Способ и устройство акустического обнаружения и распознавания летательных аппаратов

Изобретение относится к метрологии, в частности к средствам акустического обнаружения и идентификации летательных аппаратов. Устройство содержит многоканальный приемник звука, содержащий микрофоны, усилители, АЦП, датчик скорости ветра, цифровой обнаружитель, выполненный на перепрограммируемых логических микросхемах, устройство распознавания, индикатор, радиомодем. Цифровой обнаружитель содержит блок цифровых фильтров, блок расчета нижней границы частоты, блок расчета дисперсии атмосферных шумов, цифровой коррелятор, блок сравнения, блок расчета адаптивного порога обнаружения. При этом определение пеленга на цель осуществляется по временному сдвигу максимума взаимной корреляционной функции, а распознавание обнаруженного ЛА осуществляется путем сравнения спектра акустического излучения ЛА с библиотекой спектров типовых летательных аппаратов. Дополнительной информацией для распознавания является скорость цели и уровень ее акустического излучения. Технический результат - повышение точности обнаружения. 2 н.п. ф-лы, 8 ил.

 

Область техники

Изобретение относится к акустическим пеленгационным системам и может быть использовано для обнаружения и распознавания летательных аппаратов (ЛА), движущихся в приземных слоях атмосферы с дозвуковой скоростью.

Уровень техники. Известны способы и устройства акустического обнаружения и распознавания летательных аппаратов [1…11], заключающийся в приеме акустического излучения от летательных аппаратов (ЛА), сравнении амплитуды принятого сигнала от ЛА с уровнем фона (шумов атмосферы и акустического приемника), отборе сигналов, превышающих уровень фона, преобразовании амплитудно-временных характеристик отобранных сигналов в спектральные сигналы методом Фурье-преобразования, сравнения полученного спектра с библиотекой спектров ЛА и принятие решения об обнаружении ЛА конкретного типа.

Наиболее близким по назначению и технической сущности к заявленному изобретению относится способ и устройство акустического обнаружения и распознавания летательных аппаратов [2].

Согласно [2] способ акустического обнаружения и распознавания летательных аппаратов заключается в многоканальном приеме акустического излучения от летательных аппаратов (ЛА), низкочастотной фильтрации принятых сигналов каждого канала в диапазоне акустического спектра излучений требуемых типов ЛА, совместной корреляционной обработке (сложении совпадающих по амплитудно-временным характеристикам) отфильтрованных сигналов для формирования взаимной корреляционной функции (ВКФ), сравнении максимального значения «Zмах» амплитуды ВКФ с порогом «Zпор» (уровнем шумового фона) для обнаружения ЛА с заданной вероятностью, отборе сигналов ВКФ, превышающих пороговый уровень фона, преобразовании амплитудно-временных характеристик отобранных сигналов в спектральные сигналы методом Фурье-преобразования, сравнении полученного спектра с библиотекой спектров ЛА и принятии решения об обнаружении ЛА конкретного типа.

При этом значение порога Zпор обнаружения ЛА выбрано фиксированным исходя из среднего значения уровня атмосферных шумов в районе расположения акустических приемников.

Устройство акустического обнаружения и распознавания летательных аппаратов, реализующее известный способ [2], содержит акустическую антенную решетку из микрофонов, соединенных через канальные усилители и аналоговые низкочастотные фильтры с аналого-цифровым преобразователем (АЦП). Выход АЦП через цифровое устройство корреляционной обработки сигналов, цифровое пороговое устройство и цифровое устройство распознавания ЛА по виду его спектра соединен с индикаторным устройством и радиомодемом для связи с внешним потребителем акустической пеленгационной информации.

Недостатком данного способа и устройства акустического обнаружения и распознавания ЛА является низкая достоверность акустического обнаружения, связанная с высоким уровнем и нестабильностью внешних шумов по сравнению с полезным сигналом.

Это связано с тем, что шумовой фон атмосферы в акустическом диапазоне длин волн может значительно превышать мощность полезного сигнала от ЛА, а его абсолютный уровень отличается высокой временной нестабильностью.

При этом обнаружение ЛА, реализованное в известном способе и устройстве, основанное на использовании регистрации превышения уровня ВКФ фиксированного порога обнаружения не позволяет обеспечить достаточную достоверность обнаружения ЛА на реальном быстроменяющемся шумовом фоне атмосферы.

Задачей изобретения является повышение достоверности акустического обнаружения ЛА, а техническим результатом, обеспечивающим решение этой задачи - снижение уровня ложных тревог, вызванных атмосферными шумами.

Изобретение стало возможным благодаря экспериментальным исследованиям авторов по исследованиям факторов, влияющих на спектр атмосферных шумов и выделении на их фоне спектров полезных сигналов, характерных для ЛА. При этом выявлено, что основным источником мощных акустически помех для акустических пеленгаторов является ветер. В данном изобретении учет этого фактора позволил существенно улучшить характеристики акустических пеленгаторов и способов их использования.

Сущность изобретения

Для достижения заявленного технического результата и решения поставленной задачи способ акустического обнаружения и распознавания летательных аппаратов, включающий многоканальный прием акустического излучения от летательных аппаратов (ЛА), фильтрацию принятых сигналов каждого канала в диапазоне акустического спектра излучений ЛА, корреляционную обработку отфильтрованных сигналов и формирование взаимной корреляционной функции (ВКФ), сравнение максимального значения амплитуды ВКФ с порогом обнаружения ЛА, отбор сигналов ВКФ, превысивших порог обнаружения, определение пеленга на цель по временному сдвигу максимума ВКФ, преобразование амплитудно-временных характеристик отобранных сигналов в спектральные сигналы методом Фурье-преобразования, сравнение полученного спектра с библиотекой спектров ЛА и принятие решения об обнаружении ЛА конкретного типа.

Согласно изобретению, в данном способе дополнительно измеряют скорость ветра, определяют на основе измеренной скорости реальное значение дисперсии атмосферных шумов, на основе реального значения дисперсии рассчитывают и вводят поправку в численное значение нижней частоты фильтрации акустических сигналов и - в численное значение порога обнаружения ЛА.

