Устройство для обнаружения сигналов и определения направления на их источник


 


Владельцы патента RU 2523095:

Долгих Валерий Николаевич (RU)

Устройство для обнаружения сигналов и определения направления на их источник. Технический результат изобретения заключается в создании нового устройства для обнаружения сигналов и определения направления на их источник (источники) с числом нелинейных операций в тракте обработки, равным 2. В этом устройстве отклик обнаружителя формируется без влияния на него среднего значения пространственного отклика обнаружителя на помеху и учтена возможность перемещения в пространстве приемников дискретной антенной решетки под воздействием внешних сил. Для этого обнаружитель содержит выполненную определенным образом дискретную антенную решетку (ДАР), включающую N ненаправленных пассивных и М активно-пассивных электроакустических преобразователей (ЭАП), соответствующие им I каналы передачи информации, блок управления характеристикой направленности, блок вычисления относительных координат элементов ДАР, пороговое устройство, вычислитель порога принятия решения, индикатор, блок управления активно-пассивными элементами ДАР, а также формирователь характеристик направленности с временной задержкой сигналов. Принципиальные отличия изобретения от прототипа заключаются в том, что в состав обнаружителя включен пульт оператора, а формирователь характеристики направленности дополнительно содержит микропроцессорное устройство с возможностью вычитания вычитающим устройством среднего значения отклика обнаружителя только на помеху из выходного сигнала запоминающего устройства. 1 ил.

 

Изобретение относится к гидроакустике, а именно к устройствам обнаружения гидроакустических сигналов, определения пространственного направления их прихода в точку наблюдения на фоне изотропных и анизотропных помех природного и техногенного происхождения, и может быть использовано в радиолокации, радиосвязи и радиоастрономии.

Известно устройство для формирования направленных свойств пространственных фильтров (ПрФ), содержащее дискретную антенную решетку (ДАР) и тракт обработки выходных процессов электроакустических преобразователей (ЭАП), включающий сумматор, квадратор и интегратор (Долгих В.Н., Казанцев Г.И. Прикладная гидрофизика. Часть 1. Гидроакустика. - Владивосток: МО РФ ТОВМИ, 2005, - с.404-405, 414-416). В первом аналоге в тракте обработки выполняется одна нелинейная операция - возведение в квадрат выходного процесса сумматора.

Недостатком известного устройств является то, что при малых отношениях сигнала к помехе на входе антенной системы отклик устройств на смесь помехи с сигналом, приходящим с определенного пространственного направления, маскируется откликом устройств на помехи, приходящие с других пространственных направлений. Это обусловлено тем, что большой уровень бокового поля пространственного отклика на смесь сигнала с помехой не позволяет определить направление прихода сигнала с заданной вероятностью. В результате снижается или даже полностью исключается возможность обнаружения сигнала и определения пространственного направления на его источник.

Этот недостаток устранен в другом известном устройстве для формирования направленных свойств пространственных фильтров (ПрФ), содержащем ДАР и тракт обработки выходных процессов ЭАП, входящих в состав ДАР, осуществляющем суммирование корреляционных функций их выходных процессов (смеси сигнала с помехой или только помех) (Долгих В.Н., Казанцев Г.И. Прикладная гидрофизика. Часть 1. Гидроакустика. - Владивосток: МО РФ ТОВМИ, 2005, - с.405-407, 436-449).

Основным недостатком второго известного устройства является большое число нелинейных операций, равное (I2-I) (где I - число ЭАП в составе ДАР), которое необходимо проводить в процессе обработки выходных процессов ЭАП.

Недостаток второго аналога устранен в другом известном устройстве для определения направления на источник акустических сигналов. Третий аналог содержит ДАР, состоящую из N ненаправленных акустических приемников, размещенных в заданном объеме пространства произвольным образом, в том числе по случайному закону, а также N каналов передачи информации и корреляционный формирователь ХН с временной задержкой сигналов, включающий в себя линии задержки, сумматоры напряжений и мощности, корреляционный вычислитель и интегратор (Патент №23107 (RU); МПК 7 G01S 3/00; приоритет 16.11.2001 г. Устройство для определения направления на источник акустических сигналов / Долгих В.Н., Бородин А.Е. // Изобретения. Полезные модели: Оф. бюл. Роспатента. - М.: ФИПС, 20.05.2002. - №14).

В этом устройстве число нелинейных операций равно I+1. Несмотря на то что число нелинейных операций в третьем аналоге уменьшилось по сравнению со вторым аналогом в I раз, при большом числе ЭАП в составе ДАР оно является еще достаточно большим. Это обусловливает высокие требования к объему и скорости обработки смеси сигналов и помех, производимых трактом обработки обнаружителя сигналов.

