Способ пассивного определения координат источников гидроакустического излучения

Изобретение относится к области гидроакустики и может быть использовано в пассивной гидролокации, а также в атмосферной акустике и пассивной радиолокации. Предложен способ пассивного определения координат источников гидроакустического излучения, содержащий прием сигналов М≥3 антеннами, предварительную обработку принятых сигналов, включающую синхронную дискретизацию, цифровое преобразование и преобразование Фурье (ПФ), индикацию в координатной сетке (КС) «направление-дальность», вычисление для каждой pq-й ячейки КС попарных разностей времен распространения сигнала. В соответствии с предложенным способом на каждой из М антенн формируют вееры направленных каналов (НК) и для каждого направления αнкi на каждой частоте ƒk массивов ПФ определяют треугольную таблицу из (М2-М)/2 значений оценки попарных ВСПМ выходных сигналов Xmik=[xmik] каждой m-й антенны с выходными сигналами каждой n-й антенны с временным накоплением оценок ВСПМ. Полученную треугольную таблицу преобразуют в матрицу Gik)=[gmnik)] размерности М×М и применяют преобразование обращения. После чего суммируют по m, n в [р, q]-х узлах КС элементы обращенной матрицы [bmnik)] с умножением на коэффициент компенсации временных задержек ехр(-jƒkτmniр, Dq)), суммируют по частоте ƒk в пределах частотного диапазона приема ƒ, ƒ с заданной частотной характеристикой h(ƒk) и индицируют в координатной сетке «направление-дальность» (αр/Dq), а координаты источников излучения определяют по положению максимумов индикаторных значений на координатных шкалах КС. Предлагаемый способ позволяет уменьшить искажение и увеличить точность определения координат и разрешения по направлению и дальности нескольких источников излучения в заданном секторе наблюдения (αmin, αmax) на экране индикатора, а также уменьшить искажение их сигнальных отметок на индикаторе. 8 ил.

 

Предлагаемое изобретение относится к области гидроакустики и может быть использовано в пассивной гидролокации, а также в атмосферной акустике и пассивной радиолокации.

Методы определения координат источника гидроакустического излучения по кривизне волнового фронта поля с использованием разнесенных в пространстве приемников основаны на оценке разности времен прихода сигнала со сферическим или цилиндрическим волновым фронтом от источника излучения к нескольким М приемникам или направленным антеннам с известным расположением их в пространстве. При наличии в секторе наблюдения других источников излучения имеет место взаимное искажение их поля, которое приводит к искажению откликов приемной системы, снижению индикаторного отношения сигнал/помеха и смещению оценок координат и дальности действия устройства обзора и определения координат. Известны адаптивные способы уменьшения взаимного влияния полей источников при обнаружении и определении направлений на них в случае, когда фрагмент поверхности поля в пределах апертуры приемной антенны можно считать плоским.

Известен способ определения направления α на объект [1, с. 255] с использованием антенной решетки из М приемных элементов в плосковолновой зоне поля источника, на выходах которых имеет место смесь полезного сигнала и некоррелированной с ним помехи C1=Cmmj, в том числе J локальных помех. Метод приема основан на формировании веера характеристик направленности (ФХН) в окрестностях направлении приема («очищаемого» направления) и в направлении на мешающий источник, оценке суммарного помехового сигнала в очищаемом направлении от локальных помех с других направлений αj и вычитании его из процесса на выходе обычного устройства ФХН.

Преимуществом этого способа является повышение отношения сигнал/помеха слабого источника на выходе ФХН и точности определения направления на него на фоне распределенной помехи и мешающих локальных источников. Недостатком этого способа является то, что он предназначен для определения только направления, при плосковолновом фронте сигналов. Способ не предусматривает функцию обзора в секторе направлений и интервале дистанций. Определение этим способом всех координат, в том числе дальности до источника в пределах зоны Френеля его поля, невозможно.