Устройство акустического обнаружения и распознавания летательных аппаратов, реализующее предложенный способ, содержит акустическую антенную решетку из микрофонов, соединенных через канальные усилители с блоком аналого-цифровых преобразователей (АЦП), выходы которых через цифровое устройство корреляционной обработки сигналов, цифровое пороговое устройство и цифровое устройство спектрального распознавания ЛА соединены с индикаторным устройством и радиомодемом для связи с внешним потребителем акустической пеленгационной информации.

Согласно изобретению устройство дополнительно содержит блок цифровых фильтров высоких частот (ФВЧ) с управляемой полосой пропускания, блок расчета нижней границы полосы пропускания ФВЧ, блок расчета дисперсии атмосферных шумов, зависящих от скорости ветра, блок расчета адаптивного значения порога обнаружения ЛА и датчик ветра, соединенный через блок расчета дисперсии атмосферных шумов, блок расчета нижней границы полосы пропускания цифрового фильтра высоких частот с цифровыми фильтрами высоких частот и через блок расчета адаптивного значения порога обнаружения ЛА - со вторым входом порогового устройства, первый вход которого через цифровое устройство корреляционной обработки сигналов и блок цифровых ФВЧ соединен с соответствующими канальными АЦП.

Введение указанных отличий в способ и устройство акустического обнаружения и распознавания ЛА позволяет блокировать прием мощных низкочастотных шумов атмосферы, вызванных ветром, путем соответствующего сужения полосы пропускания цифровых фильтров.

Это позволяет увеличить амплитуду ВКФ на фоне шумов при корреляционной обработке сигналов. В результате увеличивается достоверность обнаружения ЛА на фоне уменьшенных атмосферных шумов и снижается вероятность ложных тревог в пороговом устройстве.

Применение при этом в пороговом устройстве адаптивного порога обнаружения ЛА, зависящего от скорости ветра, дополнительно позволяет уменьшить ложные срабатывания порогового устройства за счет увеличенной разности значений сигналов на входах порогового устройства.

Следствием указанных технических преимуществ является достижение заявленного технического результата и решение поставленной задачи, заключающихся в снижении уровня ложных тревог, вызванных атмосферными шумами, и в увеличении достоверности акустического обнаружения ЛА на фоне мощных атмосферных помех.

Ссылка на чертежи. На фиг. 1 представлен алгоритм акустического обнаружения и распознавания летательных аппаратов на основе измерений скорости ветра V, на фиг. 2 - функциональная схема устройства, реализующая предлагаемый способ акустического обнаружения и распознавания летательных аппаратов, на фиг. 3 - функциональная схема двухканального обнаружителя акустических сигналов, на фиг. 4 - зависимость дисперсии акустического фона от скорости ветра V в табличном и графическом изображении, на фиг. 5 - спектр акустического фона при скорости ветра: а) 7 м/с; б) 5 м/с, на фиг. 6 - спектры акустического излучения ЛА различных типов: а) легкомоторный самолет; б) беспилотный ЛА, в) вертолет; г) ЛА с реактивным двигателем, на фиг. 7 - принцип спектрального подавления мощных акустических шумов, зависящих от скорости ветра V, на фиг. 8 - рисунок, поясняющий эффективность подавления шумов ветра со скоростью V=9.2 м/с (адаптивный порог фильтрации fгр=30 Гц).

Раскрытие сущности изобретения

Способ акустического обнаружения и распознавания летательных аппаратов включает многоканальный прием полезных сигналов - акустического излучения (фиг. 6) от летательных аппаратов (ЛА) на фоне (фиг. 5) акустических атмосферных шумов и собственных шумов акустических приемников в диапазоне частот до 10 кГц. Одновременно с приемом полезных сигналов измеряют мгновенную скорость ветра V. На основе измеренной мгновенной скорости V из известной зависимости (фиг. 4) определяют дисперсию D атмосферных шумов, где, где σξ - среднеквадратическое отклонение акустического шума. Нижнюю граничную частоту fгр цифровой фильтрации принятого сигнала определяют из условия обеспечения требуемого отношения сигнал/шум на входе цифрового коррелятора. Повышение отношения сигнал/шум при фильтрации обусловлено разницей ширины спектра фона (до 300 Гц) и сигналов от ЛА (5-10 кГц). При этом дисперсия акустического шума уменьшается до значения , где - среднеквадратическое отклонение акустического шума после фильтрации. После формирования сигнала ВКФ определяют максимальное значение его амплитуды Zmax и сравнивают его с пороговым значением Zпор. Численное значение Zпор зависит от уровня акустических шумов после фильтрации (D*) и заданной вероятности а ложной тревоги по обнаружению ЛА.

При превышении значения полезного сигнала Zmax≥Zпор принимается решение об обнаружении ЛА. Определение пеленга на цель осуществляется по временному сдвигу максимума ВКФ. Распознавание обнаруженного ЛА осуществляется путем сравнения спектра акустического излучения ЛА с библиотекой спектров типовых летательных аппаратов (фиг. 6). При этом дополнительной информацией для распознавания может быть скорость цели и уровень ее акустического излучения.

Устройство акустического обнаружения и распознавания летательных аппаратов (ЛА), реализующее предложенный способ, содержит многоканальный акустический приемник 1 излучений (сигналов) ЛА продольных волн звукового диапазона и датчик 2 скорости ветра, например типа «ДСВ 1.13», соединенные через цифровой обнаружитель 3 и через устройство 4 распознавания с индикаторным устройством 5 и радиомодемом 6 передачи пеленгационных данных. Многоканальный приемник 1 содержит не менее двух акустических приемных каналов, включающих последовательно соединенные микрофоны 1.1, усилители 1.2 и аналого-цифровые преобразователи (АЦП) 1.3. Сигнальные выходы АЦП 1.3 соединены с соответствующими сигнальными входами цифрового обнаружителя 3. Цифровой обнаружитель 3 выполнен на перепрограммируемых логических интегральных схемах (ПЛИС) и содержит блок цифровых фильтров 3.1 высоких частот (ФВЧ) с управляемой нижней границей fгр их полосы пропускания. Сигнальные входы ФВЧ 3.1 соединены с выходами соответствующих АЦП 1.3 приемника 1. Управляющие входы всех ФВЧ 3.1 соединены через блок 3.2 расчета нижней границы частоты fгр пропускания и через блок 3.3 расчета дисперсии атмосферных шумов с выходом датчика 2 скорости ветра. Сигнальные выходы фильтров 3.1 соединены с входами цифрового устройства корреляционной обработки сигналов (цифрового коррелятора) 3.4. Выход коррелятора 3.4 соединен с первым входом порогового устройства 3.5, второй вход которого через блок 3.6 расчета адаптивного порога обнаружения соединен со вторым выходом блока 3.2 расчета нижней границы частоты fгр полос пропускания фильтров 3.1. Выход порогового устройства 3.5 по сигналам взаимной корреляционной функции (ВКФ) коррелятора 3.4, превышающим пороговое значение, соединен с входом устройства 4 распознавания типа ЛА. Устройство, 4 как и в [2], содержит последовательно соединенные Фурье преобразователь сигналов ВКФ в спектральный сигнал и блок сравнения спектра сигнала ВКФ с библиотекой спектров типов ЛА соответствующего блока памяти (на фигурах не показано). Выход устройства 4 распознавания соединен с индикаторным устройством 5 и радиомодемом 6 передачи пеленгационных данных на станцию вторичной обработки результатов пеленга.