Кроме того, все рассмотренные аналоги не имеют в своем составе блоков принятия решения об обнаружении сигнала и вычисления порога принятия решения, функционально необходимых при решении задач обнаружения сигналов, создаваемых объектами. Кроме того в рассмотренных аналогах не предусмотрены блоки измерения координат ЭАП, которые могут изменяться под воздействием внешних сил (морские течения, волнение моря, вибрация конструкции ДАР и т.д.), относительно центра ДАР. Это не позволяет решать задачу формирования отклика ПрФ в случае, когда координаты ЭАП изменяются под воздействием внешних факторов.

Эти недостатки описанных аналогов частично устранены известным техническим решением «Устройство с корреляционным формирователем характеристики направленности для обнаружения сигналов и определения направления на их источник». Четвертый аналог содержит ДАР, состоящую из I=N+М элементов (N - пассивные ненаправленные ЭАП; М - активно-пассивные ЭАП), и соответствующих им I каналов передачи информации, блок управления характеристиками направленности, блок вычисления относительных координат элементов ДАР и корреляционный формирователь характеристики направленности. Кроме того, в состав устройства входят пороговое устройство, вычислитель порога принятия решения, блок управления активно-пассивными элементами ДАР и индикатор. Причем выход интегратора подключен к первому входу порогового устройства, второй вход которого соединен с выходом вычислителя порога принятия решения, а выход порогового устройства подключен к входу индикатора, выходы которого подключены ко второму входу блока управления характеристиками направленности и входу вычислителя порога принятия решения. При этом блок управления активно-пассивными элементами ДАР через М каналов передачи информации через заданный промежуток времени последовательно подает команды на излучение измерительных гидроакустических сигналов каждым активно-пассивным элементом ДАР (Патент на изобретение №2305297; МПК G01S 3/802 (2006.01); приоритет 05 июля 2005. Устройство с корреляционным формирователем характеристики направленности для обнаружения сигналов и определения направления на их источник. Бородин А.Е., Долгих В.Н., Ламека А.П. // Изобретения. Полезные модели: Оф. бюл. Роспатента. - М.: ФИПС, 20.05.2007. - №14).

Основным недостатком четвертого аналога является значительное число нелинейных операций: I+1, где I=N+М. Несмотря на то что число нелинейных операций уменьшилось по сравнению со вторым аналогом в I раз, оно является еще достаточно большим при большом числе ЭАП в составе ДАР. Это обусловливает достаточно высокие требования к объему и скорости обработки смеси сигналов и помех, производимых трактом обработки этого аналога.

Указанный недостаток устранен в известном устройстве для обнаружения сигналов и определения направления на их источник, которое является наиболее близким заявленному техническому решению и выбрано в качестве прототипа (Патент №125719 Российская Федерация, МПК G01S 3/802. Устройство для обнаружения сигналов и определения направления на их источник / Долгих В.Н., Ушаков К.А.; заявитель и патентообладатель Федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Военный учебно-научный центр Военно-Морского Флота «Военно-Морская Академия имени Адмирала Флота Советского Союза Н.Г. Кузнецова». - №2012126687/07; заявл. 26.06.2012; опубл. 10,03,2013, Оф. бюл. Роспатента №7. - 2 с.: ил.)

Прототип содержит дискретную антенную решетку (ДАР), включающую N ненаправленных электроакустических преобразователей (ЭАП), которые могут перемещаться в пространстве под воздействием внешних сил на ДАР и ее ЭАП, М активно-пассивных ЭАП ДАР (ненаправленные акустические приемники с совмещенными ненаправленными акустическими излучателями, перемещающимися в пространстве под воздействием внешних сил на ДАР и ее ЭАП), канал передачи выходных процессов ЭАП ДАР (число каналов передачи информации равно I=N+М), блок вычисления относительных координат ЭАП ДАР, блок управления характеристиками направленности (ХН), формирователь ХН с временной задержкой сигналов (ФХН), пороговое устройство, вычислитель порога принятия решения, индикатор, блок управления активно-пассивными элементами ДАР. В состав ФХН входят цифровые сдвигающие устройства (линии временной задержки, общее количество линий задержек равно I=N+М), сумматор напряжений, квадратор суммы напряжений, интегратор (цифровой), запоминающее устройство, блок определения среднего значения отклика обнаружителя, вычитающее устройство.

