RU2767397C1 - Hydroacoustic complex for detecting a moving underwater sound source and measuring its coordinates in a passive mode - Google Patents

Hydroacoustic complex for detecting a moving underwater sound source and measuring its coordinates in a passive mode Download PDF

Info

Publication number
RU2767397C1
RU2767397C1 RU2021129456A RU2021129456A RU2767397C1 RU 2767397 C1 RU2767397 C1 RU 2767397C1 RU 2021129456 A RU2021129456 A RU 2021129456A RU 2021129456 A RU2021129456 A RU 2021129456A RU 2767397 C1 RU2767397 C1 RU 2767397C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
channel
input
output
block
channel block
Prior art date
Application number
RU2021129456A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Сергей Борисович Касаткин
Борис Анатольевич Касаткин
Original Assignee
Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт проблем морских технологий Дальневосточного отделения Российской академии наук (ИПМТ ДВО РАН)
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 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт проблем морских технологий Дальневосточного отделения Российской академии наук (ИПМТ ДВО РАН) filed Critical Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт проблем морских технологий Дальневосточного отделения Российской академии наук (ИПМТ ДВО РАН)
Priority to RU2021129456A priority Critical patent/RU2767397C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2767397C1 publication Critical patent/RU2767397C1/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
    • G01S15/02—Systems using the reflection or reradiation of acoustic waves, e.g. sonar systems using reflection of acoustic waves
    • G01S15/04—Systems determining presence of a target
    • 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
    • G01S3/00—Direction-finders for determining the direction from which infrasonic, sonic, ultrasonic, or electromagnetic waves, or particle emission, not having a directional significance, are being received
    • G01S3/80—Direction-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
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02A—TECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE
    • Y02A90/00—Technologies having an indirect contribution to adaptation to climate change
    • Y02A90/30—Assessment of water resources

Landscapes

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

Abstract

FIELD: hydroacoustics.SUBSTANCE: invention relates to hydroacoustics and can be used to detect a moving sound source and measure its coordinates in a shallow sea in a passive mode using acoustic combined receivers installed on the seabed, whose coordinates and angular position are considered known. The application describes the design of a hydroacoustic complex, including a block system for collecting, processing and displaying information.EFFECT: invention makes it possible not only to detect a noisy underwater object, but also to determine its coordinates in a passive mode.1 cl, 4 dwg

Description

Изобретение относится к гидроакустике и может быть использовано для обнаружения движущегося подводного источника звука и измерения его координат в мелком море с помощью акустических комбинированных приемников, координаты которых и угловое положение считаются известными. The invention relates to hydroacoustics and can be used to detect a moving underwater sound source and measure its coordinates in a shallow sea using acoustic combined receivers, the coordinates of which and the angular position are considered known.

Общеизвестен способ определения азимутального угла и угла места подводного источника звука (Гордиенко В.А., Ильичев В.И., Захаров Л.Н. Векторно-фазовые методы в акустике. М: Наука, 1989. 223 с.). В этом способе с помощью комбинированного приемника, содержащего канал звукового давления и три векторных канала, измеряются три компоненты вектора интенсивности, а азимутальный угол на источник звука и угол места в локальной координатной системе, связанной с комбинированным приемником, определяются формуламиA well-known method for determining the azimuth angle and elevation angle of an underwater sound source (Gordienko V.A., Ilyichev V.I., Zakharov L.N. Vector-phase methods in acoustics. M: Nauka, 1989. 223 p.). In this method, using a combined receiver containing a sound pressure channel and three vector channels, three components of the intensity vector are measured, and the azimuth angle to the sound source and the elevation angle in the local coordinate system associated with the combined receiver are determined by the formulas

Figure 00000001
(1)
Figure 00000001
(one)

Figure 00000002
(2)
Figure 00000002
(2)

где ϕ, θ - азимутальный угол и угол места, Ix, Iy, Iz - компоненты вещественной составляющей вектора интенсивности.where ϕ, θ - azimuth angle and elevation angle, I x , I y , I z - components of the real component of the intensity vector.

Однако погрешность определения азимутального угла и угла места по формулам (1)-(2) достаточно велика, и особенно, в условиях мелкого моря и низких частот. Объясняется это тем, что комбинированный приемник является точечным приемником с дипольной характеристикой направленности в векторных каналах, а его помехоустойчивость, которая также влияет на погрешность определения азимутального угла и угла места по формулам (1)-(2), невелика и оценивается в 5-6 дБ. При работе в условиях мелкого моря и низких частот вектор интенсивности приобретает вихревую составляющую, которая существенно влияет на компоненты суммарного вектора интенсивности и на их отношение. Следовательно, она влияет и на погрешность определения азимутального угла и угла места по формулам (1)-(2), которые справедливы только для условий свободного пространства (глубокого моря), когда вектор интенсивности содержит только потенциальную составляющую. Кроме того, данный способ не позволяет определять дистанцию до источника звука и, следовательно, его координаты.However, the error in determining the azimuth angle and elevation angle according to formulas (1) - (2) is quite large, and especially, in conditions of shallow sea and low frequencies. This is explained by the fact that the combined receiver is a point receiver with a dipole directional characteristic in vector channels, and its noise immunity, which also affects the error in determining the azimuth angle and elevation angle according to formulas (1) - (2), is small and is estimated at 5-6 db. When operating in a shallow sea and low frequencies, the intensity vector acquires a vortex component, which significantly affects the components of the total intensity vector and their ratio. Therefore, it also affects the error in determining the azimuth angle and elevation angle according to formulas (1)-(2), which are valid only for free space (deep sea) conditions, when the intensity vector contains only a potential component. In addition, this method does not allow determining the distance to the sound source and, consequently, its coordinates.

Известен гидроакустический комплекс для обнаружения движущегося подводного источника звука, измерения пеленга на источник звука и горизонта источника звука в мелком море (Патент РФ №2739000), содержащий N акустических комбинированных приемников, образующих донную вертикально ориентированную эквидистантную антенну, в которой расстояние между комбинированными приемниками равно заданной погрешности определения вертикальной координаты (горизонта) источника звука Δz, число приемников N=H/Δz (где Н - глубина моря), каждый комбинированный приемник состоит из гидрофона, трехкомпонентного векторного приемника и соединенных с ними усилителей, телеметрический блок, вход которого соединен с выходом акустических комбинированных приемников, включающий делители напряжения, аналого-цифровую преобразующую схему, единую схему электронного мультиплексирования, модулятор и оптический излучатель, связанный оптической линией связи с оптическим ресивером, а также систему сбора, обработки и отображения информации, которая включает в себя N-канальную подсистему определения горизонта источника, содержащую N-канальный блок сбора и первичной обработки информации, вход которого соединен с выходом оптического ресивера, устройство доступа к цифровым сетям передачи данных, N-канальный блок вычисления вертикальной компоненты вещественной составляющей вектора интенсивности, вход которого соединен с выходом блока сбора и первичной обработки информации, N-канальный блок квадратичных детекторов вертикальной компоненты вектора колебательной скорости, вход которого соединен с выходом блока сбора и первичной обработки информации, N-канальный блок формирования направленности по вертикальному потоку мощности, первый вход которого соединен с выходом блока вычисления вертикальной компоненты вещественной составляющей вектора интенсивности, второй вход соединен с выходом блока квадратичных детекторов вертикальной компоненты вектора колебательной скорости, N-канальный блок интеграторов, вход которого соединен с первым выходом блока формирования направленности по вертикальному потоку мощности, блок определения максимума вертикальной компоненты вещественной составляющей вектора интенсивности, вход которого соединен с выходом блока интеграторов, а выход соединен с первым входом устройства доступа к цифровым сетям передачи данных, причем за горизонт источника звука принимается горизонт акустического комбинированного приемника, которому соответствует максимум вертикальной компоненты вещественной составляющей вектора интенсивности, определяемый в блоке определения максимума вертикальной компоненты вещественной составляющей вектора интенсивности, N-канальную подсистему пеленгования, содержащую N-канальный блок формирования М пространственных каналов в каждом из N каналов, причем М=360°/Δφ, где Δφ - заданная погрешность определения пеленга, MN-канальный блок формирования набора информативных параметров для суммарного процесса (С+П), MN-канальный блок выделения из текущих значений суммарного случайного процесса (С+П) текущих значений помехи (П), MN-канальный блок формирования набора информативных параметров для помехи (П), MN-канальный блок усреднения информативных параметров для суммарного процесса (С+П), MN-канальный блок усреднения информативных параметров для помехи (П), MN-канальный блок формирования отношения сигнал-помеха (ОСП) по всем информативным параметрам, MN-канальный компаратор, N-канальный блок формирования время-углового распределения (ВУР) в локальной системе координат, связанной с комбинированным приемником, N-канальный блок формирования (ВУР) в географической системе координат, блок формирования (ВУР) гидроакустического комплекса, выход которого соединён со вторым входом устройства доступа к цифровым сетям передачи данных, N-канальную подсистему обнаружения, содержащую N-канальный блок формирования набора информативных параметров для суммарного процесса (С+П), N-канальный блок выделения из текущих значений суммарного случайного процесса (С+П) текущих значений помехи (П), N-канальный блок формирования набора информативных параметров для помехи (П), N-канальный блок усреднения информативных параметров для суммарного процесса (С+П), N-канальный блок усреднения информативных параметров для помехи (П), N-канальный блок формирования (ОСП) по всем информативным параметрам, N-канальный компаратор, выделяющий в каждом канале информативный параметр, которому соответствует максимальное значение