Устройство акустического обнаружения и распознавания летательных аппаратов (ЛА) по предложенному способу работает следующим образом.

На входы микрофонов 1.1 приемника 1 поступают акустические сигналы вида:

y(t)=Ax(t)+ξ(t),

где x(t) - акустический сигнал от ЛА;

ξ(t) - аддитивный акустический фон;

А - параметр, определяющий наличие или отсутствие ЛА в зоне обзора (А=1 - ЛА есть, А=0 - ЛА нет).

Принятые аналоговые сигналы y усиливаются усилителями 1.2 и далее в АЦП 1.3 преобразуются в цифровую форму:

,

где xi - значение сигнала от ЛА в i-м отсчете входного сигнала;

ξi - значение аддитивного фона в i-м отсчете входного сигнала;

ηi - значение собственного шума приемного устройства в i-м отсчете входного сигнала;

А - параметр, определяющий наличие или отсутствие ЛА в зоне обзора (А=1 - ЛА есть, А=0 - ЛА нет);

n - размер обрабатываемой реализации принятого сигнала.

После оцифровки усиленные сигналы передаются на соответствующие фильтры 3.1 высоких частот (ФВЧ) цифрового обнаружителя 3. Одновременно на обнаружитель 3 с датчика 2 скорости ветра в цифровой форме выдаются текущие данные о скорости «V» ветра, характеризующие преимущественную мощность фона (акустических шумов атмосферы). При этом по известной экспериментальной зависимости (фиг. 4) в блоке 3.3 производится расчет дисперсии атмосферных шумов, на фоне которых необходимо обнаружить сигнал от ЛА. Поскольку спектр полезный сигнал от ЛА значительно шире спектра акустического шума, а основная энергия фона сосредоточена в диапазоне до 300 Гц и зависит от скорости ветра «V», то появляется возможность блокировать мощные спектральные составляющие атмосферных шумов в обнаружителе 3 без существенных спектральных потерь полезного сигнала ЛА путем установки нижней частотной границы «fгр» ФВЧ 3.1. Численное значение величины fгр определяется в блоке 3.2 из условия обеспечения требуемого отношения сигнал/шум на входе цифрового коррелятора 3.4. Текущее значение fгр с блока 3.2 передается на все ФВЧ 3.1 одновременно для корректировки их полосы (АЧХкор) пропускания полезного сигнала на фоне помех в каждом приемном канале с увеличенным соотношением сигнал/шум. Далее отфильтрованные цифровые отсчеты аддитивных смесей сигнала и помехи со всех ФНЧ 3.1 поступают на входы коррелятора 3.4. В корреляторе 3.4 в процессе сканирования относительной взаимной задержкой τ сигналов производится расчет взаимной корреляционной функции (ВКФ) с максимумом. Максимальное значение ВКФ Z=Zmax подается далее на первый вход порогового устройства 3.5, на второй вход которого с блока 3.6 подается адаптивное значение порога величиной Zпор. Текущее значение Zпор зависит от уровня акустических шумов после фильтрации (дисперсии D* и заданной вероятности α ложной тревоги по обнаружению ЛА и рассчитывается в блоке 3.6. При этом численное значение дисперсии , где - среднеквадратическое отклонение амплитуды шума после фильтрации, находится в блоке 3.6.1 на основе измерений скорости ветра при корректировке полосы пропускания ФНЧ 3.1. При этом численное значение адаптивного порога обнаружения ЛА находят в блоке 3.6.2 из условия обеспечения заданного уровня ложной тревоги α. При превышении значения Zmax полезного сигнала порогового Zпор значения (Zmax≥Zпор в пороговом устройстве 3.5 принимается решение об обнаружении ЛА. Далее распознавание обнаруженного ЛА осуществляется в блоке 4 путем сравнения спектра акустического излучения ЛА с библиотекой спектров типовых летательных аппаратов (фиг. 5). При этом дополнительной информацией для распознавания может быть скорость цели и уровень ее акустического излучения. Результаты распознавания и пеленгационные характеристики обнаруженных ЛА отображаются на индикаторном устройстве 5 и через аппаратуру 6 передачи данных передаются по радиолинии связи на станцию вторичной обработки результатов пеленга для определения пространственно-временных параметров ЛА методом триангуляции.

Источники информации

1. В.П. Антонов, А.К. Кузьменко, В.Д. Свет, Е.И. Спицын. Экспериментальные исследования методов акустической навигации вертолета по его шумоизлучению. М: «Акустический журнал», т. 46, №6, 2000.

2. В.И. Кондратьев, С.В. Новиков, Д.Н. Рассадов, А.В. Стадник. Экспериментально-теоретическое исследование возможности акустической пеленгации вертолетов. Дубна: ФГУП «НИИПА», «Молекулярные технологии», №4, 2010.

3. В.А. Тарасов, Д.А. Кропачев. Корреляционная пассивная звуковая локация. М: «Технология и конструирование в электронной аппаратуре», №2, 2002.