Известен способ [2, с. 85] оптимального обнаружения плосковолновых сигналов с антенной решеткой (АР) из М элементов, основанный на объединении приемных элементов АР в группы (подрешетки), обработки вектора измерений X в частотной области с выходов устройств формирования характеристик направленности (ФХН) таких групп многомерным фильтром пространственно-временного спектра помехи (ПВФ), квадрировании и интегрировании. Модификацией этого способа является обработка информации с выходов сформированных пространственных каналов АР - выходов устройств ФХН. Метод оптимальной обработки по этому способу заключается в следующем [2, с. 85]: предполагают, что матрица ВСПМ N распределенной (фоновой) помехи на выходах приемной системы (ПС) известна или оценивается каким-либо образом в процессе приема и тогда на каждой частоте преобразования Фурье (ПФ) выходных сигналов элементов ПС (или ФХН антенн ПС) определяют произведение вектора измерений на матрицу, обратную матрице ВСПМ и на вектор Lкомпенсации времен прихода сигнала к элементам, или ФХН антенн ПС с направления искомого сигнала αs. Параллельно оценивают произведение вектора измерений на вектор компенсации L с направления локальной помехи αр и вычитают из предыдущего произведения. Результат этой разности возводят в квадрат и суммируют по частоте с умножением на h - оптимальную характеристику частотного фильтра для искомого сигнала.

Недостатки этого способа: способ сформулирован для определения оптимального отклика одного («полезного») плосковолнового сигнала в направлении его прихода, не предусматривает обзора в поле наблюдения с определением координат видимых источников излучения, требует предварительного определения уровней и направлений на мешающие источники помех. Другие недостатки те же, что в предыдущем аналоге.

По количеству общих признаков наиболее близким к предполагаемому изобретению является способ пассивного определения координат источников излучения по патенту [3], содержащий прием сигналов широкоапертурной приемной системой (ПС) из М≥3 антенн, расположенных в пространстве известным образом, в зоне Френеля источников. Этот способ обеспечивает визуальное отображение откликов ПС на поле источников излучения на экране индикатора с координатной сеткой «направление/дальность» размером P×Q узлов в виде сигнальных отметок (СО), путем определения (М2-М)/2 попарных взаимно - корреляционных функций (ПВКФ) Cmn(τ) сигналов каждой m-й антенны с сигналом каждой другой n-й антенны и суммирования значений Cmn(τ), считанных в точках τ=τmn(p,q) в каждом (αp/Dq)-ом узле координатной сетки. По помехоустойчивости этот способ обработки эквивалентен оптимальному методу при изотропной помехе с квадрированием и интегрированием. Значения компенсационных задержек τmn(p,q) в pq-x узлах координатной сетки (КС) рассчитываются заранее по формулам тригонометрии при задании оператором границ сектора обзора и параметров КС индикатора (αmin≤αр≤αmax, δα, Dmin≤Dq≤Dmax, δD) при известных координатах центров антенн ПС .

Преимущество этого способа в том, что он использует обработку М-канальной широкоапертурной ПС в ближней зоне поля излучения источников (в зоне Френеля), обеспечивая визуальное наблюдение источников излучения в виде их СО на двухкоординатном поле индикатора «направление/дальность», с прямым определением их координат по положению максимума СО на его шкалах. Недостатком этого способа является взаимные искажения СО источников излучения, приводящее к смещению оценок координат и уменьшению индикаторного отношения сигнал/помеха при наличии других источников в секторе обзора и даже за его пределами.

Задачей изобретения является повышение надежности обнаружения СО слабого источника на фоне мешающих локальных источников и точности их расположения в поле наблюдения непосредственно в координатах «направление-дальность» (α, D) в заданном секторе направлений и интервале дальностей с высокой разрешающей способностью.