Недостатком прототипа является то, что при большом числе обнаруживаемых сигналов, приходящих с различных пространственных направлений, или в случае малого сектора обзора пространства может уменьшаться вероятность первичного обнаружения или пропуск сигналов, создаваемых маломощными источниками волн.

На устранение указанного недостатка прототипа направлено новое техническое решение «Устройство для обнаружения сигналов и определения направления на их источник» (сокращенно обнаружитель), технической задачей которого является создание нового формирователя ХН для обнаружения сигналов и определения направления на их источник, позволяющего увеличить вероятность первичного обнаружения и уменьшить вероятность пропуска «слабых» сигналов.

Реализация поставленной задачи при малых отношениях сигнала к помехе на входе ДАР позволяет получить следующий суммарный технический результат:

1. Повысить вероятность первичного обнаружения сигналов.

2. Уменьшить вероятность пропуска «слабых» сигналов.

3. Увеличить пространственную разрешающую способность сигналов.

4. Сохранить эффективность обнаружения сигналов и определения направления на их источник при больших отношениях сигнала к помехе на входе ДАР (по сравнению с аналогами и прототипом).

Указанный технический результат достигается тем, что заявленное изобретение «Устройство для обнаружения сигналов и определения направления на их источник» содержит дискретную антенную решетку (ДАР), включающую N ненаправленных пассивных и М активно-пассивных элементов и соответствующих им I, равных N+M, каналов передачи выходных процессов N ненаправленных пассивных и М активно-пассивных элементов ДАР. Обнаружитель содержит блок управления характеристиками направленности, блок вычисления относительных координат элементов ДАР, а также формирователь характеристик направленности с временной задержкой сигналов, содержащий I цифровых сдвигающих устройств, сумматор напряжений, квадратор суммы напряжений, цифровой интегратор и вычитающее устройство. При этом соответствующие выходы I каналов передачи выходных процессов ЭАП ДАР параллельно подключены к I входам блока вычисления относительных координат элементов ДАР и к входам I цифровых сдвигающих устройств. Выходы соответствующих цифровых сдвигающих устройств подключены к соответствующим I входам сумматора напряжений, а выход сумматора напряжений через квадратор суммы напряжений подключен к входу интегратора, выход которого подключен к входу запоминающего устройства. В свою очередь первый выход запоминающего устройства соединен с первым входом блока определения среднего значения отклика обнаружителя, а второй выход - с первым входом вычитающего устройства, выход которого подключен к второму входу порогового устройства. Второй выход порогового устройства соединен с вторым входом блока определения среднего значения отклика обнаружителя. Устройство включает вычислитель порога принятия решения, индикатор, блок управления активно-пассивными элементами ДАР. Причем первый вход порогового устройства соединен с выходом вычислителя порога принятия решения, а первый выход порогового устройства подсоединен к первому входу индикатора, первый и второй выходы которого соединены со вторым входом блока управления характеристиками направленности и входом блока управления активно-пассивными элементами ДАР соответственно. В свою очередь выход блока управления активно-пассивными элементами ДАР параллельно подключен к соответствующему входу блока вычисления относительных координат элементов ДАР и к входам М каналов передачи выходных процессов активно-пассивных ЭАП ДАР. Выход блока вычисления относительных координат элементов ДАР соединен с первым входом блока управления характеристиками направленности, I выходов которого соединены с управляющими входами I цифровых сдвигающих устройств.

Принципиальным отличием заявленного устройства от прототипа является то, что формирователь характеристик направленности с временной задержкой сигналов дополнительно содержит микропроцессорное устройство. Достаточный объем оперативного запоминающего устройства микропроцессорного устройства и программное обеспечение его функционирования должны обеспечивать хранение текущего среднего значения пространственного отклика обнаружителя на помеху и базу данных средних значений пространственных откликов обнаружителя на помеху в различных условиях.

Далее первый выход микропроцессорного устройства подключен ко второму входу вычитающего устройства, а второй - к входу вычислителя порога принятия решения. Именно это позволяет получить отклик обнаружителя на сигнал с минимальным влиянием помехи.

Затем первый и второй входы микропроцессорного устройства соединены с выходом блока определения среднего значения отклика обнаружителя и вторым выходом порогового устройства соответственно.

Другим принципиальным отличием изобретения от прототипа является то, что обнаружитель дополнительно содержит пульт оператора для управления его работой в целом.

Пульт оператора включен в функциональную схему следующим образом: его второй выход соединен с третьим входом микропроцессорного устройства, при этом оператор при необходимости может задать исходные данные для выбора среднего значения пространственного отклика устройства на помеху.