Figure 00000003
, выход которого соединён с третьим входом устройства доступа к цифровым сетям передачи данных, в котором существенно увеличена помехоустойчивость, дальность обнаружения источника звука и определения его угловых координат. Known hydroacoustic complex for detecting a moving underwater sound source, measuring the bearing to the sound source and the horizon of the sound source in the shallow sea (RF Patent No. 2739000), containing N acoustic combined receivers forming a bottom vertically oriented equidistant antenna, in which the distance between the combined receivers is equal to a given errors in determining the vertical coordinate (horizon) of the sound source Δz, the number of receivers N=H/Δz (where H is the depth of the sea), each combined receiver consists of a hydrophone, a three-component vector receiver and amplifiers connected to them, a telemetry unit, the input of which is connected to the output acoustic combined receivers, including voltage dividers, an analog-to-digital conversion circuit, a single electronic multiplexing circuit, a modulator and an optical emitter connected by an optical communication line to an optical receiver, as well as a system for collecting, processing and displaying information which includes an N-channel subsystem for determining the source horizon, containing an N-channel block for collecting and primary processing of information, the input of which is connected to the output of the optical receiver, an access device for digital data networks, an N-channel block for calculating the vertical component of the real component intensity vector, the input of which is connected to the output of the block for collecting and primary processing of information, the N-channel block of quadratic detectors of the vertical component of the vibrational velocity vector, the input of which is connected to the output of the block for collecting and primary processing of information, the N-channel block for forming directivity along the vertical power flow, the first input of which is connected to the output of the block for calculating the vertical component of the real component of the intensity vector, the second input is connected to the output of the block of quadratic detectors of the vertical component of the vibrational velocity vector, the N-channel block of integrators, the input of which is connected to the first output of the unit for forming the directivity along the vertical power flow, the unit for determining the maximum of the vertical component of the real component of the intensity vector, the input of which is connected to the output of the integrator unit, and the output is connected to the first input of the device for accessing digital data networks, and the acoustic horizon is taken as the sound source horizon. of the combined receiver, which corresponds to the maximum of the vertical component of the real component of the intensity vector, determined in the block for determining the maximum of the vertical component of the real component of the intensity vector, the N-channel direction finding subsystem containing the N-channel block for forming M spatial channels in each of the N channels, and M=360 °/Δφ, where Δφ is the specified error in determining the bearing, MN-channel block for generating a set of informative parameters for the total process (S + P), MN-channel block for extracting from the current values of the total random about the process (S+P) of the current values of interference (P), MN-channel block for generating a set of informative parameters for interference (P), MN-channel block for averaging informative parameters for the total process (S+P), MN-channel block for averaging informative parameters for interference (P), MN-channel signal-to-interference ratio (SIR) generation unit for all informative parameters, MN-channel comparator, N-channel time-angle distribution (TAD) formation unit in the local coordinate system associated with the combined receiver , an N-channel formation unit (VUR) in a geographic coordinate system, a formation unit (VUR) of a hydroacoustic complex, the output of which is connected to the second input of a device for accessing digital data networks, an N-channel detection subsystem containing an N-channel unit for forming a set of informative parameters for the total process (S+P), N-channel block for extracting current values from the current values of the total random process (S+P) ex (P), N-channel block for generating a set of informative parameters for interference (P), N-channel block for averaging informative parameters for the total process (S + P), N-channel block for averaging informative parameters for interference (P), N- channel forming unit (OSB) for all informative parameters, N-channel comparator that selects in each channel an informative parameter, which corresponds to the maximum value
Figure 00000003
, the output of which is connected to the third input of the device for accessing digital data transmission networks, in which the noise immunity, the detection range of the sound source and the determination of its angular coordinates are significantly increased.

Настоящий комплекс является наиболее близким к заявленному изобретению и принят в качестве прототипа. Недостатком этого комплекса является невозможность определения дистанции до источника звука в пассивном режиме, а, следовательно, невозможность определения его координат. Задачей настоящего изобретения является устранение этого недостатка, т.е. разработка гидроакустического комплекса, позволяющего решать и проблему обнаружения, и проблему определения координат подводного источника звука в условиях мелкого моря и низких частот в пассивном режиме. This complex is the closest to the claimed invention and is taken as a prototype. The disadvantage of this complex is the impossibility of determining the distance to the sound source in the passive mode, and, consequently, the impossibility of determining its coordinates. The aim of the present invention is to eliminate this drawback, i.e. development of a hydroacoustic complex that allows solving both the problem of detection and the problem of determining the coordinates of an underwater sound source in shallow seas and low frequencies in a passive mode.

Для достижения указанной задачи в гидроакустический комплекс, содержащий N акустических комбинированных приемников, образующих донную вертикально ориентированную эквидистантную антенну, в которой расстояние между комбинированными приемниками равно заданной погрешности определения вертикальной координаты (горизонта) источника звука Δz, число приемников N=H/Δz (где Н - глубина моря), каждый комбинированный приемник состоит из гидрофона, трехкомпонентного векторного приемника и соединенных с ними усилителей, первый телеметрический блок, вход которого соединен с выходом акустических комбинированных приемников, включающий делители напряжения, аналого-цифровую преобразующую схему, единую схему электронного мультиплексирования, модулятор и оптический излучатель, связанный оптической линией связи с оптическим ресивером, а также систему сбора, обработки и отображения информации, которая включает в себя N-канальную подсистему определения горизонта источника, содержащую N-канальный блок сбора и первичной обработки информации, вход которого соединен с выходом оптического ресивера, устройство доступа к цифровым сетям передачи данных, N-канальный блок вычисления вертикальной компоненты вещественной составляющей вектора интенсивности, вход которого соединен с выходом блока сбора и первичной обработки информации, N-канальный блок квадратичных детекторов вертикальной компоненты вектора колебательной скорости, вход которого соединен с выходом блока сбора и первичной обработки информации, N-канальный блок формирования направленности по вертикальному потоку мощности, первый вход которого соединен с выходом блока вычисления вертикальной компоненты вещественной составляющей вектора интенсивности, второй вход соединен с выходом блока квадратичных детекторов вертикальной компоненты вектора колебательной скорости, N-канальный блок интеграторов, вход которого соединен с первым выходом блока формирования направленности по вертикальному потоку мощности, блок определения максимума вертикальной компоненты вещественной составляющей вектора интенсивности, вход которого соединен с выходом блока интеграторов, а выход соединен с первым входом устройства доступа к цифровым сетям передачи данных, причем за горизонт источника звука принимается горизонт акустического комбинированного приемника, которому соответствует максимум вертикальной компоненты вещественной составляющей вектора интенсивности, определяемый в блоке определения максимума вертикальной компоненты вещественной составляющей вектора интенсивности, N-канальную подсистему пеленгования, содержащую N-канальный блок формирования М пространственных каналов в каждом из N каналов, причем М=360°/Δφ, где Δφ - заданная погрешность определения пеленга, MN-канальный блок формирования набора информативных параметров для суммарного процесса (С+П), MN-канальный блок выделения из текущих значений суммарного случайного процесса (С+П) текущих значений помехи (П), MN-канальный блок формирования набора информативных параметров для помехи (П), MN-канальный блок усреднения информативных параметров для суммарного процесса (С+П), MN-канальный блок усреднения информативных параметров для помехи (П), MN-канальный блок формирования отношения сигнал-помеха (ОСП) по всем информативным параметрам, MN-канальный компаратор, N-канальный блок формирования время-углового распределения (ВУР) в локальной системе координат, связанной с комбинированным приемником, N-канальный блок формирования (ВУР) в географической системе координат, блок формирования (ВУР) гидроакустического комплекса, выход которого соединён со вторым входом устройства доступа к цифровым сетям передачи данных, N-канальную подсистему обнаружения, содержащую N-канальный блок формирования набора информативных параметров для суммарного процесса (С+П), N-канальный блок выделения из текущих значений суммарного случайного процесса (С+П) текущих значений помехи (П), N-канальный блок формирования набора информативных параметров для помехи (П), N-канальный блок усреднения информативных параметров для суммарного процесса (С+П), N-канальный блок усреднения информативных параметров для помехи (П), N-канальный блок формирования (ОСП) по всем информативным параметрам, N-канальный компаратор, выделяющий в каждом канале информативный параметр, которому соответствует максимальное значение

Figure 00000003
, выход которого соединён с третьим входом устройства доступа к цифровым сетям передачи данных, дополнительно введена подсистема определения дистанции до движущегося подводного источника звука, обнаруженного в пространственном канале φ=φm, содержащая N канальный селектор, вход которого соединён с выходом N-канального блока формирования время - углового распределения (ВУР) в локальной системе координат, связанной с комбинированным приемником, N канальный блок формирования горизонтальной и вертикальной компонент комплексного вектора интенсивности для суммарного процесса (С+П) в выбранном селектором пространственном канале φ=φm, первый вход которого соединён с выходом N-канального блока формирования набора информативных параметров для суммарного процесса (С+П), а второй блок связан с выходом N канального селектора, N канальный блок определения угла места для лучей, зарегистрированных каждым комбинированным приёмником, вход которого соединён с выходом блока формирования горизонтальной и вертикальной компонент комплексного вектора интенсивности для суммарного процесса (С+П) в выбранном селектором пространственном канале φ=φm, блок определения дистанции до источника звука, зарегистрированного в пространственном канале φ=φm, первый вход которого связан с выходом блока определения угла места для лучей, зарегистрированных каждым комбинированным приёмником, второй вход связан с выходом блока формирования время - углового распределения (ВУР) в локальной системе координат, связанной с комбинированным приемником, а выход связан с четвёртым входом устройства доступа к цифровым сетям передачи данных.To achieve this task, a hydroacoustic complex containing N acoustic combined receivers forming a bottom vertically oriented equidistant antenna, in which the distance between the combined receivers is equal to the specified error in determining the vertical coordinate (horizon) of the sound source Δz, the number of receivers N=H/Δz (where H - sea depth), each combined receiver consists of a hydrophone, a three-component vector receiver and amplifiers connected to them, the first telemetry unit, the input of which is connected to the output of acoustic combined receivers, including voltage dividers, an analog-to-digital conversion circuit, a single electronic multiplexing circuit, a modulator and an optical emitter connected by an optical communication line with an optical receiver, as well as a system for collecting, processing and displaying information, which includes an N-channel subsystem for determining the source horizon, containing an N-channel acquisition unit and primary information processing, the input of which is connected to the output of the optical receiver, a device for accessing digital data networks, an N-channel block for calculating the vertical component of the real component of the intensity vector, the input of which is connected to the output of the block for collecting and primary processing of information, an N-channel block of quadratic detectors vertical component of the oscillatory velocity vector, the input of which is connected to the output of the block for collecting and primary processing of information, the N-channel block for forming directivity along the vertical power flow, the first input of which is connected to the output of the block for calculating the vertical component of the real component of the intensity vector, the second input is connected to the output of the block quadratic detectors of the vertical component of the vibrational velocity vector, an N-channel block of integrators, the input of which is connected to the first output of the block for shaping the vertical components of the real component of the intensity vector, the input of which is connected to the output of the integrator unit, and the output is connected to the first input of the device for accessing digital data networks, and the horizon of the acoustic combined receiver is taken as the horizon of the sound source, which corresponds to the maximum of the vertical component of the real component of the intensity vector, determined by in the block for determining the maximum of the vertical component of the real component of the intensity vector, an N-channel direction finding subsystem containing an N-channel block for forming M spatial channels in each of the N channels, with M=360°/Δφ, where Δφ is the specified error in determining the bearing, MN- channel unit for generating a set of informative parameters for the total process (S+P), MN-channel unit for extracting current values of interference (P) from the current values of the total random process (S+P), MN-channel unit for generating a set of informative parameters for interference (P ) , MN-channel block for averaging informative parameters for the total process (S+P), MN-channel block for averaging informative parameters for interference (P), MN-channel block for forming the signal-to-noise ratio (SNR) for all informative parameters, MN-channel comparator, N-channel formation unit of the time-angular distribution (TAU) in the local coordinate system associated with the combined receiver, N-channel formation unit (TUR) in the geographic coordinate system, formation unit (TUR) of the hydroacoustic complex, the output of which is connected to the second input of a device for accessing digital data transmission networks, an N-channel detection subsystem containing an N-channel block for generating a set of informative parameters for the total process (S+P), an N-channel block for extracting current values from the current values of the total random process (S+P) interference values (P), N-channel block for generating a set of informative parameters for interference (P), N-channel averaging block informat parameters for the total process (S+P), an N-channel block for averaging informative parameters for interference (P), an N-channel forming unit (OSB) for all informative parameters, an N-channel comparator that extracts an informative parameter in each channel, which corresponds to the maximum value
Figure 00000003
, the output of which is connected to the third input of the device for accessing digital data transmission networks, a subsystem for determining the distance to a moving underwater sound source detected in the spatial channel φ=φ m is additionally introduced, containing an N channel selector, the input of which is connected to the output of the N-channel formation unit time - angular distribution (VUR) in the local coordinate system associated with the combined receiver, N-channel block for the formation of the horizontal and vertical components of the complex intensity vector for the total process (S+P) in the spatial channel selected by the selector φ=φ m , the first input of which is connected with the output of the N-channel block for generating a set of informative parameters for the total process (C + P), and the second block is connected to the output of the N channel selector, the N channel block for determining the elevation angle for the beams registered by each combined receiver, the input of which is connected to the output of the forming block horizontal and vertical component of the complex intensity vector for the total process (S+P) in the spatial channel selected by the selector φ=φ m , the block for determining the distance to the sound source registered in the spatial channel φ=φ m, the first input of which is connected with the output of the unit for determining the elevation angle for beams registered by each combined receiver, the second input is connected to the output of the block for the formation of time - angular distribution (VUR) in the local coordinate system associated with the combined receiver, and the output is connected to the fourth input of the device for accessing digital data networks.