4. Gaetano Caronna, Ivan Roselli, Pierluigi Testa. «Acoustic System for Aircraft Detection and Tracking based on Passive Microphones Arrays». Department of Technical Physics Faculty of Engineering University of Rome "La Sapienza", Rome, Italy. 148th Meeting of the Acoustical Society of America San Diego, November 2004.

5. James M. Hanson and Frank J. Marcotte. «Aircraft Wake Vortex Detection Using Continuous-Wave Radar». Johns hopkins apl technical digest, volume 18, number 3 (1997).

6. US 7149147 B1.

7. US 6400647 В1.

8. US 7872948 B2.

9. US 6400647 В1.

10. US 7957225 B2.

11. WO 2009085345 A1.

1. Способ акустического обнаружения и распознавания летательных аппаратов, включающий многоканальный прием акустического излучения от летательных аппаратов (ЛА), высокочастотную фильтрацию принятых сигналов каждого канала в диапазоне акустического спектра излучений ЛА, корреляционную обработку отфильтрованных сигналов и формирование взаимной корреляционной функции (ВКФ), сравнение максимального значения амплитуды ВКФ с порогом обнаружения ЛА, отбор сигналов ВКФ, превысивших порог обнаружения, расчет пеленга на цель по временному сдвигу максимума ВКФ, преобразование амплитудно-временных характеристик отобранных сигналов в спектральные сигналы методом Фурье-преобразования, сравнение полученного спектра с библиотекой спектров ЛА и принятие решения об обнаружении ЛА конкретного типа, отличающийся тем, что дополнительно измеряют скорость ветра, определяют на основе измеренной скорости ветра реальное значение дисперсии атмосферных шумов, на основе реального значения дисперсии рассчитывают и вводят поправку в численное значение нижней частоты фильтрации акустических сигналов и - в численное значение порога обнаружения ЛА.

2. Устройство акустического обнаружения и распознавания летательных аппаратов, содержащее акустическую антенную решетку из микрофонов, соединенных через канальные усилители с соответствующими аналого-цифровыми преобразователями (АЦП), выходы которых через цифровое устройство корреляционной обработки сигналов, цифровое пороговое устройство и цифровое устройство спектрального распознавания ЛА соединены с индикаторным устройством и радиомодемом для связи с внешним потребителем акустической пеленгационной информации, отличающееся тем, что оно дополнительно содержит блок цифровых фильтров высоких частот (ФВЧ) с управляемой полосой пропускания, блок расчета нижней границы полосы пропускания ФВЧ, блок расчета дисперсии атмосферных шумов, блок расчета адаптивного значения порога обнаружения ЛА и датчик скорости ветра, соединенный через блок расчета дисперсии атмосферных шумов и блок расчета нижней границы полосы пропускания полезных сигналов с управляющими входами цифровых ФВЧ непосредственно и дополнительно через блок расчета адаптивного значения порога обнаружения ЛА - со вторым входом порогового устройства, первый вход которого через цифровое устройство корреляционной обработки сигналов и блок цифровых ФВЧ соединен с соответствующими канальными АЦП.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к гидроакустике. Устройство содержит разъемный маслозаполненный подводный цилиндрический корпус с размещенными в нем электродвигателем и механическим драйвером.

Изобретение относится к гидроакустике и может быть использовано для гидроакустического обеспечения противоторпедной защиты судов. Для гидроакустического обеспечения противоторпедной защиты корабля включают обнаружение и прием шумоизлучения торпеды гидроакустической станцией с буксируемой антенной переменной глубины, выработку прогноза движения торпеды, расчет данных стрельбы средствами самообороны и выработки маневра уклонения.

(57) Изобретение относится к акустическим локационным системам, использующим параметрические излучающие системы, формирующие узконаправленные пучки низкочастотных акустических сигналов.

Использование: изобретение относится к области гидроакустики и предназначено для распознавания морских судов по их шумоизлучению. Сущность: исследуют спектр шумового сигнала морского судна.

Изобретение относится к метрологии, в частности к средствам обнаружения источников звука. Устройство содержит микрофоны для приема звуковых сигналов, аналого-цифровые преобразователи, два средства вычисления автокорреляции между звуками, модуль вычисления взаимной корреляции, средство обнаружения источника звука, в частности, приближающегося транспортного средства, модуль определения неисправности.

Изобретение относится к определению направления прихода сигнала от источника звука. Предложены способ предоставления информации направления на основании воспроизведенного аудиосигнала с внедренным водяным знаком и устройство для его осуществления, способ оценки пространственной позиции и устройство для его осуществления, машиночитаемый носитель, содержащий компьютерную программу для выполнения способов.

Использование: изобретение относится к области гидроакустики и может быть использовано для контроля подводной обстановки вокруг охраняемых объектов, например буровых платформ, гидротехнических сооружений, судов, а также для обнаружения и сопровождения подводных объектов, вторгающихся в контролируемую акваторию натурного водоема, например в зону гидроакустического полигона, буровых платформ, судов.

Использование: изобретение относится к области гидроакустики и предназначено для интеграции систем получения информации о шумящих в море объектах. Сущность: в каждой системе независимо по своим критериям качества осуществляют частотно-временную обработку сигнала с формированием уникального веера характеристик направленности и уникального индикаторного массива информации.

Изобретение относится к области гидроакустики и может быть использовано для разработки систем классификации, использующих спектральные и корреляционные признаки.

Использование: изобретение относится к области геофизической разведки, высокоточной навигации, в частности к области подводной навигации, и может быть использовано для определения географических координат глубоководных буксируемых объектов при проведении морских геолого-геофизических исследований.

Использование: изобретение относится к области гидроакустики и предназначено для определения параметров объектов, шумящих в море. Сущность: устройство, содержащее многоэлементную акустическую приемную антенну шумопеленгования, блок формирования веера характеристик направленности в горизонтальной и вертикальной плоскостях, блок полосовой фильтрации, детектор, накопитель, блок расчета отношения сигнал/помеха, блок обнаружения объекта с определением направления на него, дополнено новыми блоками, а именно блоком формирования матрицы замера, блоком измерения вертикального разреза скорости звука, блоком расчета поля, блоком формирования матрицы прогноза по сетке дистанция-глубина, блоком формирования двумерной функции меры сходства, блоком совместного определения дистанции и глубины, блоком определения шумности объекта. Технический результат: повышение точности оценки шумности объекта и определение полной совокупности информации о шумящем в море объекте (направление на объект, дистанция до объекта, класс шумности объекта, глубина погружения объекта) в одном устройстве. 1 ил.