Техническим результатом предполагаемого изобретения является обеспечение визуального наблюдения и определения координат нескольких источников излучения в заданном секторе наблюдения (αmin, αmax) на экране индикатора, уменьшение искажений их СО и увеличение точности определения координат и разрешения по направлению и дальности путем увеличения остроты главных максимумов СО.

Для обеспечения указанного технического результата в «способ пассивного определения координат источников излучения», содержащий прием сигналов М≥3 антеннами, расположенными в пространстве известным образом, предварительную обработку принятых сигналов, включающую синхронную дискретизацию, цифровое преобразование и циклическое преобразование Фурье (ПФ), индикацию в координатной сетке (КС) «направление-дальность» (αp/Dq), содержащей P×Q ячеек суммирования и частотного и временного накопления индикаторной таблицы на заданном временном интервале Тн, вычисление для каждой pq-ой ячейки КС попарных разностей времен распространения сигнала τmn(pq) к каждой m-й антенне и каждой другой n-й антенне из pq-ой точки поля наблюдения с координатами pq-ой ячейки КС (как если бы источник находился в этой точке) введены новые признаки, а именно:

на каждой из М антенн идентично формируют вееры направленных каналов (НК), оси характеристик направленности (ХН) которых ориентированы в направлениях αнкi в заданном секторе наблюдения αmin≤αнкi≤αmax, с заданным интервалом Δα. Для каждого направления αHКi на каждой частоте ƒk массивов ПФ определяют треугольную (для сокращения вычислительных затрат) таблицу оценок попарных ВСПМ из (М2-М)/2 значений выходных сигналов однонаправленных НКi каждой m-ой антенны с выходными сигналами НКi каждой n-й антенны, при m, n=1…М, но m<n,. Выполняют накопление оценок ВСПМ по циклам ПФ, отдельно их вещественных и мнимых частей в пределах заданного времени первичного накопления Тн1. Каждую треугольную таблицу измерений с накопленными ее элементами преобразуют в квадратную таблицу Gik)M,M=[gmnik)]M,M размерности М×М следующим образом: ячейки правого верхнего треугольника таблицы Gik) заполняют элементами таблицы , ячейки нижнего левого треугольника заполняют сопряженными значениями: , а диагональные элементы gmnik) равны квадратам модуля выходных сигналов одноименных НКi-ых каналов m-х антенн: . Затем к полученным квадратным таблицам измерений Gik) применяют известное преобразование «обращения матриц» [4, с. 393]: k)=[gmnik)]-1=[bmnik)]=Bmnik). Далее организуют индикаторную таблицу Z(α, D)=[z(αp, Dq)]=[zpq] размерности P×Q, выводимую на экран индикатора. Для этого в [р, q]-x узлах КС суммируют элементы [bmnik)] по m, n с умножением на коэффициент компенсации попарных взаимных временных задержек τmn(pq): (вычисленных ранее при назначении параметров КС), и результаты этого суммирования суммируют по частоте ƒk в пределах частотного диапазона приема ƒ, ƒ с заданной частотной характеристикой h(ƒk) (например, эккартовской [2, с. 76-79]):

и дополнительно накапливают во времени Тн2, после чего индицируют весь массив Z в координатной сетке «направление-дальность» (αp/Dq), а координаты источников излучения определяют по положению максимумов индикаторных значений Zpq на координатных шкалах КС.

Новизна предлагаемого решения заключается в том, что на каждой из М антенн широкоапертурной ПС формируют вееры направленных каналов в заданном секторе обзора, в обработку выходных сигналов которых введены операции приближенной пространственно-временной фильтрации (ПВФ) следующим образом. Известный из плосковолновой акустики оптимальный метод обработки при определении одной координаты - направлениея α можно представить как [2, с. 47]:

