristic of the spatial channel, N i is the number of the spatial channel in which the threshold was exceeded and the maximum amplitude of the echo signal was measured, A i is the value of the maximum amplitude of the echo signal in channel N i , Ai ± 1 is the value of the maximum amplitude in the adjacent spatial channel Ni ± 1 where an echo signal is detected in the same time interval, the second and subsequent probing signals are emitted, in each cycle the radiation - reception with number M determines the distance D m , the target angle is determined
Figure 00000008
, where M is the number of the probing signal, the magnitude of the change in the heading angle ΔКУ = (КУ 1 -КУ m ) is determined, if ΔКУ = 0, then the measured radial velocity is equal to the full speed, if ΔКУ is not equal to 0, then the tangential component of the distance D t is determined, completed by the goal during MT, where T is the radiation-reception cycle duration, according to the formula
Figure 00000009
determine the tangential velocity of the target V tc by the formula V tc = D t / MT, determine the radial velocity of the target V p.c by the formula
Figure 00000010
, and the total speed of the goal is defined as
Figure 00000011
.
Figure 00000011
.
RU2017120669A 2017-06-13 2017-06-13 Method of measuring target speed with echo-ranging sonar RU2658528C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2017120669A RU2658528C1 (en) 2017-06-13 2017-06-13 Method of measuring target speed with echo-ranging sonar

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2017120669A RU2658528C1 (en) 2017-06-13 2017-06-13 Method of measuring target speed with echo-ranging sonar

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2658528C1 true RU2658528C1 (en) 2018-06-21

Family

ID=62713379

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2017120669A RU2658528C1 (en) 2017-06-13 2017-06-13 Method of measuring target speed with echo-ranging sonar

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2658528C1 (en)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2699938C1 (en) * 2019-01-10 2019-09-11 Российская Федерация, от имени которой выступает Министерство обороны Российской Федерации Deep-sea carrier forward sonar
RU2724245C1 (en) * 2019-05-20 2020-06-22 Акционерное Общество "Концерн "Океанприбор" Method of displaying hydrolocation information
RU2791152C1 (en) * 2022-06-17 2023-03-03 Акционерное Общество "Концерн "Океанприбор" Sonar method for object classification

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6130638A (en) * 1997-11-04 2000-10-10 Robert Bosch Gmbh Method and device for determining an azimuth angle and/or an elevation angle in a multibeam radar system
US6618010B2 (en) * 2001-11-14 2003-09-09 United States Of America As Represented By The Administrator Of The National Aeronautics And Space Administration Passive tracking system and method
RU2492497C1 (en) * 2012-02-27 2013-09-10 Открытое акционерное общество "Концерн "Океанприбор" Method of determining torpedo parameters
RU2507531C1 (en) * 2012-11-08 2014-02-20 Открытое акционерное общество "Концерн "Океанприбор" Method for passive determination of coordinates of radiation sources
US9651649B1 (en) * 2013-03-14 2017-05-16 The Trustees Of The Stevens Institute Of Technology Passive acoustic detection, tracking and classification system and method

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6130638A (en) * 1997-11-04 2000-10-10 Robert Bosch Gmbh Method and device for determining an azimuth angle and/or an elevation angle in a multibeam radar system
US6618010B2 (en) * 2001-11-14 2003-09-09 United States Of America As Represented By The Administrator Of The National Aeronautics And Space Administration Passive tracking system and method
RU2492497C1 (en) * 2012-02-27 2013-09-10 Открытое акционерное общество "Концерн "Океанприбор" Method of determining torpedo parameters
RU2507531C1 (en) * 2012-11-08 2014-02-20 Открытое акционерное общество "Концерн "Океанприбор" Method for passive determination of coordinates of radiation sources
US9651649B1 (en) * 2013-03-14 2017-05-16 The Trustees Of The Stevens Institute Of Technology Passive acoustic detection, tracking and classification system and method

Non-Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Chin-Hsing et al. Classification of Underwater Signals Using Neural Networks, Tamkang Journal of Science and Engineering, vol. 3, No. 1, pp. 31-48 (2000). *
Meng et al., Distributed algorithm for hybrid TOA/DOA-based source localization, Industrial Electronics and Applications (ICIEA), 2011 6th IEEE Conference, Jun. 21-23, 2011, pp. 1046-1049. *
Meng et al., Distributed algorithm for hybrid TOA/DOA-based source localization, Industrial Electronics and Applications (ICIEA), 2011 6th IEEE Conference, Jun. 21-23, 2011, pp. 1046-1049. Chin-Hsing et al. Classification of Underwater Signals Using Neural Networks, Tamkang Journal of Science and Engineering, vol. 3, No. 1, pp. 31-48 (2000). *

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2699938C1 (en) * 2019-01-10 2019-09-11 Российская Федерация, от имени которой выступает Министерство обороны Российской Федерации Deep-sea carrier forward sonar
RU2724245C1 (en) * 2019-05-20 2020-06-22 Акционерное Общество "Концерн "Океанприбор" Method of displaying hydrolocation information
RU2791152C1 (en) * 2022-06-17 2023-03-03 Акционерное Общество "Концерн "Океанприбор" Sonar method for object classification

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2634787C1 (en) Method of detecting local object against background of distributed interference
RU2529441C1 (en) Method of processing sonar information
RU2658528C1 (en) Method of measuring target speed with echo-ranging sonar
RU2649073C1 (en) Method for determining coordinates of the underwater object by the hydroacoustic system of underwater navigation with an alignment beacon
RU2465618C1 (en) Automatic classification system of short-range hydrolocator
RU2650419C1 (en) Sonar method of classification of underwater objects in a controlled area
RU2626295C1 (en) Automatic detection and classification system of short-range sonar
RU2624826C1 (en) Method of classification of objects adapted to hydroacoustic conditions
RU2545068C1 (en) Measurement method of changes of heading angle of movement of source of sounding signals
RU2581416C1 (en) Method of measuring sound speed
RU2568935C1 (en) Method of determining torpedo motion parameters
RU2534731C1 (en) Automatic classification system for short-range sonar
RU2612201C1 (en) Method of determining distance using sonar
RU117018U1 (en) NAVIGATING HYDROACOUSTIC STATION
KR101480834B1 (en) Target motion analysis method using target classification and ray tracing of underwater sound energy
RU2660292C1 (en) Method for determining object immersion depth
RU2005114045A (en) METHOD FOR DETERMINING COORDINATES OF A RADIO EMISSION SOURCE (OPTIONS) AND A RADAR STATION FOR ITS IMPLEMENTATION
RU2593824C1 (en) Sonar method for detecting underwater objects in controlled water area
RU2515419C1 (en) Method of measuring change in course angle of probing signal source
RU2715409C1 (en) Method of determining current coordinates of a target in bistatic sonar mode
RU2590932C1 (en) Hydroacoustic method of measuring depth of immersion of fixed object
RU2516594C1 (en) Method of determining distance estimation error using sonar system
RU2625041C1 (en) Method for measuring object immersion depth
RU2625716C1 (en) Method of measuring sound on route
RU2559310C2 (en) Method of estimating distance to noisy object at sea