Далее первый выход пульта оператора соединен со вторым входом индикатора, третий выход которого подключен к входу пульта оператора. Остальные выходы пульта оператора соединены с управляющими входами блока питания, каналов передачи данных выходных процессов ЭАП ДАР, блока управления характеристиками направленности и цифровыми сдвигающими устройствами.

Именно наличие этих отличительных признаков позволяет получить заявленный технический результат.

Микропроцессорное устройство имеет следующие возможности:

- запоминать среднее значение отклика обнаружителя на помеху, полученное в предыдущем цикле обзора пространства [если сигнал (сигналы, приходящие с разных пространственных направлений, далее по тексту сигналы) в этом цикле не обнаружены] и подачи его значения на вход вычитающего устройства при завершении последующего цикла или нескольких последующих циклов обзора пространства;

- по исходным данным, задаваемым оператором обнаружителя через пульт оператора, выбрать из базы данных микропроцессорного устройства среднее значение отклика обнаружителя на помеху, соответствующее изменившимся статистическим параметрам помехи и подачи его на вход вычитающего устройства.

Пульт оператора имеет следующие возможности:

- включения и выключения обнаружителя;

- задания сектора обзора пространства;

- выбор объема усредняемой выборки (времени интегрирования процессов при обработке);

- управления режимами работы индикатора;

- задания исходных данных в микропроцессорное устройство;

- исключения из анализа неисправных каналов ДАР и соответствующих сдвигающих устройств в ФХН;

- передачи результатов обнаружения сигналов и определения направления их прихода во взаимодействующие с обнаружителем устройства и оборудование;

- управления режимами работы активно-пассивных ЭАП;

В заявленном устройстве - обнаружителе такое взаимное расположение вышеперечисленных конструктивных элементов необходимо для достижения следующих технических эффектов:

1. Повысить вероятность первичного обнаружения сигналов.

2. Уменьшить вероятность пропуска «слабых» сигналов.

3. Увеличить пространственную разрешающую способность сигналов.

При этом повышается эффективность пеленгования, пространственного разрешения и обнаружения сигналов при малых отношениях сигнала к помехе на входе ДАР и сохраняются основные положительные качества аналогов и прототипа при любых отношениях сигнала к помехе на входе ДАР:

- измерение с заданной погрешностью относительных координат всех акустических приемников, входящих в состав антенной решетки;

- исключение помех приему полезных сигналов при работе активно-пассивных преобразователей в режиме излучения измерительных посылок;

- регулирование величин компенсационных временных задержек сигнала в каждом канале на выходе ДАР в зависимости от взаимного пространственного расположения электроакустических преобразователей и заданного направления обзора пространства;

- автоматическое или автоматизированное (при участии оператора) принятие решения об обнаружении сигналов;

- определение направления на источник сигналов.

Нелинейные операции в тракте обработки заявленного обнаружителя проводятся при возведении в квадрат выходного процесса сумматора напряжений и при определении среднего значения отклика в блоке определения среднего значения отклика обнаружителя, где выполняется операция деления суммы всех значений отклика в заданном секторе обзора пространства на их число.

Сущность изобретения поясняется чертежом.

Фиг.1. Устройство для обнаружения сигналов и определения направления на их источник. Функциональная схема.

В состав устройства входят:

1. Пассивный элемент дискретной антенной решетки (ДАР) (перемещающийся в пространстве под воздействием внешних сил на ДАР и ее ЭАП, ненаправленный акустический приемник, общее количество пассивных элементов в составе ДАР равно N).

2. Активно-пассивный элемент ДАР (перемещающийся в пространстве под воздействием внешних сил на ДАР и ее ЭАП, ненаправленный акустический приемник с совмещенным ненаправленным акустическим излучателем, общее количество активно-пассивных элементов в составе ДАР равно М).

3. Канал передачи выходных процессов электроакустических преобразователей (ЭАП) ДАР (число каналов передачи информации равно I=N+M).

4. Блок вычисления относительных координат элементов ДАР.

5. Блок управления характеристиками направленности (ХН).

6. Формирователь ХН с временной задержкой сигналов (ФХН).

7. Цифровое сдвигающее устройство (линия временной задержки, общее количество линий задержек равно I=N+М).

8. Сумматор напряжений.

9. Квадратор суммы напряжений.

10. Интегратор (цифровой).

11. Запоминающее устройство.

12. Блок определения среднего значения отклика обнаружителя.

13. Микропроцессорное устройство.

14. Вычитающее устройство.

15. Пороговое устройство.

16. Вычислитель порога принятия решения.

17. Индикатор.

18. Блок управления активно-пассивными элементами ДАР.