В предлагаемом комплексе существенными признаками, общими с прототипом, являются гидроакустический комплекс, содержащий N акустических комбинированных приемников, образующих донную вертикально ориентированную эквидистантную антенну, в которой расстояние между комбинированными приемниками равно заданной погрешности определения вертикальной координаты (горизонта) источника звука Δz, число приемников N=H/Δz (где Н - глубина моря), каждый комбинированный приемник состоит из гидрофона, трехкомпонентного векторного приемника и соединенных с ними усилителей, телеметрический блок, вход которого соединен с выходом акустических комбинированных приемников, включающий делители напряжения, аналого-цифровую преобразующую схему, единую схему электронного мультиплексирования, модулятор и оптический излучатель, связанный оптической линией связи с оптическим ресивером, а также систему сбора, обработки и отображения информации, которая включает в себя N-канальную подсистему определения горизонта источника, содержащую N-канальный блок сбора и первичной обработки информации, вход которого соединен с выходом оптического ресивера, устройство доступа к цифровым сетям передачи данных, N-канальный блок вычисления вертикальной компоненты вещественной составляющей вектора интенсивности, вход которого соединен с выходом блока сбора и первичной обработки информации, N-канальный блок квадратичных детекторов вертикальной компоненты вектора колебательной скорости, вход которого соединен с выходом блока сбора и первичной обработки информации, N-канальный блок формирования направленности по вертикальному потоку мощности, первый вход которого соединен с выходом блока вычисления вертикальной компоненты вещественной составляющей вектора интенсивности, второй вход соединен с выходом блока квадратичных детекторов вертикальной компоненты вектора колебательной скорости, N-канальный блок интеграторов, вход которого соединен с первым выходом блока формирования направленности по вертикальному потоку мощности, блок определения максимума вертикальной компоненты вещественной составляющей вектора интенсивности, вход которого соединен с выходом блока интеграторов, а выход соединен с первым входом устройства доступа к цифровым сетям передачи данных, причем за горизонт источника звука принимается горизонт акустического комбинированного приемника, которому соответствует максимум вертикальной компоненты вещественной составляющей вектора интенсивности, определяемый в блоке определения максимума вертикальной компоненты вещественной составляющей вектора интенсивности, N-канальную подсистему пеленгования, содержащую N-канальный блок формирования М пространственных каналов в каждом из N каналов, причем М=360°/Δφ, где Δφ - заданная погрешность определения пеленга, MN-канальный блок формирования набора информативных параметров для суммарного процесса (С+П), MN-канальный блок выделения из текущих значений суммарного случайного процесса (С+П) текущих значений помехи (П), MN-канальный блок формирования набора информативных параметров для помехи (П), MN-канальный блок усреднения информативных параметров для суммарного процесса (С+П), MN-канальный блок усреднения информативных параметров для помехи (П), MN-канальный блок формирования отношения сигнал-помеха (ОСП) по всем информативным параметрам, MN-канальный компаратор, N-канальный блок формирования время-углового распределения (ВУР) в локальной системе координат, связанной с комбинированным приемником, N-канальный блок формирования (ВУР) в географической системе координат, блок формирования (ВУР) гидроакустического комплекса, выход которого соединён со вторым входом устройства доступа к цифровым сетям передачи данных, N-канальную подсистему обнаружения, содержащую N-канальный блок формирования набора информативных параметров для суммарного процесса (С+П), N-канальный блок выделения из текущих значений суммарного случайного процесса (С+П) текущих значений помехи (П), N-канальный блок формирования набора информативных параметров для помехи (П), N-канальный блок усреднения информативных параметров для суммарного процесса (С+П), N-канальный блок усреднения информативных параметров для помехи (П), N-канальный блок формирования (ОСП) по всем информативным параметрам, N-канальный компаратор, выделяющий в каждом канале информативный параметр, которому соответствует максимальное значение

Figure 00000003
, выход которого соединён с третьим входом устройства доступа к цифровым сетям передачи данных.In the proposed complex, the essential features common with the prototype are a hydroacoustic complex containing N acoustic combined receivers forming a bottom vertically oriented equidistant antenna, in which the distance between the combined receivers is equal to the given error in determining the vertical coordinate (horizon) of the sound source Δz, the number of receivers N= H/Δz (where H is the depth of the sea), each combined receiver consists of a hydrophone, a three-component vector receiver and amplifiers connected to them, a telemetry unit, the input of which is connected to the output of acoustic combined receivers, including voltage dividers, an analog-to-digital conversion circuit, a single an electronic multiplexing circuit, a modulator and an optical emitter connected by an optical communication line to an optical receiver, as well as a system for collecting, processing and displaying information, which includes an N-channel subsystem for determining the source horizon a, containing an N-channel block for collecting and primary processing of information, the input of which is connected to the output of an optical receiver, a device for accessing digital data networks, an N-channel block for calculating the vertical component of the real component of the intensity vector, the input of which is connected to the output of the block for collecting and primary information processing, an N-channel block of quadratic detectors of the vertical component of the vibrational velocity vector, the input of which is connected to the output of the block for collecting and primary processing of information, an N-channel block for shaping the vertical power flow direction, the first input of which is connected to the output of the block for calculating the vertical component of the real component intensity vector, the second input is connected to the output of the block of quadratic detectors of the vertical component of the vibrational velocity vector, the N-channel block of integrators, the input of which is connected to the first output of the block for shaping the vertical power flow, a unit for determining the maximum of the vertical component of the real component of the intensity vector, the input of which is connected to the output of the integrator unit, and the output is connected to the first input of the device for accessing digital data networks, and the horizon of the acoustic combined receiver is taken as the horizon of the sound source, which corresponds to the maximum of the vertical component of the real component intensity vector, determined in the block for determining the maximum of the vertical component of the real component of the intensity vector, the N-channel direction finding subsystem containing the N-channel block for the formation of M spatial channels in each of the N channels, with M=360°/Δφ, where Δφ is the specified determination error bearing, MN-channel block for generating a set of informative parameters for the total process (S+P), MN-channel block for extracting current values of interference (P) from the current values of the total random process (S+P), MN-channel block for generating a set informative parameters for interference (P), MN-channel block for averaging informative parameters for the total process (S+I), MN-channel block for averaging informative parameters for interference (P), MN-channel block for generating signal-to-noise ratio (SIR) all informative parameters, MN-channel comparator, N-channel formation unit of time-angular distribution (TAU) in the local coordinate system associated with the combined receiver, N-channel formation unit (TUR) in the geographic coordinate system, formation unit (TUR) of hydroacoustic complex, the output of which is connected to the second input of the device for accessing digital data transmission networks, an N-channel detection subsystem containing an N-channel block for generating a set of informative parameters for the total process (S + P), an N-channel block for extracting from the current values of the total random process (S+P) of the current values of interference (P), N-channel block for generating a set of informative parameters for interference ( P), N-channel block for averaging informative parameters for the total process (S+P), N-channel block for averaging informative parameters for interference (P), N-channel forming unit (OSB) for all informative parameters, N-channel comparator, highlighting in each channel an informative parameter, which corresponds to the maximum value
Figure 00000003
, the output of which is connected to the third input of the device for accessing digital data networks.

Отличительными существенными признаками являются: подсистема определения дистанции до движущегося подводного источника звука, обнаруженного в пространственном канале φ=φm, содержащая N канальный селектор, вход которого соединён с выходом N-канального блока формирования время - углового распределения (ВУР) в локальной системе координат, связанной с комбинированным приемником, N канальный блок формирования горизонтальной и вертикальной компонент комплексного вектора интенсивности для суммарного процесса (С+П) в выбранном селектором пространственном канале φ=φm, первый вход которого соединён с выходом N-канального блока формирования набора информативных параметров для суммарного процесса (С+П), а второй блок связан с выходом N-канального селектора, N канальный блок определения угла места для лучей, зарегистрированных каждым комбинированным приёмником, вход которого соединён с выходом блока формирования горизонтальной и вертикальной компонент комплексного вектора интенсивности для суммарного процесса (С+П) в выбранном селектором пространственном канале φ=φm, блок определения дистанции до источника звука, зарегистрированного в пространственном канале φ=φm, первый вход которого связан с выходом блока определения угла места для лучей, зарегистрированных каждым комбинированным приёмником, второй вход связан с выходом блока формирования время - углового распределения (ВУР) в локальной системе координат, связанной с комбинированным приемником, а выход связан с четвёртым входом устройства доступа к цифровым сетям передачи данных.Distinctive essential features are: a subsystem for determining the distance to a moving underwater sound source detected in the spatial channel φ=φ m , containing an N-channel selector, the input of which is connected to the output of the N-channel block for the formation of time-angular distribution (TAD) in the local coordinate system, connected with the combined receiver, the N-channel unit for generating the horizontal and vertical components of the complex intensity vector for the total process (S+P) in the spatial channel selected by the selector φ=φ m , the first input of which is connected to the output of the N-channel unit for generating a set of informative parameters for the total process (S+P), and the second block is connected to the output of the N-channel selector, the N-channel block for determining the elevation angle for the beams registered by each combined receiver, the input of which is connected to the output of the block for forming the horizontal and vertical components of the complex intensity vector for sums ary process (S+P) in the spatial channel selected by the selector φ=φ m , the unit for determining the distance to the sound source registered in the spatial channel φ=φ m , the first input of which is connected to the output of the unit for determining the elevation angle for the rays registered by each combined receiver , the second input is connected to the output of the time-angular distribution (TUR) formation unit in the local coordinate system associated with the combined receiver, and the output is connected to the fourth input of the device for accessing digital data networks.