где первый сумматор представляет накопление по времени на интервале Т, включающем заданное число циклов ПФ, а второй сумматор интегрирует результаты обработки на частотах ƒ÷ƒ на t-том цикле ПФ, Х1 ƒk - ƒk-й вектор измерений с выходов сумматоров М антенн ПС, Gƒk - матрица (в общем случае неизвестная) размерности М×М взаимных спектральных плотностей мощности (ВСПМ) суммарной составляющей шума и локальных помех на выходах элементов ПС, без сигнала искомого источника, для чего на практике применяют приближенные методы измерения Gƒk, Lƒk - вектор коэффициентов, компенсирующих в частотной области времена прихода сигнала к центрам антенн ПС, т.е. формирующих ХН для заданного направления αs - как в аналоге [2], или фокусирующих в точку αp, Dq, - как в аналоге-прототипе [3]. Выражение (1) можно представить эквивалентным образом как:

где Ctƒk - оценка ВСПМ текущего векторного суммарного процесса с выходов элементов АР на частоте ƒk с осреднением этой оценки на интервале Т. Если уровень полезного (искомого) сигнала мал, а уровни когерентных составляющих локальных помех больше фонового шума, что для практики является наиболее актуальной ситуацией, и время накопления Т достаточно велико, то оценку матрицы ВСПМ выходного векторного процесса Ctƒk можно приближенно считать равной матрице составляющей шума и локальных помех, т.е. Ctƒk≈Ctƒk (сравните: [2, с. 171]) и тогда способ обработки информации с учетом (2) при осреднении за время Г и на интервале частот (ƒ÷ƒ) примет простой вид:

где Вƒk - матрица М×М, обратная оценке ВСПМ суммарного процесса с выходов элементов АР Сƒk: , m,n=1,…, М, - номера элементов ПС. В выражении (3) приближенно, но компактно объединяются процедуры оптимальной обработки выражения (1):

- ПВФ, использованием (),

- фокусировки, умножением на Lƒkр, Dq),

- квадрирования, - (|*|2) и

- временного и частотного интегрирования .

Выражение в круглых скобках в (3) соответствует суммированию по m и по n (m,n=1,…, М) элементов Bƒk=[bmnk] с умножением на коэффициент компенсации разности времен прихода сигнала к центрам m-ой и n-ой антенн ПС (фокусировки): ехр(-j2πƒτmn(α, D, rm, rn)).

С точки зрения физики ПВФ принятого векторного процесса Xtƒk в виде Bƒk==[bmnk] с одной стороны обеспечивает подавление всех источников излучения (в том числе и «полезного» сигнала, ожидаемого в точке, соответствующей узлу КС (αp, Dq), с другой стороны, благодаря фокусировке Lƒkр, Dq) сигнал источника, если он находится в этой точке, становится видимым, а его максимум СО, благодаря ПВФ соседних направлений, существенно обостряется по сравнению с традиционной обработкой, тем самым обеспечивая повышение точности определения координат и разрешающей способности как по направлению, так и по дальности.

Таким образом, предлагаемый метод включает следующие действия: ФХН антенн или других элементов ПС, оценку таблицы ВСПМ текущего векторного суммарного процесса Xtƒk с выходов однонаправленных элементов ПС на частотах ƒk ПФ, осреднение этой таблицы на интервале Тн1, преобразование вида «обращение матрицы» и суммирование в узлах КС элементов обращенной таблицы по m и n с умножением на коэффициенты компенсации разности времен прихода полезного сигнала с направления α на его источник к m,n-ыи элементам ПС с координатами , . Затем производят суммирование по частоте ƒk. После чего индицируют весь массив Zpq в координатной сетке «направление-дальность» (αp/Dq), а координаты источников излучения определяют по положению максимумов индикаторных значений Zpq на координатных шкалах КС. Примечание: выбор НКi при суммировании в ячейках массива Zpq предполагает условие: αр≈αi, в пределах ширины ХН НКi, например, на уровне 0.7, 0.8, …, по заданию разработчика.