19. Пульт оператора.

Заявленное устройство содержит дискретную антенную решетку, состоящую из N пассивных элементов ДАР (1) и М активно-пассивных элементов ДАР (2), размещенных произвольным образом в заданном объеме пространства с возможностью изменения их координат в пространстве в системе координат ДАР под воздействием внешних сил, включая свободный дрейф. Соответствующие выходы элементов ДАР соединены с соответствующими входами I=N+М каналов передачи выходных процессов ЭАП ДАР (3). При этом N - каналы передачи информации, М - излучающие тракты. Выходы этих каналов параллельно подключены к I=N+М входам блока вычисления относительных координат элементов ДАР (4) и входам I=N+М цифровых сдвигающих устройств (7) (цифровых линий временной задержки), выходы которых подключены к I входам сумматора напряжений (8). Выход сумматора напряжений (8) через квадратор суммы напряжений (9) подключен к входу интегратора (10). Выход интегратора (10) подсоединен к входу запоминающего устройства (11). Первый выход запоминающего устройства (11) подключен к первому входу блока определения среднего значения отклика обнаружителя (12), а второй - к первому входу вычитающего устройства (14). Выход блока определения среднего значения отклика обнаружителя (12) подключен к первому входу микропроцессорного устройства (13). Выход вычитающего устройства (14) подключен ко второму входу порогового устройства (15). Первый вход порогового устройства (15) соединен с выходом вычислителя порога принятия решения (16) об обнаружении сигнала или о наличии во входном процессе только помехи. Второй выход порогового устройства (15) подсоединен параллельно к второму входу микропроцессорного устройства (13) и второму входу блока определения среднего значения отклика обнаружителя (12), а первый выход порогового устройства (15) подсоединен к первому входу индикатора (17). Первый и второй выходы индикатора (17) подключены к второму входу блока управления ХН (5) и входу блока управления активно-пассивными элементами ДАР (18) соответственно. Выход блока управления активно-пассивными элементами ДАР (18) параллельно подсоединен к соответствующему входу блока вычисления относительных координат элементов ДАР (4) и к входам М каналов передачи выходных процессов активно-пассивных ЭАП (3) ДАР. Выход блока вычисления относительных координат элементов ДАР (4) соединен с первым входом блока управления ХН (5), I выходов которого соединены с управляющими входами I цифровых сдвигающих устройств (7) (линий временной задержки). Соответствующие выходы М каналов передачи выходных процессов активно-пассивных ЭАП ДАР (3) подключены к соответствующим входам М активно-пассивных ЭАП ДАР (2). Первый выход пульта оператора (19) подсоединен ко второму входу индикатора (17), третий выход которого подключен к входу пульта оператора (19), в свою очередь третий вход микропроцессорного устройства (13) подключен ко второму выходу пульта оператора (19). Остальные выходы пульта оператора (19) соединены с управляющими входами блока питания (не указанного на чертеже), каналов передачи данных, блока управления характеристиками направленности и цифровыми сдвигающими устройствами, взаимодействующими с обнаружителем устройствами для управления работой обнаружителя.

Устройство работает следующим образом.

Включение и выключение обнаружителя осуществляется с пульта оператора (19) от блока питания, не указанного на чертеже. Оператор с помощью пульта может задать объем усредняемой выборки входных процессов обнаружителя, задать сектор обзора пространства, режим работы обнаружителя, управления режимами работы активно-пассивных ЭАП; режимами работы индикатора; задать исходные данные в микропроцессорное устройство; исключить из анализа неисправные каналы ДАР и соответствующие сдвигающие устройства в ФХН; передать результаты обнаружения сигналов и определения направления их прихода во взаимодействующие с обнаружителем устройства и оборудование.

N пассивных элементов ДАР (1) с заданными максимальными размерами ДАР, размещаются в заданном пространстве любым, известным в морской практике способом. М активно-пассивных элементов ДАР (2) устанавливаются в два (для плоских ДАР, координаты элементов которой определяются двумя координатами X, Y) или в три (для объемных ДАР, координаты элементов которой определяются тремя координатами X, Y, Z, ограничиваемые размерами ДАР) угла разностороннего треугольника с максимально возможными расстояниями между ними. Предусмотрено два режима работы устройства: «Измерение координат элементов ДАР» и «Обзор». Режимы выполняются последовательно в автоматическом режиме (исключая случай задания режима работы оператором), начиная с «Измерение координат элементов ДАР».