Таким образом, именно такая совокупность существенных признаков заявленного устройства позволяет не только обнаруживать подводный источник звука в условиях мелкого моря и низких частот, но и определять его координаты в пассивном режиме.Thus, it is this set of essential features of the claimed device that allows not only to detect an underwater sound source in shallow seas and low frequencies, but also to determine its coordinates in a passive mode.

Сущность изобретения поясняется чертежами. На фиг. 1 представлена донная вертикально ориентированная эквидистантная антенна и система пространственных каналов в горизонтальной плоскости, сформированных для каждого приёмного модуля. Фиг. 2 поясняет укрупнённую блок-схему гидроакустического комплекса. Фиг.3 поясняет структуру системы сбора, обработки и отображения информации. На фиг. 4 представлены источник звука и система мнимых источников, которые появляются при работе реального источника в мелком море. Там же показан набор измеряемых значений угла места для лучей, регистрируемых каждым комбинированным приёмником, которые могут быть использованы для определения расстояния до источника звука в пассивном режиме.The essence of the invention is illustrated by drawings. In FIG. 1 shows a bottom vertically oriented equidistant antenna and a system of spatial channels in the horizontal plane, formed for each receiving module. Fig. 2 explains the enlarged block diagram of the hydroacoustic complex. Fig.3 explains the structure of the system for collecting, processing and displaying information. In FIG. Figure 4 shows the sound source and the system of imaginary sources that appear when a real source operates in a shallow sea. It also shows a set of measured elevation angles for the beams recorded by each combined receiver, which can be used to determine the distance to the sound source in passive mode.

Заявленный гидроакустический комплекс для обнаружения движущегося источника звука и определения его координат в мелком море содержит донную вертикально ориентированную эквидистантную антенну I, телеметрический блок II, систему III сбора, обработки и отображения информации. The claimed hydroacoustic complex for detecting a moving sound source and determining its coordinates in a shallow sea contains a bottom vertically oriented equidistant antenna I, a telemetry unit II, a system III for collecting, processing and displaying information.

Донная вертикально ориентированная эквидистантная антенна I образуется посредством N акустических комбинированных приемников, каждый из которых состоит из гидрофона, трехкомпонентного векторного приемника градиента давления и соединенных с ним усилителей (на чертеже не показаны). Схема установки антенны, поясняется фиг. 1. Антенна I включает в себя плавучесть 1, оптоволоконный кабель–трос 2, комбинированные приёмники в обтекателях 3, кабельные зажимы 4 служат для крепления кабель - троса 2 к донным якорям 5. Оптоволоконный кабель–трос 2 поступает в береговой пост 6.The bottom vertically oriented equidistant antenna I is formed by N acoustic combined receivers, each of which consists of a hydrophone, a three-component pressure gradient vector receiver and amplifiers connected to it (not shown in the drawing). Antenna installation diagram, illustrated in Fig. 1. Antenna I includes buoyancy 1, fiber-optic cable-cable 2, combined receivers in fairings 3, cable clamps 4 are used to fasten cable-cable 2 to bottom anchors 5. Fiber-optic cable-cable 2 enters shore post 6.

Телеметрический блок II включает в себя делители напряжения 7, аналого-цифровую преобразующую схему 8, единую схему 9 электронного мультиплексирования, модулятор 10 и оптический излучатель 11, связанный оптической линией связи 12 с оптическим ресивером 13. The telemetry unit II includes voltage dividers 7, an analog-to-digital conversion circuit 8, a single electronic multiplexing circuit 9, a modulator 10 and an optical emitter 11 connected by an optical communication line 12 to an optical receiver 13.

Система III сбора, обработки и отображения информации включает в себя N-канальный блок 14 сбора и первичной обработки информации, вход которого соединен с выходом оптического ресивера 13, N-канальную подсистему 15 определения горизонта источника, N-канальную подсистему 16 пеленгования, N-канальную подсистему 17 обнаружения и N канальную подсистему 18 определения дистанции до источника звука.The system III for collecting, processing and displaying information includes an N-channel block 14 for collecting and primary processing of information, the input of which is connected to the output of the optical receiver 13, the N-channel subsystem 15 for determining the source horizon, the N-channel direction finding subsystem 16, the N-channel subsystem 17 detection and N channel subsystem 18 determine the distance to the sound source.

N-канальная подсистема 15 определения горизонта источника включает в себя N канальный блок 19 вертикальной компоненты вещественной составляющей вектора интенсивности, вход которого соединен с выходом блока 14 сбора и первичной обработки информации, N-канальный блок 20 квадратичных детекторов вертикальной компоненты вектора колебательной скорости, вход которого соединен с выходом блока 14 сбора, обработки и отображения информации, N-канальный блок 21 формирования направленности по вертикальному потоку мощности, первый вход которого соединен с выходом блока 19 вычисления вертикальной компоненты вектора интенсивности, второй вход соединен с выходом блока 20 квадратичных детекторов вертикальной компоненты вектора колебательной скорости, N-канальный блок 22 интеграторов, вход которого соединен с первым выходом блока 21 формирования направленности по вертикальному потоку мощности, блок 23 определения максимума вертикальной компоненты вектора интенсивности, вход которого соединен с выходом блока 22 интеграторов, устройство 24 доступа к цифровым сетям передачи данных, первый вход которого соединен с выходом блока 23 определения максимума вертикальной компоненты вектора интенсивности.The N-channel subsystem 15 for determining the horizon of the source includes an N-channel block 19 of the vertical component of the real component of the intensity vector, the input of which is connected to the output of the block 14 for collecting and primary processing of information, the N-channel block 20 of quadratic detectors of the vertical component of the vibrational velocity vector, the input of which connected to the output of the block 14 for collecting, processing and displaying information, the N-channel block 21 for forming directivity along the vertical power flow, the first input of which is connected to the output of the block 19 for calculating the vertical component of the intensity vector, the second input is connected to the output of the block 20 of quadratic detectors of the vertical component of the vector vibrational velocity, an N-channel block 22 of integrators, the input of which is connected to the first output of the block 21 for forming directivity along the vertical power flow, a block 23 for determining the maximum of the vertical component of the intensity vector, the input of which is connected to the output of bl eye 22 integrators, a device 24 for accessing digital data networks, the first input of which is connected to the output of block 23 for determining the maximum of the vertical component of the intensity vector.

N-канальная подсистема 16 пеленгования включает в себя N-канальный блок 25 формирования М пространственных каналов в каждом из N каналов, причем М=360°/Δφ, где Δφ - заданная погрешность определения пеленга, вход которого соединен с выходом N-канального блока 14 сбора и первичной обработки информации, MN-канальный блок 26 формирования набора информативных параметров для суммарного процесса (С+П), вход которого соединен с выходом N-канального блока 25 формирования М пространственных каналов, MN-канальный блок 27 выделения из текущих значений суммарного случайного процесса (С+П) текущих значений помехи (П), вход которого соединен с выходом N-канального блока 25 формирования М пространственных каналов, MN-канальный блок 28 формирования набора информативных параметров для помехи (П), вход которого соединен с выходом MN-канального блока 27 выделения из текущих значений суммарного случайного процесса (С+П) текущих значений помехи (П), MN-канальный блок 29 усреднения информативных параметров для суммарного процесса (С+П), вход которого соединен с выходом MN-канального блока 26 формирования набора информативных параметров для суммарного процесса (С+П), MN-канальный блок 30 усреднения информативных параметров для помехи (П), вход которого соединен с выходом MN-канального блока 28 формирования набора информативных параметров для помехи (П), MN-канальный блок 31 формирования (ОСП) по всем информативным параметрам, вход которого соединен с выходами блоков 29, 30 усреднения информативных параметров для суммарного процесса (С+П) и помехи (П), MN-канальный компаратор 32, вход которого соединен с выходом MN-канального блока 31 формирования (ОСП) по всем информативным параметрам, N-канальный блок 33 формирования время - углового распределения (ВУР) в локальной системе координат, связанной с комбинированным приемником, вход которого соединен с выходом MN-канального компаратора 32, компас 34 N-го канала, N-канальный блок 35 формирования (ВУР) в географической системе координат, первый вход которого соединен с выходом N-канального блока 33 формирования (ВУР) в локальной системе координат, а второй вход соединен с выходом компаса 34 N-го канала, блок 36 формирования (ВУР) гидроакустического комплекса, вход которого соединен с выходом N-канального блока 35 формирования (ВУР) в географической системе координат, а выход соединен со вторым входом устройства 24 доступа к цифровым сетям передачи данных.The N-channel direction finding subsystem 16 includes an N-channel block 25 for forming M spatial channels in each of the N channels, with M=360°/Δφ, where Δφ is the specified error in determining the bearing, the input of which is connected to the output of the N-channel block 14 collection and primary processing of information, MN-channel block 26 for the formation of a set of informative parameters for the total process (S+P), the input of which is connected to the output of the N-channel block 25 for the formation of M spatial channels, MN-channel block 27 selection from the current values of the total random process (C+P) of the current values of interference (P), the input of which is connected to the output of the N-channel block 25 for the formation of M spatial channels, the MN-channel block 28 for the formation of a set of informative parameters for interference (P), the input of which is connected to the output of MN- channel block 27 selection from the current values of the total random process (C + P) current values of interference (P), MN-channel block 29 averaging informative parameters d For the total process (S+P), the input of which is connected to the output of the MN-channel block 26 for generating a set of informative parameters for the total process (S+P), the MN-channel block 30 for averaging informative parameters for interference (P), the input of which is connected to the output of the MN-channel block 28 for generating a set of informative parameters for interference (P), the MN-channel formation block 31 (OSB) for all informative parameters, the input of which is connected to the outputs of blocks 29, 30 for averaging informative parameters for the total process (C+P) and interference (P), an MN-channel comparator 32, the input of which is connected to the output of the MN-channel block 31 of the formation (OSB) for all informative parameters, the N-channel block 33 of the formation of the time - angular distribution (VUR) in the local coordinate system associated with a combined receiver, the input of which is connected to the output of the MN-channel comparator 32, the compass 34 of the N-th channel, the N-channel formation unit 35 (VUR) in the geographic coordinate system, the first the input of which is connected to the output of the N-channel formation unit 33 (VUR) in the local coordinate system, and the second input is connected to the output of the compass 34 of the N-th channel, the formation unit 36 (VUR) of the hydroacoustic complex, the input of which is connected to the output of the N-channel unit 35 formation (VUR) in the geographic coordinate system, and the output is connected to the second input of the device 24 access to digital data networks.