Изобретение относится к области гидроакустики и предназначено для определения расстояния до всех объектов, одновременно наблюдаемых в секторном обзоре шумопеленгования, путем анализа цвета их трасс. Производят прием гидроакустического шумового сигнала многоэлементной антенной, формируют совокупность пространственных каналов в секторе обзора (горизонтального веера характеристик направленности) и осуществляют частотно-временную обработку сигнала в каждом пространственном канале независимо с формированием не менее двух частотных диапазонов и определением отношения сигнал/помеха в каждом из сформированных частотных диапазонов. Для разделения совокупности наблюдаемых объектов по расстоянию определяют в каждом пространственном канале максимальное значение отношения сигнал/помеха и коэффициенты значимости частотных диапазонов как соотношение между отношением сигнал/помеха в рассматриваемом частотном диапазоне и максимальным значением отношения сигнал/помеха. Задают интенсивность цветовой компоненты каждого частотного диапазона в соответствии со значением его коэффициента значимости, смешивают цветовые компоненты частотных диапазонов в каждом пространственном канале. Определяют переменный коэффициент усиления каждого пространственного канала на основе анализа максимального значения отношения сигнал/помеха, формируют цвет каждого пространственного канала путем умножения смеси цветовых компонент на коэффициент усиления. Индицируют полученную цветовую информацию в каждом пространственном канале в зависимости от времени с образованием цветовых трасс объектов во всем секторе обзора. Определяют расстояние до всех наблюдаемых объектов по цвету их трасс. Техническим результатом изобретения является возможность разделения по расстоянию всех шумящих объектов, одновременно наблюдаемых в секторном обзоре, при любом динамическом диапазоне сигналов шумопеленгования. 1 ил.

Изобретение относится к техническим средствам обнаружения человека, определения его местоположения в контролируемой зоне по создаваемым им сейсмическим колебаниям. Технический результат заключается в том, что предлагаемое устройство позволяет с вероятностью 0,97 при доверительной вероятности 0,8 обнаружить объект и с вероятностью 0,85 классифицировать нарушителя в контролируемой зоне радиусом 25 м. Экспериментальные исследования показали, что заявляемое устройство позволяет определять местоположение человека с точностью до 1 метра по дальности и до 3 градусов по направлению, а также определить направление его движения. Новым является введение Q сейсмоприемников 1, J обнаружителей 2 нарушителя, пульта 3 контроля, блока 8 классификации, устройства 9 контроля сейсмоприемника, вычислителя 10 задержек, памяти 12 данных устройства вычисления места положения, устройства 13 вычисления местоположения, первого приемопередатчика 14, устройства 15 управления обнаружителем нарушителя, второго приемопередатчика 16, органов управления 19 пульта контроля, решающего устройства 26 с соответствующими связями. 1 з.п. ф-лы, 7 ил.

Изобретение относится к области гидроакустической техники и может быть использовано для решения задач пассивного определения координат шумящего в море объекта, а именно, дистанции, глубины и пеленга при распространении гидроакустических сигналов в море. Техническим результатом изобретения является повышение точности определения координат шумящего объекта за счет устранения неопределенности при вычислении задержек сигналов, а также проведение измерений отношений энергий сигналов, распространяющихся по отдельным лучевым траекториям в вертикальной плоскости с одного пеленга. Технический результат достигается за счет того, что в способе пассивного определения координат шумящего в море объекта, по которому принимают гидроакустические сигналы поля шумящего в море объекта, проводят частотно-временную обработку принятых гидроакустических сигналов, приходящих под различными углами из-за вертикальной рефракции звука, измеряют скорость звука в воде в зависимости от глубины и волнение поверхности моря, по измеренным данным и известным характеристикам дна рассчитывают сигнал шумящего объекта, решают уравнение гидроакустики в пассивном режиме для шумящего в море объекта, прием гидроакустических сигналов осуществляют пространственно развитой в вертикальной и горизонтальной плоскостях антенной, эти сигналы предварительно усиливают и фильтруют в полосе частот, после чего сигналы оцифровывают, проводят пространственно-временную обработку сигналов, проводят взаимнокорреляционную обработку не менее одной пары сигналов в вертикальной плоскости, выделяют пары сигналов с высокими значениями максимума взаимнокорреляционной функции, проводят измерения углов прихода этих сигналов, распространяющихся по отдельным лучевым траекториям в вертикальной плоскости, измеряют разность времен распространения по положению максимума взаимнокорреляционной функции на временной оси, а также измеряют отношение усредненных значений энергий для каждой пары сигналов, после чего от точки расположения приемной антенны рассчитывают лучевые траектории для измеренных углов прихода сигналов в вертикальной плоскости для пар сигналов с высокими значениями максимума взаимнокорреляционной функции и находят дистанции и глубины точек пересечения траекторий, затем в каждой точке пересечения траекторий для всех пар сигналов, распространяющихся по этим лучевым траекториям, рассчитывают разности времен распространения и отношение энергий, сравнивают измеренные и рассчитанные разности времен распространения и отношений усредненных значений энергий для всех пар сигналов, а координаты шумящего в море объекта определяют по точке пересечения лучевых траекторий, для которой оказываются наиболее близкими измеренные и рассчитанные значения отношений энергий и разностей времен распространения для всех пар сигналов, распространяющихся по отдельным лучевым траекториям. 1 ил.

Изобретение относится к области гидроакустики и может быть использовано в задачах определения класса объекта при разработке гидроакустических систем. Технический результат изобретения заключается в обеспечении достоверного определения спектральных классификационных признаков сигналов шумоизлучения. Результат достигается тем, что в предложенном способе при обнаружении и классификации морского объекта обеспечивается устранение влияния спектра собственной помехи корабля-носителя, непосредственно воздействующей на антенны гидроакустических средств, размещенных на объекте, и таким образом обеспечивается правильное определение классификационных спектральных признаков. 1 ил.