В первом режиме «Измерение координат элементов ДАР» выполняется цикл измерения координат ЭАП ДАР относительно центра ДАР. Для этого по команде начала работы обнаружителя или при завершении обзора исследуемого пространства, формируемой в индикаторе (17), блок управления активно-пассивными элементами ДАР (18) через М каналов передачи информации (3), включающих кроме усилителей, полосовых фильтров, АЦП еще излучающие тракты, последовательно подает команды на излучение измерительных гидроакустических сигналов каждым активно-пассивным элементом ДАР (2). Поступающая по каналам передачи выходных процессов ЭАП ДАР (3) информация от N пассивных элементов ДАР (1) и от М активно-пассивных элементов ДАР (2), работающих в пассивном режиме, автоматически обрабатывается в блоке вычисления относительных координат элементов ДАР (4). Для этого в блоке вычисления относительных координат элементов ДАР (4) корреляционным способом последовательно измеряют время распространения измерительных сигналов от активно-пассивных элементов ДАР (2), работающих в режиме излучения, до всех остальных элементов ДАР, работающих в пассивном режиме, и рассчитывают координаты элементов путем решения уравнений окружности (для плоских ДАР) или сферических поверхностей (для объемных ДАР). В блоке управления ХН (5) измеренные относительные координаты с учетом пространственного направления обзора пространства преобразуются в число сдвигов отсчетов выборок выходных процессов каналов передачи выходных процессов ЭАП ДАР (3) относительно друг друга.

В режиме «Обзор» гидроакустические процессы, принятые пассивными элементами ДАР (1) и активно-пассивными элементами ДАР (2), работающими в пассивном режиме, по соответствующим каналам передачи выходных процессов ЭАП ДАР (3), которые выполняют предварительное усиление, фильтрацию выходных процессов ЭАП и их преобразование в цифровую форму, передаются на входы I цифровых сдвигающих устройств (7) (линий временной задержки) формирователя характеристики направленности с временной задержкой сигналов (6). В цифровых сдвигающих устройствах (7) устанавливаются величины сдвига оцифрованных выходных процессов каналов передачи информации, вычисленные блоком управления ХН (5), обеспечивающие настройку устройства на заданное пространственное направление с учетом относительных координат соответствующих элементов ДАР (1, 2). Оцифрованные значения процессов с выходов I цифровых сдвигающих устройств (7) поступают на соответствующие входы сумматора напряжений (8). С выхода сумматора напряжений (8) значение мгновенной суммы I процессов поступает на квадратор суммы напряжений (9), и с его выхода значение суммарного напряжения поступает на цифровой интегратор (10). Выход цифрового интегратора (10) соединен с входом запоминающего устройства (11), в котором запоминаются значения откликов обнаружителя для всех пространственных углов обзора пространства. После завершения обзора пространства соответствующие выходные сигналы запоминающего устройства подаются на первый вход блока определения среднего значения пространственного отклика обнаружителя (12). Если сигнал не обнаружен, то с выхода блока (12) значение среднего отклика подается на первый вход микропроцессорного устройства (13), где оно запоминается. С первого выхода микропроцессорного устройства(13) оно подается на второй вход вычитающего устройства (14). Если на последующем цикле или нескольких последующих циклах обзора пространства сигнал обнаружен, то со второго выхода микропроцессорного устройства (13) на второй вход вычитающего устройства (14) поступает ранее запомненное среднее значение пространственного отклика обнаружителя на помеху. Если в процессе обнаружения сигналов изменяются статистические параметры помехи, о чем оператор может судить по результатам, отображаемым на экране индикатора (17), то оператор через пульт оператора (19) задает исходные данные в микропроцессорное устройство (13) для выбора среднего значения пространственного отклика обнаружителя, соответствующего изменившейся помеховой обстановке. В качестве исходных данных могут использоваться скорость носителя (если обнаружитель расположен на борту носителя), координаты района, волнение моря, время суток и т.д. База данных средних значений отклика обнаружителя на помеху может формироваться в процессе испытаний и эксплуатации обнаружителя. Для этого оператор через пульт оператора (19) задает данные по скорости носителя (если обнаружитель расположен на его борту), волнению моря, координатам района расположения обнаружителя, времени и т.д. в микропроцессорное устройство (13) и результат оценки среднего значения пространственного отклика обнаружителя заносится в базу данных микропроцессорного устройства. Если при включении обнаружителя сигнал или сигналы, приходящие с разных пространственных направлений, обнаруживаются, начиная с первого цикла обзора пространства, то оператор через пульт оператора (19) задает исходные данные для выбора из базы данных микропроцессорного устройства соответствующей величины среднего отклика обнаружителя на помеху. Если после нескольких циклов обзора пространства, в течение которых сигнал или сигналы обнаруживались, сигнал (сигналы) не обнаруживаются, то в микропроцессорном устройстве вновь осуществляется запись среднего отклика обнаружителя на помеху. Далее алгоритм функционирования микропроцессорного устройства повторяется. Управление алгоритмами усреднения и работы микропроцессорного устройства (13) осуществляется по команде порогового устройства (15) и при необходимости управление алгоритмами работы микропроцессорного устройства (13) осуществляет оператор через пульт оператора (19). На второй вход вычитающего устройства (14) поступает результат определения среднего значения отклика обнаружителя по области обзора пространства с выхода блока (13). Разность между значениями откликов обнаружителя и средним значением его отклика на помеху поступает на соответствующие входы порогового устройства (15). Среднее значение отклика обнаружителя на помеху с соответствующего выхода микропроцессорного устройства поступает на соответствующий вход вычислителя порога принятия решения об обнаружении сигнала (16). В пороговом устройстве (15) осуществляется сравнение выходных значений вычитающего устройства (14) с пороговым значением, выработанным в вычислителе порога принятия решения об обнаружении сигнала (16). Если выходные значения вычитающего устройства (14) больше либо равны порогу принятия решения, то на вход блока определения среднего значения отклика обнаружителя (12) и микропроцессорного устройства (13) подается команда о выборе алгоритма их функционирования, а выходной процесс порогового устройства (15) подается на вход индикатора (17). С соответствующих выходов индикатора (17) сигналы о завершении цикла обзора пространства (завершения цикла обработки процессов в обнаружителе) поступают на соответствующие входы блока управления ХН (5) и блока управления активно-пассивными элементами ДАР (18). Устройство работает в режиме «Обзор» до истечения интервала времени, в течение которого осуществляется обзор пространства в заданном секторе пространственных углов и обработки входных процессов обнаружителя. После завершения цикла обзора пространства или числа циклов обзора пространства заданного оператором через пульт оператора (19) со второго выхода индикатора (17) на вход блока управления активно-пассивными элементами ДАР (18) поступает команда на включение режима работы «Измерение координат элементов ДАР в системе координат ДАР».

