RU2660292C1

RU2660292C1 - Method for determining object immersion depth

Info

Publication number: RU2660292C1
Application number: RU2017130665A
Authority: RU
Inventors: Валерий Григорьевич Тимошенков
Original assignee: Акционерное Общество "Концерн "Океанприбор"
Priority date: 2017-08-29
Filing date: 2017-08-29
Publication date: 2018-07-05

Abstract

FIELD: sonar.

SUBSTANCE: present invention relates to the field of sonar and is aimed at improving the efficiency of determining the main parameters of the detected target. Method containing the radiation of the probe signal, the reception of the echo from the object, the distance D to the object, the measurement of the direction to the target in the vertical plane, the determination of the depth of immersion according to the formula H=D Sin (α), where D is the measured distance to the target, α – the angle between the direction of movement of the carrier and the direction to the target, in the vertical plane, the depth of immersion of the active sonar H_as, radiate a probing signal, receive an echo with a vertical linear antenna, receive an echo with a horizontal linear antenna, determine the interference and the choice of the threshold for the first cycle of receiving the input information of all the directional characteristics, determine a common channel with a correlation coefficient greater than 0.5 and along it determine the angular position of the target vertically and horizontally AC_v, distance D_max and the depth of immersion of target H_imm with respect to the depth of immersion of the active sonar H_imm=H_as+D_maxSinAC_v.

EFFECT: use of joint processing of the received echo along vertical and horizontal channels will automatically determine the depth of immersion of the target for one radiation cycle reception against a background of surface and bottom reverberation and not only for fixed objects.

1 cl, 1 dwg

Description

Настоящее изобретение относится к области гидроакустики и может быть использовано для измерения глубины погружения объекта с использованием гидролокатора ближнего действия.The present invention relates to the field of sonar and can be used to measure the depth of immersion of an object using short-range sonar.

Известна навигационная гидроакустическая станция освещения ближней обстановки по патенту РФ №2255991, который позволяет обнаруживать объекты и измерять координаты объектов с подводного носителя в водной среде. Этот патент содержит излучение зондирующего сигнала двумерной приемопередающей антенной, цифровую обработку принятых эхосигналов, измерение параметров, обнаруженного объекта по превышению порога и определение дистанции и скорости, а также элементов его движения. Однако это техническое решение не позволяет определить глубину погружения объекта.Known navigation sonar station lighting near situation according to the patent of the Russian Federation No. 2255991, which allows you to detect objects and measure the coordinates of objects from underwater media in the aquatic environment. This patent contains the radiation of the probe signal by a two-dimensional transceiver antenna, digital processing of the received echo signals, measuring the parameters of the detected object by exceeding the threshold and determining the distance and speed, as well as the elements of its movement. However, this technical solution does not allow to determine the immersion depth of the object.

Известен способ определения глубины погружения объекта по патенту РФ №2350983. В соответствии с этим способом излучают зондирующий сигнал, принимают эхосигнал, измеряют дистанцию D₁ на момент времени t₁, повторяют процедуру измерения дистанции до объекта D₂ в момент времени t₁+Δt, определяют скорость движения носителя V_соб и глубину погружения объекта относительно горизонта движения носителя определяют по формуле:A known method for determining the depth of immersion of an object according to the patent of the Russian Federation No. 2350983. In accordance with this method, a probe signal is emitted, an echo signal is received, the distance D _{1 is} measured at time t ₁ , the procedure for measuring the distance to the object D ₂ at time t ₁ + Δt is repeated, the speed of the carrier V _sob and the depth of the object relative to the horizon are determined media movements are determined by the formula:

,

где ΔD=(D₁ ²-D₂ ²- V²Δt²)/2VΔt, where ΔD = (D ₁ ² -D ₂ ² - V ² Δt ² ) / 2VΔt,

где D₁ - дистанция до объекта в момент времени t₁,where D ₁ is the distance to the object at time t ₁ ,

D₂ - дистанция до объекта на момент времени t₂+Δt,D ₂ - distance to the object at time t ₂ + Δt,

Н_изл. - глубина погружения излучателя,N _ex. - immersion depth of the emitter,

V² _coб - скорость перемещения излучателя.V ² _cob - the speed of the emitter.

Недостатком этого способа является необходимость двух циклов излучения - прием, разнесенных на значительное время в зависимости от скорости движения гидролокатора, для определения глубины погружения неподвижной цели, кроме того, достоверность оценки дистанции существенно зависит от уровня донной реверберации, от положения объекта относительно направления движения гидролокатора.The disadvantage of this method is the need for two radiation cycles - reception, spaced for a considerable time depending on the speed of the sonar, to determine the depth of immersion of a stationary target, in addition, the reliability of the distance estimate substantially depends on the level of bottom reverb, on the position of the object relative to the direction of motion of the sonar.