N-канальная подсистема 17 обнаружения включает в себя N-канальный блок 37 формирования набора информативных параметров для суммарного процесса (С+П), вход которого соединен с выходом N-канального блока 14 сбора и первичной обработки информации, N-канальный блок 38 выделения из текущих значений суммарного случайного процесса (С+П) текущих значений помехи (П), вход которого соединен с выходом N-канального блока 14 сбора и первичной обработки информации, N-канальный блока 39 формирования набора информативных параметров для помехи (П), вход которого соединен с выходом N-канального блока 38 выделения из текущих значений суммарного случайного процесса (С+П) текущих значений помехи (П), N-канальный блок 40 усреднения информативных параметров для суммарного процесса (С+П), вход которого соединен с выходом N-канального блока 37 формирования набора информативных параметров для суммарного процесса (С+П), N-канальный блок 41 усреднения информативных параметров для помехи (П), вход которого соединен с выходом N-канального блока 39 формирования набора информативных параметров для помехи (П), N-канальный блок 42 формирования (ОСП) по всем информативным параметрам, вход которого соединен с выходами блоков 40, 41 усреднения информативных параметров для суммарного процесса (С+П) и помехи (П), N-канальный компаратор 43, вход которого соединен с выходом N-канального блока 42 формирования (ОСП) по всем информативным параметрам, выделяющий в каждом канале информативный параметр, которому соответствует максимальное значение

Figure 00000003
, выход которого соединен с третьим входом устройства 24 доступа к цифровым сетям передачи данных.The N-channel detection subsystem 17 includes an N-channel block 37 for generating a set of informative parameters for the total process (C + P), the input of which is connected to the output of the N-channel block 14 for collecting and primary processing information, the N-channel block 38 for extracting from the current values of the total random process (S+P) the current values of the interference (P), the input of which is connected to the output of the N-channel block 14 for collecting and primary processing of information, the N-channel block 39 for generating a set of informative parameters for interference (P), the input of which connected to the output of the N-channel block 38 for extracting from the current values of the total random process (S+P) the current values of the interference (P), the N-channel block 40 for averaging informative parameters for the total process (S+P), the input of which is connected to the output N -channel block 37 for generating a set of informative parameters for the total process (C + P), N-channel block 41 for averaging informative parameters for interference (P), the input of which is connected n with the output of the N-channel block 39 for generating a set of informative parameters for interference (P), the N-channel block 42 for forming (OSB) for all informative parameters, the input of which is connected to the outputs of blocks 40, 41 for averaging informative parameters for the total process (C+ P) and interference (P), an N-channel comparator 43, the input of which is connected to the output of the N-channel formation unit 42 (OSB) for all informative parameters, highlighting in each channel an informative parameter, which corresponds to the maximum value
Figure 00000003
, the output of which is connected to the third input of the device 24 access to digital data networks.

N канальная подсистема 18 определения дистанции до источника звука, обнаруженного в пространственном канале φ=φm, включает в себя N канальный селектор 44, вход которого соединён с выходом N-канального блока 33 формирования время-углового распределения (ВУР) в локальной системе координат, связанной с комбинированным приемником, N канальный блок 45 формирования горизонтальной и вертикальной компонент комплексного вектора интенсивности для суммарного процесса (С+П) в выбранном селектором 44 пространственном канале φ=φm, первый вход которого соединён с выходом N-канального блока 37 формирования набора информативных параметров для суммарного процесса (С+П), а второй вход связан с выходом N канального селектора 44, N канальный блок 46 определения угла места для лучей, зарегистрированных каждым комбинированным приёмником, вход которого соединён с выходом блока 45, блок 47 определения дистанции до источника звука, обнаруженного в пространственном канале φ=φm, первый вход которого связан с выходом блока 46 определения угла места для лучей, зарегистрированных каждым комбинированным приёмником, второй вход связан с выходом блока 33 формирования время-углового распределения (ВУР) в локальной системе координат, связанной с комбинированным приемником, а выход связан с четвёртым входом устройства 24 доступа к цифровым сетям передачи данных.The N-channel subsystem 18 for determining the distance to the sound source detected in the spatial channel φ=φ m includes an N-channel selector 44, the input of which is connected to the output of the N-channel block 33 for generating the time-angle distribution (TAU) in the local coordinate system, associated with the combined receiver, N channel block 45 for the formation of the horizontal and vertical components of the complex intensity vector for the total process (S+P) in the spatial channel selected by the selector 44 φ=φ m , the first input of which is connected to the output of the N-channel block 37 for the formation of a set of informative parameters for the total process (C + P), and the second input is connected to the output of the N channel selector 44, N channel block 46 for determining the elevation angle for the rays registered by each combined receiver, the input of which is connected to the output of block 45, block 47 for determining the distance to the source sound detected in the spatial channel φ=φ m , the first input of which is connected with the output of the block 46 for determining the elevation angle for the rays registered by each combined receiver, the second input is connected to the output of the block 33 for generating a time-angle distribution (TAD) in the local coordinate system associated with the combined receiver, and the output is connected to the fourth input of the device 24 for accessing digital data networks.

Гидроакустический комплекс работает следующим образом.Hydroacoustic complex works as follows.

Звуковая волна, излучаемая источником звука, принимается акустическими комбинированными приемниками, образующими донную вертикально ориентированную эквидистантную антенну I. Все сигналы с выходов акустических приемников поступают на вход телеметрического блока II, а после прохождения через делители напряжения 7, аналого-цифровую преобразующую схему 8 и единую схему 9 электронного мультиплексирования преобразуются в поток цифровой информации, поступающей через модулятор 10, оптический излучатель 11 и оптическую линию 12 связи на оптический ресивер 13. С выхода оптического ресивера 13 информация поступает в цифровом виде на вход блока 14 сбора, обработки и отображения информации, находящегося в системе III сбора, обработки и отображения информации. В блоке 14 сбора и первичной обработки информации сигналы вновь разделяются по отдельным каналам звукового давления и компонент вектора градиента давления (или вектора колебательной скорости). После применения быстрого преобразования Фурье (БПФ) сигналы поступают в виде соответствующих спектральных плотностей звукового давления р(ω, r(t)), компонент вектора колебательной скорости νх(ω, r(t)), νy(ω, r(t)), νz(ω, r(t)) и компонент вектора градиента давления gx(ω, r(t)), gy(ω, r(t)), gz(ω, r(t)) в соответствующие подсистемы для последующей обработки.The sound wave emitted by the sound source is received by acoustic combined receivers that form a bottom vertically oriented equidistant antenna I. All signals from the outputs of the acoustic receivers are fed to the input of the telemetry unit II, and after passing through voltage dividers 7, an analog-to-digital conversion circuit 8 and a single circuit 9 electronic multiplexing are converted into a stream of digital information coming through the modulator 10, the optical emitter 11 and the optical communication line 12 to the optical receiver 13. system III for collecting, processing and displaying information. In block 14 for the collection and primary processing of information, the signals are again separated into separate channels of sound pressure and components of the pressure gradient vector (or vibrational velocity vector). After applying the fast Fourier transform (FFT), the signals arrive in the form of the corresponding spectral densities of sound pressure p(ω, r(t)), components of the vibrational velocity vector ν x (ω, r(t)), ν y (ω, r(t) )), ν z (ω, r(t)) and pressure gradient vector components g x (ω, r(t)), g y (ω, r(t)), g z (ω, r(t)) into the appropriate subsystems for further processing.

С выхода блока 14 сигналы поступают на вход подсистемы 15 определения горизонта источника в N канальный блок 19 вычисления вертикальной компоненты вещественной составляющей вектора интенсивности Iz(ω, r(t)) и в N канальный блок 20 квадратичных детекторов вертикальной компоненты вектора колебательной скорости с последующим формированием односторонне направленных вертикальных потоков мощности в N канальном блоке 21. Для формирования потоков мощности, направленных в сторону отрицательной оси z (от морского дна в сторону поверхности моря) используется алгоритмFrom the output of block 14, the signals are fed to the input of the subsystem 15 for determining the horizon of the source to the N channel block 19 for calculating the vertical component of the real component of the intensity vector I z (ω, r(t)) and to the N channel block 20 of quadratic detectors of the vertical component of the vibrational velocity vector, followed by the formation of unilaterally directed vertical power flows in the N channel block 21. To form power flows directed towards the negative z axis (from the seabed towards the sea surface), the algorithm is used

Figure 00000004
Figure 00000004

где μp,n, Uν,n чувствительность канала звукового давления и канала вертикальной компоненты вектора колебательной скорости для n-го комбинированного приемника соответственно. Этот поток мощности не содержит потока мощности в поле помехи, направленного в сторону положительной оси z (от поверхности моря в сторону морского дна). Сформированные в блоке 21 односторонне направленные потоки мощности усредняются в N канальном блоке интеграторов 22, а затем подаются на вход блока 23 выбора максимального по уровню сигнала. Сигнал максимального уровня подается на первый вход устройства 24 устройства доступа к цифровым сетям передачи данных, а за горизонт источника принимается горизонт комбинированного приемника, которому соответствует максимальный уровень вертикальной компоненты вещественной составляющей вектора интенсивности.where μ p,n , U ν,n are the sensitivity of the sound pressure channel and the channel of the vertical component of the vibrational velocity vector for the nth combined receiver, respectively. This power flow does not contain the power flow in the interference field directed towards the positive z-axis (from the sea surface towards the seabed). Formed in block 21 unilaterally directed power flows are averaged in the N-channel block of integrators 22, and then fed to the input of block 23 for selecting the maximum signal level. The maximum level signal is applied to the first input of the device 24 for accessing digital data networks, and the horizon of the combined receiver is taken as the source horizon, which corresponds to the maximum level of the vertical component of the real component of the intensity vector.

Кроме того, сигналы с выхода блока 14 поступают в подсистему 16 пеленгования на вход блока 25 формирования М пространственных каналов в каждом из N каналов. В этом блоке происходит преобразование горизонтальных компонент вектора интенсивности νx.n(ω, r(t)), νy,n(ω, r(t)), измеренных в локальной системе координат (х,у), связанной с n-ым комбинированным приемником, в компоненты να(ω,r(t)), νβ(ω,r(t)) в повернутой на угол ϕm системе координат (α, β) по формулам (4)In addition, the signals from the output of the block 14 are fed to the direction finding subsystem 16 to the input of the block 25 forming M spatial channels in each of the N channels. In this block, the horizontal components of the intensity vector ν xn (ω, r(t)), ν y,n (ω, r(t)), measured in the local coordinate system (x, y) associated with the nth combined receiver, into components ν α (ω,r(t)), ν β (ω,r(t)) in the coordinate system (α, β) rotated by an angle ϕ m according to formulas (4)

Figure 00000005
Figure 00000005

где ϕm=(m-1)Δϕ, Δφ - заданная погрешность определения пеленга. С выхода блока 25 сигналы поступают на вход MN-канального блока 26 формирования набора из 13 информативных параметров для суммарного процесса (С+П) по формулам (5)where ϕ m =(m-1)Δϕ, Δφ is the specified error in determining the bearing. From the output of block 25, the signals are fed to the input of the MN-channel block 26 for forming a set of 13 informative parameters for the total process (C+P) according to formulas (5)

Figure 00000006
Figure 00000006

Figure 00000007
Figure 00000007

Figure 00000008
- вещественная и мнимая составляющие комплексного вектора интенсивности.
Figure 00000008
- real and imaginary components of the complex intensity vector.