Изобретение относится к измерительной технике, в частности к определению местоположения стрелка на местности с использованием звуковых волн. .Достигаемый технический результат – повышение точности определения координат стрелка. Указанный результат достигается за счет расположения трех датчиков, включая базовый, на одной прямой линии в горизонтальной плоскости на известных расстояниях одного от другого и одного датчика на вертикали от базового датчика также на определенном, известном расстоянии, при этом измерение промежутков времени рассогласования прихода звуковой волны до базового датчика и всех остальных датчиков позволяет сформировать три линейных уравнения и рассчитать координаты точки местонахождения стрелка по звуку выстрела за счет решения этой системы уравнений. 3 ил..

Представлено 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 в результате обработки гарантированно идентичных выходных процессов электроакустических преобразователей ДАР без влияния на него среднего значения пространственного отклика обнаружителя на помеху с учетом возможности перемещения в пространстве элементов дискретной антенной решетки под воздействием внешних сил. Для этого обнаружитель содержит выполненную определенным образом дискретную антенную решетку (ДАР), включающую N ненаправленных пассивных и M активно-пассивных электроакустических преобразователей (ЭАП), соответствующих им I каналов передачи информации, блок вычисления относительных координат элементов ДАР, блок управления характеристиками направленности, пороговое устройство, вычислитель порога принятия решения, индикатор, блок управления активно-пассивными элементами ДАР, пульт оператора, а также формирователь характеристик направленности с временной задержкой сигналов. Принципиальным отличием заявленного устройства от прототипа является то, что обнаружитель дополнительно содержит блок адаптивной компенсации неидентичности каналов передачи выходных процессов электроакустических преобразователей ДАР, позволяющий получить идентичные параметры всех выходных процессов электроакустических преобразователей ДАР, что является обязательным условием для увеличения вероятности первичного обнаружения сигналов и уменьшения вероятности пропуска «слабых» сигналов. 1 ил.

Изобретение относится к измерительной технике, в частности к пеленгаторам. Предложено устройство для определения пеленга и дальности до источника сигнала, содержащее первую антенну, первый и второй микробарометры, а также пять аналого-цифровых преобразователей (АЦП), подключенных к персональной электронно-вычислительной машине (ПЭВМ), дополнительно содержит блок системы единого времени и блок связи с абонентами, подключенные к ПЭВМ, последовательно соединенные первый усилитель, первый фильтр, второй усилитель, первый пороговый блок и схему ИЛИ, последовательно соединенные вторую антенну, третий усилитель, второй фильтр, четвертый усилитель и второй пороговый блок, последовательно соединенные третью антенну, пятый усилитель, третий фильтр, шестой усилитель и третий пороговый блок, последовательно соединенные седьмой усилитель, четвертый фильтр, восьмой усилитель, пятый фильтр, четвертый пороговый блок и первую схему И, последовательно соединенные первый цифро-аналоговый преобразователь (ЦАП) и первый калибратор, последовательно соединенные второй ЦАП и второй калибратор, последовательно соединенные третий ЦАП и третий калибратор, последовательно соединенные четвертый ЦАП и четвертый калибратор, последовательно соединенные пятый ЦАП и первый формирователь, последовательно соединенные шестой ЦАП и второй формирователь, последовательно соединенные первый таймер, вторую схему И и первый счетчик, последовательно соединенные девятый усилитель, шестой фильтр, десятый усилитель, седьмой фильтр, пятый пороговый блок и третью схему И, последовательно соединенные седьмой ЦАП и пятый калибратор, последовательно соединенные восьмой ЦАП и третий формирователь, последовательно соединенные второй таймер, четвертую схему И и второй счетчик, а также первый тактовый генератор, подключенный ко вторым входам второй и четвертой схем И, третий и четвертый таймеры, последовательно соединенные аналоговые первый квадратор, сумматор и первый делитель, последовательно соединенные шестой пороговый блок и пятую схему И, последовательно соединенные пятый таймер, шестую схему И и третий счетчик, а также шестой АЦП, второй тактовый генератор, подключенный ко второму входу шестой схемы И, и аналоговые второй и третий квадраторы, подключенные входами соответственно ко второму и третьему фильтрам, а выходами подключенные соответственно ко второму входу сумматора и ко второму входу первого делителя, последовательно соединенные второй делитель, корректор нелинейности, первый блок вычисления модуля, первый блок вычитания, второй блок вычисления модуля, седьмой пороговый блок и инверсный вход седьмой схемы И, последовательно соединенные первый ключ, первое запоминающее устройство и третий блок вычисления модуля, подключенный ко второму входу первого блока вычитания, последовательно соединенные восьмую схему И и первый одновибратор, подключенный к управляющему входу первого ключа, а также седьмой АЦП и блок сравнения знаков, подключенный входами к корректору нелинейности и к первому запоминающему устройству, а выходом подключенный ко второму входу седьмой схемы И, последовательно соединенные второй ключ, второе запоминающее устройство, второй блок вычитания и четвертый блок вычисления модуля, а также второй одновибратор, подключенный входом к восьмой схеме И, а выходом подключенный к управляющему входу второго ключа, причем первая, вторая и третья антенны выполнены магнитными и размещены взаимно перпендикулярно друг к другу, первый, второй и третий формирователи выполнены в виде сглаживающего звена с усилителем мощности, корректор нелинейности выполнен в виде усилителя с автоматической регулировкой усиления, первый, второй, третий, четвертый, пятый, шестой и седьмой пороговые блоки выполнены с управлением по порогу, первый, второй, третий, четвертый, пятый, шестой и седьмой фильтры выполнены с управлением по полосе пропускания, первый, второй, третий, четвертый, пятый, шестой, седьмой, восьмой, девятый и десятый усилители выполнены с управлением по фазе и чувствительности, первый, второй, третий, четвертый и пятый таймеры выполнены с управлением по длительности выходного сигнала, первый, второй, третий и четвертый блоки вычисления модуля выполнены в виде инверсных усилителей с диодами для преобразования сигналов любой полярности в сигналы положительной полярности, первая схема И подключена вторым входом к первому таймеру, третьим входом подключена к третьему таймеру, а выходом подключена ко входу останова первого счетчика, третья схема И подключена вторым входом ко второму таймеру, третьим входом подключена к четвертому таймеру, а выходом подключена ко входу останова второго счетчика, пятая схема И подключена вторым входом к пятому таймеру, а выходом подключена ко входу останова третьего счетчика, шестой АЦП подключен входом к выходу первого делителя, а выходом подключен к ПЭВМ, седьмой АЦП подключен входом к выходу корректора нелинейности, а выходом подключен к ПЭВМ, схема ИЛИ подключена вторым и третьим входами соответственно ко второму и третьему пороговым блокам, а выходом подключена к ПЭВМ и к первому, второму и пятому таймерам, первый квадратор подключен к выходу первого фильтра, первая антенна подключена к первому усилителю, первый микробарометр подключен выходом к седьмому усилителю, а входом акустически связан с четвертым калибратором, второй микробарометр подключен выходом к девятому усилителю, а входом акустически связан с пятым калибратором, первый формирователь подключен к управляющим входам первого, второго и третьего фильтров, второй формирователь подключен к управляющим входам четвертого и пятого фильтров, третий формирователь подключен к управляющим входам шестого и седьмого фильтров, входы первого, второго, третьего, четвертого и пятого АЦП подключены соответственно к первому, второму, третьему, четвертому и шестому фильтрам, выходы первого, второго и третьего калибраторов подключены соответственно к первой, второй и третьей антеннам, восьмая схема И подключена первым входом к схеме ИЛИ, а инверсным входом подключена к пятому таймеру, второй делитель подключен входами к первому и второму фильтрам, вход первого ключа подключен к корректору нелинейности, выход седьмой схемы И подключен к третьему входу пятой схемы И, вход второго ключа и второй вход второго блока вычитания подключены к первому делителю, выход четвертого блока вычисления модуля подключен к шестому пороговому блоку, а входы всех ЦАП, управляющие входы всех усилителей, управляющие входы всех пороговых блоков, выходы первого, второго и третьего счетчиков, выходы и управляющие входы первого, второго и пятого таймеров, а также входы запуска и управляющие входы третьего и четвертого таймеров подключены к ПЭВМ. Технический результат - уменьшение погрешности при использовании на однопозиционном пункте наблюдения или на средстве передвижения и увеличение помехоустойчивости устройства при наличии мешающих сигналов, поступающих с других азимутов. 1 ил.