Известны «Способ и устройство определения глубины подводного объекта» авторы по патенту Японии №02708109 от 04.02.98 по классу G01S 15/0, который основан на том же принципе, что и предыдущий способ, но определение направления производится с использованием сканирования характеристики направленности в вертикальной плоскости при излучении зондирующего сигнала узкой характеристикой направленности.Known "Method and device for determining the depth of an underwater object", the authors of Japan patent No. 02708109 from 04.02.98 in the class G01S 15/0, which is based on the same principle as the previous method, but the direction is determined using a directivity scan in vertical plane when the probe signal is emitted by a narrow directivity characteristic.

Известен способ определения глубины погружения объекта, изложенный в книге А.П. Сташкевич, «Акустика океана» (Судостроение, Л., 1966, стр. 263). Способ содержит следующее операции: излучение зондирующего сигнала в момент времени t₁, прием эхосигнала от объекта, измерение временной задержки между моментами излучения зондирующего сигнала и приема эхосигнала, определение на момент времени t₁ дистанции D₁ до объекта по величине временной задержки и известной скорости распространения звука, измерение направления на цель в вертикальной плоскости, определение глубины погружения по формуле Н=DSin (α), где D - измеренная дистанция до цели, α - угол между направлением движения носителя и направлением на цель в вертикальной плоскости.A known method for determining the depth of immersion of an object described in the book of A.P. Stashkevich, “Acoustics of the Ocean” (Shipbuilding, L., 1966, p. 263). The method comprises the following operations: emitting a probe signal at time t ₁ , receiving an echo from the object, measuring the time delay between the moments of emission of the probing signal and receiving an echo, determining at a time t _{1 the} distance D ₁ to the object from the value of the time delay and the known propagation velocity sound, measuring the direction of the target in the vertical plane, determining the immersion depth by the formula H = DSin (α), where D is the measured distance to the target, α is the angle between the direction of movement of the carrier and phenomenon at the target in a vertical plane.

Недостатком данных методов является то, что направление на объект в вертикальной плоскости определяется с использованием характеристики направленности (ХН), которая сканируется в вертикальной плоскости. Для определения такого положения ХН, которому соответствует максимальная амплитуда эхосигнала, необходима серия посылок для разных положений ХН, в результате которых определяется сигнал с максимальной амплитудой и соответствующая ему характеристика направленности. Результатом оценки глубины для объекта является величина, которая получается при решении прямоугольного треугольника по гипотенузе, определяемой по оценке дистанции и углу, определяемому направлением характеристики направленности. Такая процедура определения глубины погружения зависит от правильности получения оценки направления на объект, которая в свою очередь зависит от ширины характеристики направленности в вертикальной плоскости. Чем уже ХН, тем точнее можно определить направление на объект, но для этого требуется больше циклов излучение - прием.The disadvantage of these methods is that the direction to the object in the vertical plane is determined using the directivity characteristic (XI), which is scanned in the vertical plane. To determine such a position of HN, which corresponds to the maximum amplitude of the echo signal, a series of packages is necessary for different positions of HN, as a result of which a signal with a maximum amplitude and the corresponding directivity characteristic are determined. The result of evaluating the depth for an object is the value that is obtained when solving a right triangle by hypotenuse, which is determined by estimating the distance and angle determined by the direction of the directivity. Such a procedure for determining the depth of immersion depends on the correctness of obtaining an estimate of the direction to the object, which in turn depends on the width of the directivity in the vertical plane. The narrower the CN, the more accurately you can determine the direction to the object, but this requires more cycles of radiation - reception.