Введение новых признаков обеспечивает визуальное наблюдение СО источников излучения в поле наблюдения на экране индикатора «направление/дальность» с минимальными искажениями и потерями помехоустойчивости, повышение точности определения координат и разрешения по направлению и дальности всех наблюдаемых источников благодаря двум факторам адаптивного воздействия на форму СО каждого источника излучения в поле индикаторного наблюдения, а именно: обострение главного максимума СО, повышающего отношение индикаторного отношения сигнал/помеха по обоим координатам, точность и разрешающую способность и уменьшение боковых лепестков СО, интерференция которых приводит к взаимному непредсказуемому смещению оценок координат обеих (или большего количества) источников в поле наблюдения. Повышение помехоустойчивости до оптимальной здесь обеспечивается суммированием в каждой pq-й точке координатной сетки значений всех ВСПМ элементов приемной системы.

Сущность изобретения поясняется фиг. 1-8, где фиг. 1 - Схема устройства пассивного определения координат источников гидроакустического излучения, фиг. 2 - Фрагмент схемы фиг. 1 с блоками 1-3, фиг. 3 - Фрагмент схемы фиг. 1 с блоками 4-7, фиг. 4, 5 - Рельеф индикаторной таблицы в аксонометрии в секторе [-3°÷1.5°; 1÷10 км] при наблюдении двух источников с координатами: [-2°, 6 км] и [0°, 2.5 км] при использовании способа - прототипа (фиг. 4) и предлагаемого способа (фиг. 5), фиг. 6, 7 - индикаторные картины и сечения СО по α и по D, проходящие через максимумы СО, при обработке по способу - прототипу (фиг. 6) и предлагаемому способу (фиг. 7), на фиг. 8, для численного сравнения, показаны сечения СО по D прототипа и предлагаемого способа при α=αmax, т.е через направления максимумов СО соответствующих источников.

На фиг. 1÷3 показаны: 1 - блок ПС, приемная система из М антенн, по Nn приемников каждая, 2 - блок предварительной обработки БПО из М модулей ПО 2.1 - 2.М, 3 - блок формирования вееров ХН из М модулей ФХН 3.1 - 3.М, 4 - блок измерения попарных ВСПМ однонаправленных каналов антенн из (М2-М)/2 модулей Cmnik), m,n=1, …, М при m<n; 5 - интеграторы оценок ВСПМ; 6 - формирование квадратных таблиц ВСПМ G(ƒk)|M×M, 7 - блок преобразования обращения таблиц ВСПМ из модулей 7.1 - 7.I - программируемых процессоров; 8 - блок сумматоров, 9 - вычислитель попарных взаимных временных задержек τmn(pq), программируемый процессор, 10 - интеграторы 2, 11 - пульт управления ПУ, 12 - индикатор.

На фиг. 4-8 на наглядном примере моделирования ситуации наблюдения двух источников показаны преимущества предлагаемого способа по сравнению со способом-прототипом. В модели на фиг. 4÷8 использована приемная система из пяти антенн, расположенных линейно с расстоянием между центрами 15 м. Полоса сигнала Δƒ=2-10 кГц, сектор направлений α=(-3°÷1.5°) в интервале дальностей D=(1.0÷10) км. Уровень изотропной помехи Р0=1, уровень сигналов Ps=5. Координаты источников: [-2°, 6 км] и [0°, 2.5 км].

На фиг. 4÷8 показаны: 13 - СО источника с координатами [-2°, 6 км]; 14 - СО источника с координатами [0°, 2.5 км]; 15 - фоновое суммарное поле изотропной помехи и боковых лепестков СО источников; 16 - сечение по дальности D СО источника [-2°, 6 км] при α=αmax; 17 - сечение по дальности D СО источника [0°, 2.5 км] при α=αmax; 18 - сечение по направлению α СО источника [-2°, 6 км] при D=Dmax; 19 - сечение по направлению α СО источника [0°, 2.5 км] при D=Dmax; 20, 21, 22, 23 - аналогично фиг. 6, 24 - средний уровень фонового суммарного поля помехи 15 в сечении 18, 19 по способу - прототипу, 25 - средний уровень фонового суммарного поля помехи 15 в сечении 22, 23 по предлагаемому способу.