Технический результат изобретения заключается в создании нового устройства для обнаружения сигналов и определения направления на их источник (источники) с числом нелинейных операций в тракте обработки, равным 2. В этом устройстве отклик обнаружителя формируется без влияния на него среднего значения пространственного отклика обнаружителя на помеху и учтена возможность перемещения в пространстве элементов дискретной антенной решетки под воздействием внешних сил. Заявленное устройство позволяет производить обнаружение и определение направления на источник (источники) сигналов при больших отношениях сигнала к помехе с эффективностью обнаружения и определения направления на их источник не хуже, чем эффективность аналогов или прототипа. При малых отношениях сигнала к помехе на входе обнаружителя его эффективность больше, чем эффективность аналогов и прототипа.

Заявленное устройство промышленно применимо, так как при его изготовлении могут быть использованы широко распространенные устройства и компоненты, такие как приемники акустических сигналов, аналоговые усилители и фильтры, аналого-цифровые преобразователи, цифровые устройства памяти с произвольным доступом, цифровые процессоры обработки процессов и микропроцессоры, выпускаемые серийно отечественной промышленностью. Кроме того, оно может быть использовано при модернизации многоканальных обнаружителей сигналов, в тракте обработки которых используют квадратор и интегратор.

Устройство для обнаружения сигналов и определения направления на их источник, содержащее дискретную антенную решетку (ДАР), включающую N ненаправленных пассивных и М активно-пассивных элементов и соответствующих им I, равных N+M, каналов передачи выходных процессов N ненаправленных пассивных и М активно-пассивных элементов ДАР, блок управления характеристиками направленности, блок вычисления относительных координат элементов ДАР, а также формирователь характеристик направленности с временной задержкой сигналов, содержащий I цифровых сдвигающих устройств, сумматор напряжений, квадратор суммы напряжений, цифровой интегратор и вычитающее устройство, при этом соответствующие выходы I каналов передачи выходных процессов ЭАП ДАР параллельно подключены к I входам блока вычисления относительных координат элементов ДАР и к входам I цифровых сдвигающих устройств, выходы соответствующих цифровых сдвигающих устройств подключены к соответствующим I входам сумматора напряжений, а выход сумматора напряжений через квадратор суммы напряжений подключен к входу интегратора, выход которого подключен к входу запоминающего устройства, в свою очередь первый выход запоминающего устройства соединен с первым входом блока определения среднего значения отклика обнаружителя, а второй выход - с первым входом вычитающего устройства, выход которого подключен к второму входу порогового устройства, а второй выход порогового устройства соединен с вторым входом блока определения среднего значения отклика обнаружителя; кроме того, устройство включает вычислитель порога принятия решения, индикатор, блок управления активно-пассивными элементами ДАР, причем первый вход порогового устройства соединен с выходом вычислителя порога принятия решения, а первый выход порогового устройства подсоединен к первому входу индикатора, первый и второй выходы которого соединены со вторым входом блока управления характеристиками направленности и входом блока управления активно-пассивными элементами ДАР соответственно, в свою очередь выход блока управления активно-пассивными элементами ДАР параллельно подключен к соответствующему входу блока вычисления относительных координат элементов ДАР и к входам М каналов передачи