По количесству общих признаков с предлагаемым изобретением является способ измерения глубины погружения объекта по патенту РФ №2516602. Способ содержит излучение зондирующего сигнала, прием эхосигнала от объекта, определение дистанции Д до объекта по величине временной задержки и известной скорости распространения звука, измерение направления на цель в вертикальной плоскости, определение глубины погружения по формуле Н=ДSin (α), где Д - измеренная дистанция до цели, α - угол между направлением движения носителя и направлением на цель в вертикальной плоскости. В соответствии с этим способом дополнительно измеряют глубину погружения носителя гидролокатора Н_гл, принимают эхосигнал вертикальной линейной антенной, формирующей узкие характеристики направленности в вертикальной плоскости, принимают эхосигнал горизонтальной линейной антенной, имеющей узкие характеристики направленности в горизонтальной плоскости, осуществляют прием эхосигнала одновременно обеими антеннами, производят определение помехи и выбор порога по первому циклу приема входной информации всех характеристик направленности, определяют эхосигналы, превысившие порог по каждой характеристике направленности, измеряют дистанцию Д_гор и направление по горизонтальным характеристикам направленности, измеряют дистанцию Д_верт и направления прихода эхосигнала по вертикальным характеристикам направленности, при совпадении измеренных дистанций по правилу Д_верт<Д_гор+Н_гл, определяют характеристику направленности в вертикальной плоскости, определяют угол места по отклонению положения этой характеристики от направления плоскости движения, определяют глубину погружения относительно глубины погружения излучателя, по формуле Н_об=Д_вертSin(α), где Д_верт - измеренная дистанция до объекта, α - угол между характеристикой в вертикальной плоскости, в котором обнаружен эхосигнал от цели и плоскостью движения, а глубина погружения объекта определяется Н=Н_об+Н_гл.By the number of common features with the present invention is a method of measuring the depth of immersion of an object according to the patent of Russian Federation No. 2516602. The method comprises emitting a sounding signal, receiving an echo signal from the object, determining the distance D to the object from the value of the time delay and the known speed of sound propagation, measuring the direction to the target in the vertical plane, determining the immersion depth using the formula H = ДSin (α), where D is the distance to the target, α is the angle between the direction of movement of the carrier and the direction to the target in a vertical plane. In accordance with the method additionally measure the depth of immersion sonar H _Ch carrier receiving echo vertical linear antenna forming narrow directional characteristics in the vertical plane receiving echo horizontal linear antenna having narrow directional characteristics in the horizontal plane, is carried out reception echo signal simultaneously both antennas produce determination of interference and threshold selection by the first cycle of receiving input information of all characteristics is directed At the same time, they determine the echo signals that have exceeded the threshold for each directivity characteristic, measure the distance D of the _mountains and direction by the horizontal directivity characteristics, measure the distance D _vert and the directions of the arrival of the echo signal according to the vertical directivity characteristics, when the measured distances coincide according to the rule D _vert <D _mountains + H _gl determine the directivity characteristic in the vertical plane, determine the elevation angle by deviating the position of this characteristic from the direction of the plane of motion, determine the depth Inu immersion relative the immersion depth of the radiator, according to the formula H _v = D _vert Sin (α), where D _vert - measured distance to the object, α - angle between the characteristic of the vertical plane in which the detection of the echo from the target and the plane of movement, and immersion depth the object is determined by H = H _about + H _Ch .

Недостатком рассматриваемого способа является сложность проведения идентификации дистанции между горизонтальными каналами и вертикальными каналами, особенно при наличии донной и поверхностной реверберации. Такая идентификация может быть выполнено только оператором при наблюдении за положением эхосигнала по нескольким посылкам.The disadvantage of this method is the difficulty of identifying the distance between horizontal channels and vertical channels, especially in the presence of bottom and surface reverberation. Such identification can be performed only by the operator when observing the position of the echo signal in several packages.

Задачей изобретения является обеспечение автоматического измерения глубины погружения объекта по одному циклу излучения - прием при обработке эхосигнала на фоне донной реверберации.The objective of the invention is the provision of automatic measurement of the immersion depth of an object according to one radiation cycle — reception during processing of an echo signal against the background of bottom reverberation.