Сформированные в блоке 26 информативные параметры полностью характеризуют структуру односторонне направленных потоков мощности в плоскости (r,z) в каждом пространственном канале с учетом присутствия вихревой составляющей вектора интенсивности. Вихревая составляющая вектора интенсивности вносит существенный вклад в суммарное поле вектора интенсивности в условиях мелкого моря и низких частот. Сигналы с выхода блока 25 поступают на вход MN-канального блока 27 выделения из текущих значений суммарного случайного процесса (С+П) текущих значений помехи (П). В качестве достаточно общего алгоритма выделения помехи (П) из суммарного процесса (С+П) можно использовать следующий алгоритмThe informative parameters formed in block 26 fully characterize the structure of unidirectional power flows in the (r,z) plane in each spatial channel, taking into account the presence of the vortex component of the intensity vector. The vortex component of the intensity vector makes a significant contribution to the total field of the intensity vector under conditions of shallow sea and low frequencies. The signals from the output of block 25 are fed to the input of the MN-channel block 27 selection from the current values of the total random process (S+P) current values of interference (P). As a fairly general algorithm for extracting interference (P) from the total process (S + P), you can use the following algorithm

Figure 00000009
Figure 00000009

2Δƒ0 - ширина окна Хэмминга.2Δƒ 0 - Hamming window width.

где ƒ0 - средняя частота частотного канала, Δƒ0 - варьируемый параметр, примерно на порядок превышающий ширину дискретной составляющей Δƒ в спектре суммарного процесса (сигнал плюс помеха), АП(f0, t), АС+П(f0, t), параметры звукового поля (звуковое давление, компоненты вектора колебательной скорости и вектора градиента давления) для помехи (П) и для суммарного процесса (С+П), L число усредняемых спектральных отсчетов.where ƒ 0 is the average frequency of the frequency channel, Δƒ 0 is a variable parameter, approximately an order of magnitude greater than the width of the discrete component Δƒ in the spectrum of the total process (signal plus noise), A P (f 0 , t), A C+P (f 0 , t), sound field parameters (sound pressure, components of the vibrational velocity vector and pressure gradient vector) for the interference (P) and for the overall process (S+P), L is the number of averaged spectral readings.

С выхода блока 27 выделения помехи (П) из суммарного случайного процесса (С+П) сигналы поступают в MN канальный блок 28 вычисления полного набора информативных параметров Ai (i=1-13) для помехи (П) по формулам (5). Сформированные в блоках 26, 28 наборы информативных параметров для суммарного процесса (С+П) и для помехи (П) усредняются во временной области окном Хэмминга в MN канальных блоках 29, 30 соответственно и поступают на вход MN канального блока 31 определения отношения сигнал-помеха (ОСП) по каждому информативному параметру.From the output of the block 27 selection of interference (P) from the total random process (S+P) signals are sent to the MN channel block 28 for calculating the full set of informative parameters A i (i=1-13) for interference (P) according to formulas (5). Formed in blocks 26, 28 sets of informative parameters for the total process (S+P) and for interference (P) are averaged in the time domain by the Hamming window in MN channel blocks 29, 30, respectively, and are fed to the MN input of the channel block 31 for determining the signal-to-noise ratio (OSB) for each informative parameter.

Сформированные в блоке 31 значения (ОСП) по каждому информативному параметру поступают на вход MN канального компаратора 32, в котором выбирается информативный параметр, которому соответствует максимальное значение (ОСП)max из набора 13 информативных параметров. Использование набора информативных параметров, а не одного параметра, как в случае приемника звукового давления, позволяет существенно увеличить значение (ОСП) в каждом пространственном канале и, соответственно, уменьшить погрешность определения азимутального угла в каждом пространственном канале. Сигналы с выхода MN канального компаратора 32 поступают на вход N канального блока 33 формирования время - углового распределения (ВУР)n принятых сигналов во всем диапазоне изменения азимутальных углов в локальной системе координат, связанной с каждым приемником. Эти сигналы поступают на вход блока 35 формирования (ВУР) принятых сигналов в географической системе координат во всем диапазоне изменения усредненных пеленгов на шумящий объект, на второй вход которого поступают сигналы от N блоков-компасов 34. Компасы 34 определяют положение локальной системы координат n-го приемника относительно географической системы координат по формуламFormed in block 31 values (OSB) for each informative parameter are fed to the input MN of the channel comparator 32, which selects the informative parameter, which corresponds to the maximum value (OSB) max from a set of 13 informative parameters. The use of a set of informative parameters, rather than a single parameter, as in the case of a sound pressure receiver, makes it possible to significantly increase the value (OSP) in each spatial channel and, accordingly, reduce the error in determining the azimuth angle in each spatial channel. The signals from the output MN of the channel comparator 32 are fed to the input of the N channel block 33 of the formation of the time - angular distribution (VUR) n of the received signals in the entire range of azimuthal angles in the local coordinate system associated with each receiver. These signals are fed to the input of the block 35 of the formation (VUR) of the received signals in the geographic coordinate system in the entire range of changes in the average bearings on a noisy object, the second input of which receives signals from N compass blocks 34. The compasses 34 determine the position of the local coordinate system of the nth receiver relative to the geographic coordinate system according to the formulas

Figure 00000010
Figure 00000010

где φn - пеленг на шумящий объект в географической системе координат, ϕn0 - угловое положение оси Х локальной системы координат n-го приемника относительно севера по показаниям n-го компаса. Сигналы с выхода блока 35 поступают на вход блока 36 усреднения пеленгов. Усредненный пеленг в блоке 36 определяется по формулам усреднения с весом, а в качестве весовых коэффициентов используются значения (ОСП)max,n.where φ n is the bearing to the noisy object in the geographic coordinate system, ϕ n0 is the angular position of the X-axis of the local coordinate system of the n-th receiver relative to the north according to the n-th compass. The signals from the output of block 35 are fed to the input of block 36 for averaging bearings. The average bearing in block 36 is determined by the averaging formulas with weight, and the values (OSB) max,n are used as weight coefficients.

Figure 00000011
Figure 00000011

Усредненные пеленги в виде усредненного (ВУР) поступают на второй вход устройства 24 доступа к цифровым сетям передачи данных.Average bearings in the form of an average (VUR) are fed to the second input of the device 24 access to digital data networks.

Кроме того, сигналы с выхода N канального блока 14 поступают в подсистему обнаружения 17 на вход N канального блока 37 формирования набора информативных параметров для суммарного процесса (С+П) и на вход N канального блока 38 выделения из текущих значений суммарного случайного процесса (С+П) текущих значений помехи (П), с выхода которого сигналы поступают на вход N канального блока 39 формирования набора информативных параметров для помехи (П). В подсистеме обнаружения полный набор 16 информативных параметров формируется из следующих величин: B1=|p|2, B2=Ix, В3=Iy, B4=Iz, B5=Qx, B6=Qy, B7=QZ, B8=rotxI, B9=rotyI, B10=rotzI, B11=g1x 2, B12=g1y 2, В13=g1z 2, B14=g2x 2, B15=g2y 2, B16=g2z 2, p=p1+ip2, g=g1+ig2,In addition, the signals from the output of the N channel block 14 are fed to the detection subsystem 17 to the input of the N channel block 37 for generating a set of informative parameters for the total process (C + P) and to the input of the N channel block 38 for extracting from the current values of the total random process (C + P) the current values of the interference (P), from the output of which the signals are fed to the input N of the channel block 39 of the formation of a set of informative parameters for the interference (P). In the detection subsystem, a complete set of 16 informative parameters is formed from the following values: B 1 =|p| 2 , B 2 \u003d I x , B 3 \u003d I y , B 4 \u003d I z , B 5 \u003d Q x , B 6 \u003d Q y , B 7 \u003d Q Z , B 8 \u003d rot x I, B 9 \u003d rot y I, B 10 =rot z I, B 11 =g 1x 2 , B 12 =g 1y 2 , B 13 =g 1z 2 , B 1 4=g 2x 2 , B 15 =g 2y 2 , B 16 =g 2z 2 , p=p 1 +ip 2 , g=g 1 +ig 2 ,

где g-компоненты вектора градиента давления.where g-components of the pressure gradient vector.

Сигналы с выхода блоков 37, 39 усредняются во временной области окном Хэмминга в блоках 40, 41 и поступают на вход N канального блока 42 формирования (ОСП) по всем информативным параметрам. С выхода блока 42 сигналы поступают на вход N канального компаратора 43, в котором выбирается информативный параметр, которому соответствует максимальное значение (ОСП)max. На выходе N канального компаратора 43 формируется 3D-сонограмма в координатах частота в заданном рабочем диапазоне частот – время - нормированный уровень сигнала (дБ). Информация в виде 3D-сонограмм для каждого комбинированного приемника подается на третий вход устройства 24 доступа к цифровым сетям передачи данных, а решение об обнаружении принимается путем сравнения с пороговым значением (ОСП) максимального (ОСП)max, вычисленного в одном из каналов N-канального компаратора.The signals from the output of blocks 37, 39 are averaged in the time domain by the Hamming window in blocks 40, 41 and are fed to the input of the N channel block 42 of the formation (OSB) for all informative parameters. From the output of block 42, the signals are fed to the input N of the channel comparator 43, in which an informative parameter is selected, which corresponds to the maximum value (OSB) max . At the output of the N channel comparator 43, a 3D sonogram is formed in the coordinates frequency in a given operating frequency range - time - normalized signal level (dB). Information in the form of 3D sonograms for each combined receiver is fed to the third input of the device 24 for accessing digital data networks, and the detection decision is made by comparing with the threshold value (TSV) of the maximum (TSV) max calculated in one of the channels of the N-channel comparator.