Изобретение относится к измерительной технике, в частности к пеленгаторам. Предложено устройство для определения пеленга и дальности до источника сигнала, содержащее первую антенну, первый и второй микробарометры, а также пять аналого-цифровых преобразователей (АЦП), подключенных к персональной электронно-вычислительной машине (ПЭВМ), дополнительно содержащее блок системы единого времени и блок связи с абонентами, подключенные к ПЭВМ, последовательно соединенные первый усилитель, первый фильтр, второй усилитель, первый пороговый блок и схему ИЛИ, последовательно соединенные вторую антенну, третий усилитель, второй фильтр, четвертый усилитель и второй пороговый блок, последовательно соединенные третью антенну, пятый усилитель, третий фильтр, шестой усилитель и третий пороговый блок, последовательно соединенные седьмой усилитель, четвертый фильтр, восьмой усилитель, пятый фильтр, четвертый пороговый блок и первую схему И, последовательно соединенные первый цифроаналоговый преобразователь (ЦАП) и первый калибратор, последовательно соединенные второй ЦАП и второй калибратор, последовательно соединенные третий ЦАП и третий калибратор, последовательно соединенные четвертый ЦАП и четвертый калибратор, последовательно соединенные пятый ЦАП и первый формирователь, последовательно соединенные шестой ЦАП и второй формирователь, последовательно соединенные первый таймер, вторую схему И и первый счетчик, последовательно соединенные девятый усилитель, шестой фильтр, десятый усилитель, седьмой фильтр, пятый пороговый блок и третью схему И, последовательно соединенные седьмой ЦАП и пятый калибратор, последовательно соединенные восьмой ЦАП и третий формирователь, последовательно соединенные второй таймер, четвертую схему И и второй счетчик, а также первый тактовый генератор, подключенный ко вторым входам второй и четвертой схем И, третий и четвертый таймеры, последовательно соединенные аналоговые первый квадратор, сумматор, первый делитель, шестой пороговый блок и пятую схему И, последовательно соединенные пятый таймер, шестую схему И и третий счетчик, а также шестой АЦП, второй тактовый генератор, подключенный ко второму входу шестой схемы И, и аналоговые второй и третий квадраторы, подключенные входами, соответственно, ко второму и третьему фильтрам, а выходами подключенные, соответственно, ко второму входу сумматора и ко второму входу первого делителя, последовательно соединенные второй делитель, корректор нелинейности, первый блок вычисления модуля, блок вычитания, второй блок вычисления модуля, седьмой пороговый блок и инверсный вход седьмой схемы И, последовательно соединенные ключ, запоминающее устройство и третий блок вычисления модуля, подключенный ко второму входу блока вычитания, последовательно соединенные восьмую схему И и одновибратор, подключенный к управляющему входу ключа, а также седьмой АЦП и блок сравнения знаков, подключенный входами к корректору нелинейности и к запоминающему устройству, а выходом подключенный ко второму входу седьмой схемы И. Причем первая, вторая и третья антенны выполнены магнитными и размещены взаимно перпендикулярно друг к другу, первый, второй и третий формирователи выполнены в виде сглаживающего звена с усилителем мощности, корректор нелинейности выполнен в виде усилителя с автоматической регулировкой усиления, первый, второй, третий, четвертый, пятый, шестой и седьмой пороговые блоки выполнены с управлением по порогу, первый, второй, третий, четвертый, пятый, шестой и седьмой фильтры выполнены с управлением по полосе пропускания, первый, второй, третий, четвертый, пятый, шестой, седьмой, восьмой, девятый и десятый усилители выполнены с управлением по фазе и чувствительности, первый, второй, третий, четвертый и пятый таймеры выполнены с управлением по длительности выходного сигнала, первый, второй и третий блоки вычисления модуля выполнены в виде инверсных усилителей с диодами для преобразования сигналов любой полярности в сигналы положительной полярности, первая схема И подключена вторым входом к первому таймеру, третьим входом подключена к третьему таймеру, а выходом подключена ко входу останова первого счетчика, третья схема И подключена вторым входом ко второму таймеру, третьим входом подключена к четвертому таймеру, а выходом подключена ко входу останова второго счетчика, пятая схема И подключена вторым входом к пятому таймеру, а выходом подключена ко входу останова третьего счетчика, шестой АЦП подключен входом к выходу первого делителя, а выходом подключен к ПЭВМ, седьмой АЦП подключен входом к выходу корректора нелинейности, а выходом подключен к ПЭВМ, схема ИЛИ подключена вторым и третьим входами, соответственно, ко второму и третьему пороговым блокам, а выходом подключена к ПЭВМ и к первому, второму и пятому таймерам, первый квадратор подключен к выходу первого фильтра, первая антенна подключена к первому усилителю, первый микробарометр подключен выходом к седьмому усилителю, а входом акустически связан с четвертым калибратором, второй микробарометр подключен выходом к девятому усилителю, а входом акустически связан с пятым калибратором, первый формирователь подключен к управляющим входам первого, второго и третьего фильтров, второй формирователь подключен к управляющим входам четвертого и пятого фильтров, третий формирователь подключен к управляющим входам шестого и седьмого фильтров, входы первого, второго, третьего, четвертого и пятого АЦП подключены, соответственно, к первому, второму, третьему, четвертому и шестому фильтрам, выходы первого, второго и третьего калибраторов подключены, соответственно, к первой, второй и третьей антеннам, восьмая схема И подключена первым входом к схеме ИЛИ, а инверсным входом подключена к пятому таймеру, второй делитель подключен входами к первому и второму фильтрам, вход ключа подключен к корректору нелинейности, выход седьмой схемы И подключен к третьему входу пятой схемы И, а входы всех ЦАП, управляющие входы всех усилителей, управляющие входы всех пороговых блоков, выходы первого, второго и третьего счетчиков, выходы и управляющие входы первого, второго и пятого таймеров, а также входы запуска и управляющие входы третьего и четвертого таймеров подключены к ПЭВМ. Технический результат - уменьшение погрешности при использовании на однопозиционном пункте наблюдения или на средстве передвижения и увеличение помехоустойчивости устройства при наличии мешающих сигналов, поступающих с других азимутов. 1 ил.