выходных процессов активно-пассивных ЭАП ДАР, выход блока вычисления относительных координат элементов ДАР соединен с первым входом блока управления характеристиками направленности, I выходов которого соединены с управляющими входами I цифровых сдвигающих устройств, отличающееся тем, что формирователь характеристик направленности с временной задержкой сигналов дополнительно содержит микропроцессорное устройство, первый выход которого подключен ко второму входу вычитающего устройства, а второй - к входу вычислителя порога принятия решения, первый и второй входы микропроцессорного устройства соединены с выходом блока определения среднего значения отклика обнаружителя и вторым выходом порогового устройства соответственно, кроме того, обнаружитель, для управления его работой, дополнительно содержит пульт оператора, в котором второй выход соединен с третьим входом микропроцессорного устройства, первый выход пульта оператора соединен со вторым входом индикатора, третий выход которого подключен к входу пульта оператора, а остальные выходы пульта оператора соединены с управляющими входами блока питания, каналов передачи данных выходных процессов ЭАП ДАР, блока управления характеристиками направленности и цифровыми сдвигающими устройствами.



 

Похожие патенты:

Использование: в радиолокации, радиосвязи и радиоастрономии. Сущность: корреляционный обнаружитель сигналов содержит выполненную определенным образом дискретную антенную решетку (ДАР), включающую N ненаправленных пассивных и М активно-пассивных электроакустических преобразователей, соответствующие им I каналы передачи информации, блок управления характеристикой направленности, блок вычисления относительных координат элементов ДАР, пороговое устройство, вычислитель порога принятия решения, индикатор, блок управления активно-пассивными элементами ДАР, а также корреляционный формирователь характеристик направленности с временной задержкой сигналов.

Изобретение относится к водолазной технике, а именно к аппаратуре звукоподводной связи и пеленгования, используемой водолазами. Пеленгатор водолаза, совмещенный со станцией звукоподводной связи, состоит из генератора импульсов и двух идентичных приемных каналов импульсов, каждый из которых имеет свою антенну, установленную слева или справа от водолаза.

Изобретение относится к снаряжению водолаза, может быть использовано в составе средств связи и управления при выполнении подводно-технических работ, в военной сфере, при аварийных ситуациях.

Изобретение относится к гидроакустике, а именно к устройствам обнаружения гидроакустических сигналов, определения пространственного направления их прихода в точку наблюдения на фоне интенсивных изотропных и анизотропных акустических помех природного и техногенного происхождения.
Устройство (100) для разрешения неоднозначности из оценки (105) DOA ( φ ^ amb) содержит анализатор (110) оценки DOA для анализирования оценки (105) DOA ( φ ^ amb) для получения множества (115) неоднозначных параметров анализа ( φ ˜ I... φ ˜ N; f( φ ˜ I)...f( φ ˜ N); fenh,I( φ ^ amb)...fenh,N( φ ^ amb); gP( φ ˜ I)...gp( φ ˜ N); D( φ ˜ I)...D( φ ˜ N)) посредством использования информации (101) смещения, причем информация (101) смещения представляет отношение ( φ ^ ↔φ) между смещенной ( φ ^ ) и несмещенной оценкой DOA (φ), и блок (120) разрешения неоднозначности для разрешения неоднозначности в множестве (115) неоднозначных параметров анализа ( φ ˜ I... φ ˜ N; f( φ ˜ I)...f( φ ˜ N); fenh,I( φ ^ amb)...fenh,N( φ ^ amb); gP( φ ˜ I)...gp( φ ˜ N); D( φ ˜ I)...D( φ ˜ N)) для получения однозначного разрешенного параметра ( φ ˜ res; fres, 125). 3 н. и 12 з.п. ф-лы, 22 ил.
Наверх