Поставленная задача решается тем, что в известный способ, при котором излучают зондирующий сигнал, принимают эхосигнал вертикальной линейной антенной, формирующей узкие характеристики направленности в вертикальной плоскости, принимают эхосигнал горизонтальной линейной антенной, имеющей узкие характеристики направленности в горизонтальной плоскости, осуществляют прием эхосигнала одновременно обеими антеннами, производят определение помехи и выбор порога по первому циклу приема входной информации всех характеристик направленности, измеряют глубину погружения носителя гидролокатора Н_гл, определяют дистанцию Д до объекта по величине временной задержки и известной скорости распространения звука, измерение направления на цель в вертикальной плоскости, введены новые признаки, а именно определяют все эхосигналы, превысившие порог по каждой горизонтальной характеристике направленности, запоминают временные реализации, в которых произошло превышение порога в горизонтальных каналах, определяют номер горизонтального канала, максимальную амплитуду эхосигнала, временное положение максимальной амплитуды, запоминают временные реализации, в которых произошло превышение порога в вертикальных каналах, определяют номер вертикального канала, максимальную амплитуду эхосигнала, временное положение максимальной амплитуды, определяют коэффициент корреляции между временными реализациями горизонтальных каналов, определяют соседние горизонтальные пространственные каналы, между которыми коэффициент корреляции КК_г больше 0,5, определяют коэффициент корреляции между временными реализациями вертикальных каналов, определяют соседние вертикальные пространственные каналы, между которыми коэффициент корреляции КК_в больше 0,5, определяют коэффициент корреляции между выделенными временными реализациями горизонтальных и вертикальных каналов, определяют пространственный горизонтальный канал П_гк и пространственный вертикальный канал П_вк, между которыми коэффициент корреляции больше 0,5, по номеру пространственного горизонтального канала определяют курсовой угол цели КУ_г по горизонтали, а по номеру вертикального канала определяют угловое положение цели КУ_в по вертикали, по временному положению максимальной амплитуды эхосигнала вертикального канала определяют дистанцию Д_макс, а глубину погружения цели относительно поверхности определяют по формуле Н_пог=Н_гл+Д_максSinKУ_в.The problem is solved in that in the known method in which a probe signal is emitted, an echo signal is received by a vertical linear antenna forming narrow directivity characteristics in a vertical plane, an echo signal is received by a horizontal linear antenna having narrow directivity characteristics in a horizontal plane, the echo signal is simultaneously received by both antennas , determine the interference and select a threshold for the first cycle of receiving input information of all directivity characteristics Measured depth of dipping sonar H _Ch carrier, determine the distance D to the object largest time delay and the known velocity of sound propagation, measurement direction to a target in a vertical plane, new features introduced, namely determine all echoes that have exceeded the threshold for each horizontal directivity characteristic, remember temporary implementations in which a threshold has been exceeded in horizontal channels, determine the number of the horizontal channel, the maximum amplitude of the echo signal, time the given position of the maximum amplitude, remember the temporary realizations in which the threshold was exceeded in the vertical channels, determine the number of the vertical channel, the maximum amplitude of the echo signal, the temporary position of the maximum amplitude, determine the correlation coefficient between the temporary realizations of the horizontal channels, determine the neighboring horizontal spatial channels between which the coefficient QC correlation greater than 0.5 _g, determine a correlation coefficient between time implementations vertical Anal, determine adjacent vertical spatial channels, between which _a correlation coefficient KK is larger than 0.5, the correlation coefficient is determined between the selected time implementations of horizontal and vertical channels, horizontal channel defined spatial P _rg and vertical spatial channel P _cr, between which the correlation coefficient is greater than 0 5, the horizontal line of the spatial channel is determined heading angle target KU _g horizontal line and the vertical channel determines the angular KU target position _in the vertical position of the temporary maximum amplitude echo vertical channel defined distance D _max and a depth of immersion objective relative to the surface is determined by the formula N = N _ch _rm + D _max _in SinKU.

Техническим результатом предложенного способа является автоматическое определение глубины погружения объекта на фоне донной реверберации по одному циклу излучения - прием не только по неподвижным объектам.The technical result of the proposed method is the automatic determination of the immersion depth of an object against the background of bottom reverberation by one radiation cycle — reception not only by motionless objects.

Поясним достижения указанного технического результата.Let us explain the achievement of the specified technical result.