Изобретение относится к измерительной технике, в частности к пеленгаторам. Заявлено устройство для определения направления и дальности до источника сигналов, содержащее первую антенну, первый и второй микробарометры, а также пять аналого-цифровых преобразователей (АЦП), подключенных к персональной электронно-вычислительной машине (ПЭВМ). Устройство дополнительно содержит блок системы единого времени и блок связи с абонентами, подключенные к ПЭВМ, последовательно соединенные первый усилитель, первый фильтр, второй усилитель, первый пороговый блок и схему ИЛИ, последовательно соединенные вторую антенну, третий усилитель, второй фильтр, четвертый усилитель и второй пороговый блок, последовательно соединенные третью антенну, пятый усилитель, третий фильтр, шестой усилитель и третий пороговый блок, последовательно соединенные седьмой усилитель, четвертый фильтр, восьмой усилитель, пятый фильтр, четвертый пороговый блок и первую схему И, последовательно соединенные первый цифроаналоговый преобразователь (ЦАП) и первый калибратор, последовательно соединенные второй ЦАП и второй калибратор, последовательно соединенные третий ЦАП и третий калибратор, последовательно соединенные четвертый ЦАП и четвертый калибратор, последовательно соединенные пятый ЦАП и первый формирователь, последовательно соединенные шестой ЦАП и второй формирователь, последовательно соединенные первый таймер, вторую схему И и первый счетчик, последовательно соединенные девятый усилитель, шестой фильтр, десятый усилитель, седьмой фильтр, пятый пороговый блок и третью схему И, последовательно соединенные седьмой ЦАП и пятый калибратор, последовательно соединенные восьмой ЦАП и третий формирователь, последовательно соединенные второй таймер, четвертую схему И и второй счетчик, а также тактовый генератор, подключенный ко вторым входам второй и четвертой схем И, третий и четвертый таймеры. Причем первая, вторая и третья антенны выполнены магнитными и размещены взаимно перпендикулярно друг к другу, первый, второй и третий формирователи выполнены в виде сглаживающего звена с усилителем мощности, первый, второй, третий, четвертый и пятый пороговые блоки выполнены с управлением по порогу, первый, второй, третий, четвертый, пятый, шестой и седьмой фильтры выполнены с управлением по полосе пропускания, первый, второй, третий, четвертый, пятый, шестой, седьмой, восьмой, девятый и десятый усилители выполнены с управлением по фазе и чувствительности, первый, второй, третий и четвертый таймеры выполнены с управлением по длительности выходного сигнала. Первая схема И подключена вторым входом к первому таймеру, третьим входом подключена к третьему таймеру, а выходом подключена ко входу останова первого счетчика, а третья схема И подключена вторым входом ко второму таймеру, третьим входом подключена к четвертому таймеру, а выходом подключена ко входу останова второго счетчика. Схема ИЛИ подключена вторым и третьим входами соответственно ко второму и третьему пороговым блокам, а выходом подключена к ПЭВМ и к первому и второму таймерам, первая антенна подключена к первому усилителю, первый микробарометр подключен выходом к седьмому усилителю, а входом акустически связан с четвертым калибратором, второй микробарометр подключен выходом к девятому усилителю, а входом акустически связан с пятым калибратором, первый формирователь подключен к управляющим входам первого, второго и третьего фильтров, второй формирователь подключен к управляющим входам четвертого и пятого фильтров, третий формирователь подключен к управляющим входам шестого и седьмого фильтров, входы первого, второго, третьего, четвертого и пятого АЦП подключены соответственно к первому, второму, третьему, четвертому и шестому фильтрам, выходы первого, второго и третьего калибраторов подключены соответственно к первой, второй и третьей антеннам, а входы всех ЦАП, управляющие входы всех усилителей, управляющие входы всех пороговых блоков, выходы первого и второго счетчиков, выходы и управляющие входы первого и второго таймеров, а также входы запуска и управляющие входы третьего и четвертого таймеров подключены к ПЭВМ. Технический результат - уменьшение погрешности при использовании на однопозиционном пункте наблюдения или на средстве передвижения и увеличение помехоустойчивости устройства при наличии мешающих сигналов, поступающих от других источников сигналов. 1 ил.
Наверх