Кроме того, информация с выхода N канального блока 33 формирования время - углового распределения (ВУР)n принятых сигналов во всем диапазоне изменения азимутальных углов в локальной системе координат, связанной с каждым приемником, поступает на вход N канального селектора 44 в виде параметров пространственного канала φ=φm, в котором обнаружен источник звука. Сигнал с выхода селектора поступает на вход N канального блока 45 формирования горизонтальной и вертикальной компонент комплексного вектора интенсивности для суммарного процесса (С+П) в выбранном селектором 44 пространственном канале φ=φm, первый вход которого соединён с выходом N-канального блока 37 формирования набора информативных параметров для суммарного процесса (С+П), а второй вход связан с выходом N канального селектора 44. В этом блоке вычисляются для каждого комбинированного приёмника горизонтальная и вертикальная компоненты комплексного вектора интенсивности по формуламIn addition, information from the output of the N channel unit 33 of the formation of the time - angular distribution (TAU) of n received signals in the entire range of azimuthal angles in the local coordinate system associated with each receiver is fed to the input of the N channel selector 44 in the form of spatial channel parameters φ =φ m , in which the sound source is found. The signal from the output of the selector is fed to the input of the N channel block 45 forming the horizontal and vertical components of the complex intensity vector for the total process (S+P) in the spatial channel selected by the selector 44 φ=φ m , the first input of which is connected to the output of the N-channel block 37 forming a set of informative parameters for the total process (S+P), and the second input is connected to the output N of the channel selector 44. In this block, the horizontal and vertical components of the complex intensity vector are calculated for each combined receiver using the formulas

Figure 00000012
(8)
Figure 00000012
(8)

Figure 00000013
Figure 00000013

где:

Figure 00000014
определяются формулами (4).where:
Figure 00000014
are determined by formulas (4).

Figure 00000015
(9)
Figure 00000015
(nine)

По найденным компонентам комплексного вектора интенсивности в N канальном блоке 46 определяются углы места для лучей, зарегистрированных каждой парой комбинированных приёмников (1,n), по формуламBased on the found components of the complex intensity vector in the N channel block 46, the elevation angles for the beams registered by each pair of combined receivers (1,n) are determined by the formulas

Figure 00000016
(10)
Figure 00000016
(10)

Измеряя углы места для лучей, зарегистрированных каждой парой комбинированных приёмников (1,n), и зная расстояние между ними, можно определить дистанцию между источником звука, обнаруженном в пространственном канале φ=φm, и приёмной антенной по формуле By measuring the elevation angles for the beams registered by each pair of combined receivers (1,n), and knowing the distance between them, it is possible to determine the distance between the sound source detected in the spatial channel φ=φ m and the receiving antenna by the formula

Figure 00000017
(11)
Figure 00000017
(eleven)

Усредняя результаты измерения дистанции по формуле (11) с весовыми коэффициентами, пропорциональными парциальной мощности (П1+Пn), приходящейся на каждое измерение, получаем искомую формулу (12). Averaging the results of measuring the distance according to formula (11) with weighting coefficients proportional to the partial power (P 1 +P n ) per each measurement, we obtain the desired formula (12).

Figure 00000018
(12)
Figure 00000018
(12)

Figure 00000019
Figure 00000019

При выводе формул (11)-(12) следует воспользоваться представлением источника звука, работающего в мелком море (волноводе) в виде набора источников, реального и мнимых, (Бреховских Л.М. Волны в слоистых средах. М. Из-во АН СССР. 1957г. С.306). Лучевая трактовка распространения сигналов от реального источника И0 и системы мнимых источников И1, И2, И3 и т.д. до комбинированных приёмников антенны поясняется рис.4. Усреднённый с весом результат измерения дистанции до источника звука, обнаруженного в пространственном канале φ=φm, передаётся с выхода блока 47 на четвёртый вход устройства 24 доступа к цифровым сетям передачи данных. When deriving formulas (11) - (12), one should use the representation of a sound source operating in a shallow sea (waveguide) in the form of a set of sources, real and imaginary, (Brekhovskikh L.M. Waves in layered media. M. From the Academy of Sciences of the USSR 1957, p.306). Beam interpretation of the propagation of signals from a real source AND 0 and a system of imaginary sources AND 1 , AND 2 , AND 3 , etc. to combined antenna receivers, Fig. 4 is explained. Averaged with a weight, the result of measuring the distance to the sound source detected in the spatial channel φ=φ m is transmitted from the output of block 47 to the fourth input of the device 24 for accessing digital data networks.

Claims (1)