Особенностью работы гидролокатора, имеющего одинаковые вертикальную и горизонтальную антенны, является то, что формирование рабочих узконаправленных характеристик производится независимо в рабочем поле на основе сформированных характеристик простых линейных антенн. Каждая такая линейная антенна имеет одинаковое число характеристик, узконаправленных в горизонтальной плоскости и широконаправленных в вертикальной плоскости характеристик направленности. Это объясняется особенностями линейной эквидистантной решетки («М.Д. Смарышев, Ю.Ю. Добровольский. «Гидроакустические антенны». Судостроение. Л., 1984, с. 135). Если теперь одну из антенн разместить перпендикулярно другой, то их характеристики также перпендикулярно пересекутся и в зоне пересечения будут образованы узконаправленные области одновременного приема отраженных эхосигналов. Положение каждой пространственной характеристики фиксировано в пространстве и может быть измерено относительно положения неподвижных параметров антенны, которые совпадают с плоскостью движения гидролокатора. Таким образом, может быть определено положение объекта по горизонтальным характеристикам направленности и положение объекта по вертикальным характеристикам направленности при автономной одновременной обработке поступившей информации. Результатом такой обработки является формирование суммарной антенной матрицы, состоящей из нескольких ярусов пространственных каналов, каждый ярус которого характеризует вертикальное положение горизонтальных пространственных каналов. Поскольку обработка производится по каждому каналу сформированной характеристики направленности автономно и независимо друг от друга, то результаты вторичной обработки используются самостоятельно для отображения на индикаторе в координатах курсовой угол и дальность для горизонтальных каналов, и угол места и дальность для вертикальных каналов. Принятие решения об обнаруженных объектах в горизонтальных пространственных каналах и в вертикальных пространственных каналах, и измерение параметров эхосигнала по обнаруженным объектам и классификационных признаков производятся автономно и независимо. Поэтому после обнаружения необходимо произвести идентификацию информации по обнаруженным объектам между пространственными горизонтальными и вертикальными характеристиками направленности, которое в прототипе выполняет оператор по измеренной дистанции.A feature of the operation of a sonar having the same vertical and horizontal antennas is that the formation of working narrowly directed characteristics is performed independently in the working field based on the generated characteristics of simple linear antennas. Each such linear antenna has the same number of characteristics that are narrowly directed in the horizontal plane and broadly directed in the vertical plane of the directivity characteristics. This is due to the features of a linear equidistant array ("MD Smaryshev, Yu. Yu. Dobrovolsky." Hydroacoustic antennas. Shipbuilding. L., 1984, p. 135). If now one of the antennas is placed perpendicular to the other, then their characteristics will also intersect perpendicularly and narrowly directed areas of the simultaneous reception of reflected echo signals will be formed in the intersection zone. The position of each spatial characteristic is fixed in space and can be measured relative to the position of the stationary parameters of the antenna, which coincide with the plane of motion of the sonar. Thus, the position of the object by the horizontal directivity characteristics and the position of the object by the vertical directivity characteristics can be determined with autonomous simultaneous processing of the received information. The result of this processing is the formation of a total antenna matrix, consisting of several tiers of spatial channels, each tier of which characterizes the vertical position of the horizontal spatial channels. Since the processing is carried out autonomously and independently of each channel for the generated directivity characteristics, the results of the secondary processing are used independently to display the heading angle and range for horizontal channels and the elevation angle and range for vertical channels on the indicator in coordinates. The decision on the detected objects in the horizontal spatial channels and in the vertical spatial channels, and the measurement of the parameters of the echo signal from the detected objects and classification features are performed independently and independently. Therefore, after detection, it is necessary to identify information on the detected objects between the spatial horizontal and vertical directivity characteristics, which in the prototype is performed by the operator according to the measured distance.

Для обеспечения поставленной задачи в качестве признака идентификации предлагается использовать коэффициент корреляции между временными реализациями пространственных каналов, в которых произошло превышение порога. При одновременном приходе отраженного от цели сигнала на горизонтальную антенну и на вертикальную антенну обработка производится независимо друг от друга по единым алгоритмам. Начало отсчета обработки горизонтальных каналов и вертикальных каналов будет одно и тоже, и соответственно время обнаружения эхосигналов в вертикальных каналах и в горизонтальных каналах будет одно и тоже и структуры эхосигналов будут жестко связаны. Следует заметить, что структура помехи по вертикальным и горизонтальным каналам будет различная, а структура эхосигнала от объектов будет одинаковая. Поэтому после того, как будут определены временные реализации с КК>0,5 по горизонтальным каналам и по вертикальным каналам, нужно определить коэффициент корреляции между временными реализациями, которые имеют КК>0,5 одновременно и в горизонтальных, и вертикальных каналах. Именно этот горизонтальный канал и будет определять КУ_г объекта, автоматически обнаруженного на фоне реверберационной помехи. Аналогично именно этот вертикальный канал будет определять угловое положение объекта КУ_в, автоматически обнаруженного на фоне реверберационной помехи. Для этого пространственного канала определяется максимальная амплитуда и ее временное положение, по которому определяется дистанция Д_макс. После этого происходит вычисление глубины погружения объекта относительно гидролокатора и абсолютная глубина погружения объекта относительно поверхности моря по формуле Н_пог=Н_гл+Д_максSinKУ_в.To ensure the task as a sign of identification, it is proposed to use the correlation coefficient between temporary realizations of spatial channels in which the threshold is exceeded. When the signal reflected from the target arrives at the horizontal antenna and at the vertical antenna, the processing is carried out independently from each other using the same algorithms. The reference point for processing horizontal channels and vertical channels will be the same, and accordingly, the time of detection of echo signals in vertical channels and in horizontal channels will be the same and the structure of the echo signals will be rigidly connected. It should be noted that the structure of the interference along the vertical and horizontal channels will be different, and the structure of the echo signal from the objects will be the same. Therefore, after temporary implementations with CC> 0.5 are determined by horizontal channels and vertical channels, it is necessary to determine the correlation coefficient between temporary implementations that have CC> 0.5 simultaneously in horizontal and vertical channels. It is this horizontal channel and will determine the CG _z object is automatically detected on the background noise reverberation. Similarly, it is this vertical channel that will determine the angular position of the object KU _in automatically detected against the background of reverberation noise. For this spatial channel, the maximum amplitude and its temporary position are determined by which the distance D _max is determined. After this, the depth of the object’s immersion relative to the sonar and the absolute depth of the object’s immersion relative to the sea surface are calculated according to the formula N _p = N _hl + D _max SinKU _c .

Сущность изобретения поясняется фиг. 1, на которой представлена блок-схема устройства, реализующая предлагаемый способ.The invention is illustrated in FIG. 1, which shows a block diagram of a device that implements the proposed method.

Первый и второй выходы гидролокатора 1 (фиг. 1), в состав которого входят горизонтальная и вертикальная линейные антенны, система формирования характеристик направленности (СФХН) и спецпроцессор обработки, соединены с первым и вторым входами спецпроцессора 2 соответственно. Первый вход спецпроцессора 2 соединен с последовательно соединенными блоком 3 многоканальной обработки по горизонтальным каналам и блоком 4 определения коэффициента корреляции между временными реализациями и выбор каналов с КК>0.5. Второй вход спецпроцессора 2 соединен с последовательно соединенными блоком 8 многоканальной обработки по вертикальным каналам и блоком 9 определения коэффициента корреляции между временными реализациями и выбор каналов с КК>0.5. Выходы блока 4 и блока 9 соединены с первым и вторым входами блока 5 определения коэффициентов корреляции между временными реализациями и выбор общего канала с коэффициентом корреляции КК>0.5. Выход блока 5 соединен со входом блока 6 определения угла места КУ_в, дистанции Д, глубины Н_гл и глубины Н_пог. Блоки 5 и 6 входят также в состав спецпроцессора 2. Второй вход блока 6 соединен с блоком 10 измерителя глубины погружения гидролокатора Н_гл, а выход блока 6 (спецпроцессора 2) подключен ко входу блока 7 управления и отображения, выход которого соединен со входом гидролокатора 1.The first and second outputs of the sonar 1 (Fig. 1), which includes horizontal and vertical linear antennas, a system for the formation of directivity characteristics (SPS) and a special processing processor, are connected to the first and second inputs of the special processor 2, respectively. The first input of the special processor 2 is connected to the multichannel processing unit 3 in horizontal channels and the correlation coefficient determination unit 4 between temporary implementations and the channel selection with CC> 0.5 in series. The second input of the special processor 2 is connected to the multichannel processing unit 8 in vertical channels and the correlation coefficient determination unit 9 between time implementations and the channel selection with QC> 0.5. The outputs of block 4 and block 9 are connected to the first and second inputs of block 5 for determining the correlation coefficients between time realizations and the choice of a common channel with a correlation coefficient KK> 0.5. The output of block 5 is connected to the input of block 6 for determining the elevation angle of KU _in , distance D, depth H _gl and depth H _pog . Blocks 5 and 6 are also part of the special processor 2. The second input of block 6 is connected to the block 10 of the sonar immersion depth meter N _hl , and the output of block 6 (special processor 2) is connected to the input of the control and display unit 7, the output of which is connected to the sonar input 1 .