Гидроакустический комплекс, содержащий N акустических комбинированных приемников, образующих донную вертикально ориентированную эквидистантную антенну, в которой расстояние между комбинированными приемниками равно заданной погрешности определения вертикальной координаты (горизонта) источника звука Δz, число приемников N=H/Δz (где Н - глубина моря), каждый комбинированный приемник состоит из гидрофона, трехкомпонентного векторного приемника и соединенных с ними усилителей; телеметрический блок, вход которого соединен с выходом акустических комбинированных приемников, включающий делители напряжения, аналого-цифровую преобразующую схему, единую схему электронного мультиплексирования, модулятор и оптический излучатель, связанный оптической линией связи с оптическим ресивером, систему сбора, обработки и отображения информации, включающую в себя N-канальную подсистему определения горизонта источника, содержащую N-канальный блок сбора и первичной обработки информации, вход которого соединен с выходом оптического ресивера, устройство доступа к цифровым сетям передачи данных, N-канальный блок вычисления вертикальной компоненты вектора интенсивности, вход которого соединен с выходом блока сбора и первичной обработки информации, N-канальный блок квадратичных детекторов вертикальной компоненты вектора колебательной скорости, вход которого соединен с выходом блока сбора и первичной обработки информации, N-канальный блок формирования направленности по вертикальному потоку мощности, первый вход которого соединен с выходом блока вычисления вертикальной компоненты вектора интенсивности, второй вход соединен с выходом блока квадратичных детекторов вертикальной компоненты вектора колебательной скорости, N-канальный блок интеграторов, вход которого соединен с первым выходом блока формирования направленности по вертикальному потоку мощности, блок определения максимума вертикальной компоненты вектора интенсивности, вход которого соединен с выходом блока интеграторов, а выход соединен с первым входом устройства доступа к цифровым сетям передачи данных, причем за горизонт источника звука принимается горизонт акустического комбинированного приемника, которому соответствует максимум вертикальной компоненты вектора интенсивности, определяемый в блоке определения максимума вертикальной компоненты вектора интенсивности, N-канальную подсистему пеленгования, содержащую N-канальный блок формирования М пространственных каналов в каждом из N каналов, причем М=360°/Δφ, где Δφ - заданная погрешность определения пеленга, вход которого соединен с выходом N-канального блока сбора и первичной обработки информации, MN-канальный блок формирования набора информативных параметров для суммарного процесса сигнал плюс помеха (С+П), вход которого соединен с выходом N-канального блока формирования М пространственных каналов, MN-канальный блок выделения из текущих значений суммарного случайного процесса (С+П) текущих значений помехи (П), вход которого соединен с выходом N-канального блока формирования М пространственных каналов, MN-канальный блок формирования набора информативных параметров для помехи (П), вход которого соединен с выходом MN-канального блока выделения из текущих значений суммарного случайного процесса (С+П) текущих значений помехи (П), MN-канальный блок усреднения информативных параметров для суммарного процесса (С+П), вход которого соединен с выходом MN-канального блока формирования набора информативных параметров для суммарного процесса (С+П), MN-канальный блок усреднения информативных параметров для помехи (П), вход которого соединен с выходом MN-канального блока формирования набора информативных параметров для помехи (П), MN-канальный блок формирования отношения сигнал-помеха (ОСП) по всем информативным параметрам, вход которого соединен с выходами блоков усреднения информативных параметров для суммарного процесса (С+П) и помехи (П), MN-канальный компаратор, вход которого соединен с выходом MN-канального блока формирования (ОСП) по всем информативным параметрам, N-канальный блок формирования время-углового распределения (ВУР) в локальной системе координат, связанной с комбинированным приемником, вход которого соединен с выходом MN-канального компаратора, компас N-го канала, N-канальный блок формирования (ВУР) в географической системе координат, первый вход которого соединен с выходом N-канального блока формирования (ВУР) в локальной системе координат, а второй вход соединен с выходом компаса N-го канала, блок формирования (ВУР) гидроакустического комплекса, вход которого соединен с выходом N-канального блока формирования (ВУР) в географической системе координат, а выход соединен со вторым входом устройства доступа к цифровым сетям передачи данных, N-канальную подсистему обнаружения, содержащую N-канальный блок формирования набора информативных параметров для суммарного процесса (С+П), вход которого соединен с выходом N-канального блока сбора и первичной обработки информации, N-канальный блок выделения из текущих значений суммарного случайного процесса (С+П) текущих значений помехи (П), вход которого соединен с выходом N-канального блока сбора обработки и отображения информации, N-канальный блок формирования набора информативных параметров для помехи (П), вход которого соединен с выходом N-канального блока выделения из текущих значений суммарного случайного процесса (С+П) текущих значений помехи (П), N-канальный блок усреднения информативных параметров для суммарного процесса (С+П), вход которого соединен с выходом N-канального блока формирования набора информативных параметров для суммарного процесса (С+П), N-канальный блок усреднения информативных параметров для помехи (П), вход которого соединен с выходом N-канального блока формирования набора информативных параметров для помехи (П), N-канальный блок формирования (ОСП) по всем информативным параметрам, вход которого соединен с выходами блоков усреднения информативных параметров для суммарного процесса (С+П) и помехи (П), N-канальный компаратор, вход которого соединен с выходом N-канального блока формирования (ОСП) по всем информативным параметрам, выделяющий в каждом канале информативный параметр, которому соответствует максимальное значение
Figure 00000020
, а выход соединён с третьим входом устройства доступа к цифровым сетям передачи данных, принимают в качестве модельной статистики поля помехи в канале звукового давления и в каналах вектора колебательной скорости гауссову статистику, принимают в качестве модельной статистики поля помехи для квадратичных по полю информативных параметров лапласову статистику, вычисляют на основе принятых статистик аналитическую зависимость вероятность правильного обнаружения при заданной вероятности ложной тревоги от порогового (ОСП) по методу максимального правдоподобия, принимают решение об обнаружении путем сравнения с пороговым значением (ОСП) максимального
Figure 00000020
, вычисленного в каждом канале N-канального компаратора, отличающийся тем, что в него введена N канальная подсистема определения дистанции до источника звука, обнаруженного в пространственном канале φ=φm, включающая в себя N канальный селектор, вход которого соединён с выходом N-канального блока формирования время - углового распределения (ВУР) в локальной системе координат, связанной с комбинированным приемником, N канальный блок формирования горизонтальной и вертикальной компонент комплексного вектора интенсивности для суммарного процесса (С+П) в выбранном селектором пространственном канале φ=φm, первый вход которого соединён с выходом N-канального блока формирования набора информативных параметров для суммарного процесса (С+П), а второй вход связан с выходом N канального селектора, N канальный блок определения угла места для лучей, зарегистрированных каждым комбинированным приёмником, вход которого связан с выходом блока формирования горизонтальной и вертикальной компонент комплексного вектора интенсивности для суммарного процесса (С+П) в выбранном селектором пространственном канале φ=φm, блок определения дистанции до источника звука, обнаруженного в пространственном канале φ=φm, первый вход которого связан с выходом блока определения угла места для лучей, зарегистрированных каждым комбинированным приёмником, второй вход связан с выходом блока формирования время - углового распределения (ВУР) в локальной системе координат, связанной с комбинированным приемником, а выход связан с четвёртым входом устройства доступа к цифровым сетям передачи данных.Hydroacoustic complex containing N acoustic combined receivers forming a bottom vertically oriented equidistant antenna, in which the distance between the combined receivers is equal to the specified error in determining the vertical coordinate (horizon) of the sound source Δz, the number of receivers N=H/Δz (where H is the depth of the sea), each combined receiver consists of a hydrophone, a three-component vector receiver and amplifiers connected to them; a telemetry unit, the input of which is connected to the output of acoustic combined receivers, including voltage dividers, an analog-to-digital conversion circuit, a single electronic multiplexing circuit, a modulator and an optical emitter connected by an optical communication line to an optical receiver, a system for collecting, processing and displaying information, including an N-channel subsystem for determining the source horizon, containing an N-channel block for collecting and primary processing of information, the input of which is connected to the output of the optical receiver, a device for accessing digital data networks, an N-channel block for calculating the vertical component of the intensity vector, the input of which is connected to the output of the block for collecting and primary processing of information, the N-channel block of quadratic detectors of the vertical component of the vibrational velocity vector, the input of which is connected to the output of the block for collecting and primary processing of information, the N-channel block for forming the vertical direction power flow, the first input of which is connected to the output of the block for calculating the vertical component of the intensity vector, the second input is connected to the output of the block of quadratic detectors of the vertical component of the vibrational velocity vector, the N-channel block of integrators, the input of which is connected to the first output of the block for forming directivity along the vertical power flow, a unit for determining the maximum vertical component of the intensity vector, the input of which is connected to the output of the integrator unit, and the output is connected to the first input of the device for accessing digital data networks, and the horizon of the acoustic combined receiver is taken as the horizon of the sound source, which corresponds to the maximum vertical component of the intensity vector, determined by in the block for determining the maximum of the vertical component of the intensity vector, an N-channel direction finding subsystem containing an N-channel block for forming M spatial channels in each of the N channels, with M=360°/Δφ , where Δφ is the given error in determining the bearing, the input of which is connected to the output of the N-channel block for collecting and primary processing of information, the MN-channel block for generating a set of informative parameters for the total process signal plus noise (S+P), the input of which is connected to the output N -channel block for forming M spatial channels, MN-channel block for extracting current values of interference (P) from the current values of the total random process (C + P), the input of which is connected to the output of the N-channel block for forming M spatial channels, MN-channel block for forming a set of informative parameters for interference (P), the input of which is connected to the output of the MN-channel block for extracting from the current values of the total random process (S+P) the current values of the noise (P), the MN-channel block for averaging informative parameters for the total process (S+ P), the input of which is connected to the output of the MN-channel block for generating a set of informative parameters for the total process (S+P), MN-channel block for averaging informative parameters for interference (P), the input of which is connected to the output of the MN-channel block for generating a set of informative parameters for interference (P), MN-channel block for generating a signal-to-noise ratio (SNR) for all informative parameters, input which is connected to the outputs of blocks for averaging informative parameters for the total process (S+P) and interference (P), MN-channel comparator, the input of which is connected to the output of the MN-channel generation unit (OSB) for all informative parameters, N-channel formation unit time-angular distribution (TAD) in the local coordinate system associated with the combined receiver, the input of which is connected to the output of the MN-channel comparator, the compass of the N-channel, the N-channel formation unit (TUR) in the geographic coordinate system, the first input of which is connected with the output of the N-channel formation unit (VUR) in the local coordinate system, and the second input is connected to the compass output of the N-th channel, the formation unit (VUR) of a hydroacoustic complex, the input of which is connected to the output of the N-channel formation unit (VUR) in the geographic coordinate system, and the output is connected to the second input of the device for accessing digital data networks, the N-channel detection subsystem containing the N-channel formation unit a set of informative parameters for the total process (S+P), the input of which is connected to the output of the N-channel block for collecting and primary processing of information, the N-channel block for extracting current noise values (P) from the current values of the total random process (S+P), the input of which is connected to the output of the N-channel block for collecting processing and displaying information, the N-channel block for generating a set of informative parameters for interference (P), the input of which is connected to the output of the N-channel block for extracting from the current values of the total random process (S+P) current values of interference (P), N-channel block for averaging informative parameters for the total process (S + P), the input of which is connected n with the output of the N-channel block for generating a set of informative parameters for the total process (S + P), the N-channel block for averaging informative parameters for interference (P), the input of which is connected to the output of the N-channel block for generating a set of informative parameters for interference (P ), an N-channel formation unit (OSB) for all informative parameters, the input of which is connected to the outputs of the blocks for averaging informative parameters for the total process (C+P) and interference (P), an N-channel comparator, the input of which is connected to the output of N- channel forming unit (OSB) for all informative parameters, highlighting in each channel an informative parameter, which corresponds to the maximum value
Figure 00000020
, and the output is connected to the third input of the device for accessing digital data transmission networks, the Gaussian statistics are taken as model statistics of the interference field in the sound pressure channel and in the channels of the vibrational velocity vector, and the Laplacian statistics are taken as model statistics of the interference field for informative parameters quadratic in the field , calculate on the basis of the accepted statistics the analytical dependence of the probability of correct detection for a given probability of false alarm on the threshold value (TFR) using the maximum likelihood method, make a decision on detection by comparing with the threshold value (TFR) of the maximum
Figure 00000020
calculated in each channel of the N-channel comparator, characterized in that it has an N-channel subsystem for determining the distance to the sound source detected in the spatial channel φ=φ m , including an N-channel selector, the input of which is connected to the output of the N-channel block for forming the time-angular distribution (TAD) in the local coordinate system associated with the combined receiver, N-channel block for forming the horizontal and vertical components of the complex intensity vector for the total process (S+P) in the spatial channel selected by the selector φ=φ m , first input of which is connected to the output of the N-channel block for generating a set of informative parameters for the total process (C + P), and the second input is connected to the output of the N channel selector, the N channel block for determining the elevation angle for the beams registered by each combined receiver, the input of which is connected to the output unit for forming horizontal and vertical components the ex intensity vector for the total process (S+P) in the spatial channel selected by the selector φ=φ m , the unit for determining the distance to the sound source detected in the spatial channel φ=φ m , the first input of which is connected to the output of the unit for determining the elevation angle for rays, registered by each combined receiver, the second input is connected to the output of the block for the formation of time - angular distribution (VUR) in the local coordinate system associated with the combined receiver, and the output is connected to the fourth input of the device for accessing digital data networks.
RU2021129456A 2021-10-11 2021-10-11 Hydroacoustic complex for detecting a moving underwater sound source and measuring its coordinates in a passive mode RU2767397C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2021129456A RU2767397C1 (en) 2021-10-11 2021-10-11 Hydroacoustic complex for detecting a moving underwater sound source and measuring its coordinates in a passive mode

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2021129456A RU2767397C1 (en) 2021-10-11 2021-10-11 Hydroacoustic complex for detecting a moving underwater sound source and measuring its coordinates in a passive mode

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2767397C1 true RU2767397C1 (en) 2022-03-17

Family

ID=80737154

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2021129456A RU2767397C1 (en) 2021-10-11 2021-10-11 Hydroacoustic complex for detecting a moving underwater sound source and measuring its coordinates in a passive mode

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2767397C1 (en)

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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
RU2653587C1 (en) * 2017-06-07 2018-05-11 Российская Федерация, от имени которой выступает ФОНД ПЕРСПЕКТИВНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ Hydroacoustic system for detection of moving sound source, measurement of azimuth angle of source and horizon of sound source 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
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

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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
RU2653587C1 (en) * 2017-06-07 2018-05-11 Российская Федерация, от имени которой выступает ФОНД ПЕРСПЕКТИВНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ Hydroacoustic system for detection of moving sound source, measurement of azimuth angle of source and horizon of sound source 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
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

Similar Documents

Publication Publication Date Title
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
Weirathmueller et al. Source levels of fin whale 20 Hz pulses measured in the Northeast Pacific Ocean
DK175530B1 (en) Apparatus and method for determining the locations of seismic wave reflecting geological information in the ground
Yang Source depth estimation based on synthetic aperture beamfoming for a moving source
RU2488133C1 (en) Hydroacoustic complex to detect moving source of sound, to measure azimuthal angle to source and horizon of source of sound in shallow sea
RU2603724C2 (en) Method and device to control acoustic characteristics of network of acoustic nodes located along towed acoustic linear antennae
RU2653587C1 (en) Hydroacoustic system for detection of moving sound source, measurement of azimuth angle of source and horizon of sound source in shallow sea
RU2537472C1 (en) Hydroacoustic system for detecting submerged moving sound source and measuring coordinates thereof in shallow sea
Yang et al. Analysis on the characteristic of cross-correlated field and its potential application on source localization in deep water
CN116879901B (en) Vector hydrophone vertical array deep sea broadband sound source depth estimation method
Bouferrouk et al. Field measurements of surface waves using a 5-beam ADCP
RU2156984C1 (en) Process of generation of information on noisy object at sea and process of obtainment of color scales for it
CN110907937B (en) Buried object synthetic aperture three-dimensional imaging method based on T-shaped array
Hursky et al. High-frequency (8–16 kHz) model-based source localization
CN109632258A (en) A kind of internal wave of ocean acoustic detection method that the transmitting-receiving based on vector sensor is isolated
RU2767397C1 (en) Hydroacoustic complex for detecting a moving underwater sound source and measuring its coordinates in a passive mode
CN113325399A (en) Method and system for acquiring power spectrum characteristics of underwater sound source and application
RU2724145C1 (en) Hydroacoustic monitoring station of underwater situation
RU2208811C2 (en) Procedure to obtain information on noisy objects in sea
RU2795375C1 (en) Hydroacoustic complex for detecting a moving underwater sound source, measuring the bearing to the sound source and the horizon of the sound source in the shallow sea in the infrasonic frequency range
RU2292569C1 (en) Method of determining tsunami precursor
RU2770564C1 (en) Hydroacoustic complex for detecting a moving underwater sound source and measuring its coordinates
Li et al. Source depth discrimination using wavenumber domain feature with a horizontal array
RU2591030C1 (en) Hydroacoustic system for detection of moving sound source, measurement of azimuth angle of source and horizon of sound source in shallow sea
Rui et al. Application of Sub-Bottom Profiler to Study Riverbed Structure and Sediment Density