Предлагаемый способ целесообразно продемонстрировать на примере работы устройства (фиг. 1). С блока 7 поступает сигнал на гидролокатор 1, который работает в своем штатном режиме и производит излучение зондирующего сигнала. Отраженный от объекта эхосигнал приходит к гидролокатору 1 и принимается одновременно горизонтальной антенной и вертикальной антенной, которые посредством своих характеристик направленности формируют пространственные горизонтальные и вертикальные каналы. По этим каналам временная входная реализация поступает на блок 3 многоканальной обработки информации от горизонтальной антенны и на блок 8 многоканальной обработки от вертикальной антенны. Гидролокатор является известным устройством, который широко используется в гидроакустической практике для обнаружения целей в системах освещения ближней обстановки (А.В. Богородский, Г.В. Яковлев, Е.А. Корепин, А.К. Должников. «Гидроакустическая техника исследования и освоения океана». Л.: Судостроение, 1984) и применен (Патент на полезную модель РФ 117646 «Навигационная гидроакустическая станция освещения ближней обстановки»), где используются горизонтальные и вертикальные антенны. С выхода блока 3 последовательные временные реализации поступают на блок 4, где определяется коэффициент корреляции между соседними пространственными горизонтальными каналами. Аналогично с блока 8 после многоканальной обработки пространственных каналов вертикальной антенны последовательные временные реализации поступают на вход блока 9, где определяется коэффициент корреляции между соседними пространственными вертикальными каналами. На первый вход блока 5 выбора каналов с коэффициентом корреляции КК>0.5 поступают выбранные временные реализации, обнаруженные по выходу горизонтальной антенны, с коэффициентом корреляции больше 0,5, а на второй вход блока 5 поступают выбранные временные реализации, обнаруженные по выходу вертикальной антенны, с коэффициентом корреляции больше 0,5. В блоке 5 производится определение коэффициента корреляции между выбранными реализациями вертикальных каналов и выбранными реализациями горизонтальных каналов. Определение коэффициента корреляции является известной операцией, которая осуществляется во всех современных цифровых устройствах с использованием стандартных процедур. Практически все указанные процедуры могут быть реализованы на спецпроцессорах и современных компьютерах, в которых реализованы вычислительные программы Матлаб, Матсард и др. (А.Б. Сергиенко. Цифровая обработка сигналов. СПб. «БХВ - Петербург», 2011). Результатом обработки является определение общих временных реализаций, для которых коэффициент корреляции окажется больше 0,5. Эти временные реализации передаются в блок 6, в котором по номеру горизонтального канала определяется курсовой угол КУ_гположения цели по горизонтали, по номеру вертикального пространственного канала определяет угол места КУ_в цели, относительно направления движения гидролокатора. Из выбранных временных реализаций выбирается реализация с максимальной амплитудой эхосигнала и определяется временное положение максимальной амплитуды А_макс. Временное положение t_макс максимальной амплитуды А_макс определяет задержку эхосигнала относительно времени излучения зондирующего сигнала, которое определяет дистанцию. Угловое положение цели, определенное по пространственному каналу вертикальной антенны, определяет угол между направлением движения гидролокатора и положением объекта. По этому углу и по измеренной дистанции определяется глубина погружения объекта Н_гл относительно горизонта движения гидролокатора. Для определения глубины погружения объекта относительно поверхности воды Н_пог необходимо учесть глубину Н_гл погружения гидролокатора относительно поверхности, которая определяется постоянно с использованием стандартного измерителя глубины погружения. Это известный прибор, разработанный специально для измерения глубины погружения подводных лодок и выпускаемый серийно.The proposed method, it is advisable to demonstrate the example of the operation of the device (Fig. 1). From block 7, a signal is transmitted to sonar 1, which operates in its normal mode and produces a sounding signal. The echo signal reflected from the object comes to the sonar 1 and is received simultaneously by a horizontal antenna and a vertical antenna, which, through their directivity characteristics, form spatial horizontal and vertical channels. On these channels, a temporary input implementation is sent to block 3 of multi-channel processing of information from a horizontal antenna and to block 8 of multi-channel processing from a vertical antenna. Sonar is a well-known device that is widely used in sonar practice to detect targets in near-field lighting systems (A. V. Bogorodsky, G. V. Yakovlev, E. A. Korepin, A. K. Dolzhnikov. “Hydroacoustic research and development technique ocean. ”L .: Shipbuilding, 1984) and applied (Patent for utility model of the Russian Federation 117646“ Navigation sonar station lighting near the environment ”), which uses horizontal and vertical antennas. From the output of block 3, successive temporal implementations arrive at block 4, where the correlation coefficient between adjacent spatial horizontal channels is determined. Similarly, from block 8, after multi-channel processing of the spatial channels of the vertical antenna, successive temporary realizations are received at the input of block 9, where the correlation coefficient between adjacent spatial vertical channels is determined. At the first input of channel selection block 5 with a correlation coefficient KK> 0.5, the selected time realizations detected by the output of the horizontal antenna are received with a correlation coefficient greater than 0.5, and the second input of block 5 receives the selected temporary realizations detected by the output of the vertical antenna, s the correlation coefficient is more than 0.5. In block 5, a correlation coefficient is determined between the selected implementations of the vertical channels and the selected implementations of the horizontal channels. The determination of the correlation coefficient is a well-known operation that is carried out in all modern digital devices using standard procedures. Almost all of these procedures can be implemented on special processors and modern computers that implement the computer programs Matlab, Matsard, etc. (A.B.Sergienko. Digital signal processing. St. Petersburg. "BHV - Petersburg", 2011). The result of the processing is the determination of general time realizations for which the correlation coefficient is greater than 0.5. These temporary implementations are transferred to block 6, in which the horizontal angle of the control unit _g and the horizontal position of the target is determined by the number of the horizontal channel, and the angle of the control unit’s position _{in the} target relative to the direction of movement of the sonar is determined by the number of the vertical spatial channel. From the selected time realizations, the implementation with the maximum echo amplitude is selected and the temporary position of the maximum amplitude A _{max is} determined. Temporary position t _{max of the} maximum amplitude A _max determines the delay of the echo signal relative to the radiation time of the probe signal, which determines the distance. The angular position of the target, determined by the spatial channel of the vertical antenna, determines the angle between the direction of motion of the sonar and the position of the object. By this angle and the measured distance is determined by the immersion depth H of the object relative to the horizontal motion _Ch sonar. To determine the depth of immersion of an object relative to the surface of the water N _p, it is necessary to take into account the depth H _{hl of the} immersion of the sonar relative to the surface, which is constantly determined using a standard meter for immersion depth. This is a well-known instrument designed specifically for measuring the submersion depth of submarines and is commercially available.

Окончательная оценка глубины имеет вид Н_пог=Н_гл+Д_максSinKУ_в.The final depth estimate has the form H _p = N _hl + D _max SinKU _c .

В настоящее время практически вся гидроакустическая аппаратура выполняется на спецпроцессорах, которые преобразуют акустический сигнал в цифровой вид и производят в цифровом виде формирование характеристик направленности, многоканальную обработку и обнаружение сигнала, а также корреляционную обработку и процедуры анализа временных реализаций. Вопросы разработки и применения спецпроцессоров достаточно подробно рассмотрены в литературе по цифровой обработке (Ю.А. Корякин, С.А. Смирнов, Г.В. Яковлев. «Корабельная гидроакустическая техника». Санкт-Петербург. «Наука», 2004, стр. 281).Currently, almost all hydroacoustic equipment is performed on special processors that convert the acoustic signal into digital form and digitally generate directivity characteristics, multi-channel signal processing and detection, as well as correlation processing and analysis procedures for temporary realizations. The development and application of special processors are discussed in sufficient detail in the literature on digital processing (Yu.A. Koryakin, S. A. Smirnov, G. V. Yakovlev. “Shipborne sonar technology.” St. Petersburg. “Science”, 2004, p. 281).

Таким образом, использование совместной обработки принятого эхосигнала по вертикальным и горизонтальным каналам позволит автоматически определять глубину погружения объекта по одному циклу излучения прием на фоне поверхностной и донной реверберации и не только по неподвижным объектам.Thus, the use of joint processing of the received echo signal along the vertical and horizontal channels will automatically determine the immersion depth of an object according to one radiation cycle, the reception against the background of surface and bottom reverberation and not only by stationary objects.

Claims

A method for determining the immersion depth of an object containing signal radiation, receiving an echo signal with a vertical linear antenna forming narrow directivity characteristics in a vertical plane, receiving an echo signal with a horizontal linear antenna having narrow directivity characteristics in a horizontal plane, receiving an echo signal with both antennas at the same time, determining the interference and choosing a threshold by the first cycle of receiving input information of all directivity characteristics, measure the immersion depth of the sonar carrier and H _Ch, determining the distance D to the object largest time delay and the known sound velocity, characterized in that determine all echoes that exceed a threshold for each horizontal directivity characteristic, stored temporary implementations in which happened threshold exceeding in horizontal channels is determined number horizontal channel, the maximum amplitude of the echo signal, the temporary position of the maximum amplitude, remember the temporary implementation, in which the threshold was exceeded in vert channels, determine the number of the vertical channel, the maximum amplitude of the echo signal, the temporary position of the maximum amplitude, determine the correlation coefficient between temporary realizations of horizontal channels, determine the adjacent horizontal spatial channels between which the correlation coefficient KK _{g is} greater than 0.5, determine the correlation coefficient between temporary realizations of vertical channels, determine neighboring vertical spatial channels, between which the correlation coefficient of QC _is greater 0.5, determine the correlation coefficient between the selected temporary realizations of horizontal and vertical channels, determine the spatial horizontal channel P _gk and the spatial vertical channel P _vk between which the correlation coefficient is greater than 0.5, determine the target angle of the target KU _g from the number of the spatial horizontal channel horizontal and vertical channel number of determined angular position of the target CS _in vertical, time position of the maximum amplitude of the vertical channel echo op edelyayut distance D _max and the immersion depth of the target relative to the surface is determined by the formula H = H _rm _Ch + D _max _in SinKU.