Действие предлагаемого способа пассивного определения координат источников гидроакустического излучения удобно показать на примере работы устройства, схема которого показана на фиг. 1.

Приемная система ПС (блок 1) из М антенн по Nn элементов каждая принимает акустические сигналы, содержащие шумы моря (изотропный шум) и сигналы локальных источников излучения и преобразует их в электрические сигналы ξml(t). В блоке 2 сигналы проходят первичную синхронную обработку ПО: усиление, первичную частотную фильтрацию, цифровое преобразование, ограничение полосы частот, циклическое преобразование Фурье с заданным интервалом ТПФ в результате которого на выходах блока 2, соединенных с соответствующими входами блока 3, получают сигналы η11k) в частотной области. В блоке 3 на каждой из М антенн формируют веры направленных каналов (НК), оси ХН которых ориентированы в направлениях αнкi в секторе наблюдения αmin≤αнкi≤αmax с заданной угловой дискретностью Δα, задаваемые из блока управления 11 через блок 9, получая в результате на каждой частоте ПФ, для каждого направления αнкi свой М-мерный вектор выходных сигналов с сумматоров М антенн [xmik)]. В блоке 4 для каждого М-мерного вектора ƒk-й частоты i-го направления определяется треугольная (М2-M)/2-мерная таблица значений оценки попарных ВСПМ выходных сигналов однонаправленных НКi каждой m-ой антенны с выходными сигналами НК, каждой n-й антенны. В блоке 5 значения оценки попарных ВСПМ во всех таблицах осредняют по циклам ПФ в пределах заданного времени накопления Тн1, задаваемого из ПУ блока 11. Треугольные таблицы, полученные в блоке 5 преобразуют в блоке 6 в М×М-мерные таблицы ВСПМ, после чего к этим таблицам применяют преобразование обращения в блоке 7, содержащем известные программируемые процессоры (модули 7.1 - 7.I). В блоке 8 формируют элементы индикаторной картины. Для этого в ее ячейках ([р, q]-x узлах КС) суммируют по m, n элементы с умножением на коэффициент компенсации попарных взаимных временных задержек τmn(pq), вычисленных в блоке 9: exp(-jƒkτmnip, Dq)), затем суммируют по частоте ƒk в пределах заданного частотного диапазона приема ƒ, ƒ с заданной частотной характеристикой h(ƒk) и в блоке 10 накапливают во времени на заданном из блока 11 интервале Тн2. Результаты суммирования 8 и накопления 10 поступают на индикатор - в блок 12, визуально представляющий изображение поля наблюдения в заданном секторе направлений и интервале дальностей координатной КС индикатора (αmin≤αр≤αmax, δα, Dmin≤Dq≤Dmax, δD) со всеми наблюдаемыми источниками излучения с высокой разрешающей способностью и точностью определения координат.

Работоспособность предлагаемого способа пассивного определения координат подтверждена моделированием и натурной проверкой на записях сигналов, полученных при испытаниях макетов различных ПС в реальных условиях. Количественные результаты моделирования, описанного выше и отраженные в фиг. 4-8 следующие:

- увеличение индикаторного отношения [сигнал]/[среднее значение помехи] в 2.7 раза, что показывает контраст СО на фоне помехи, как это видно из сравнения фиг. 4 и фиг. 5 и соответственно индикаторных картин и сечений СО 16, 17 и 20, 21 соответственно на фиг. 6 и фиг. 7. На фиг. 8 это отношения максимальных уровней графиков СО 16 и 20 к средним уровням помехи 24 и 25 соответственно,

- увеличение индикаторного отношения [приращение сигнала]/[стандартное отклонение помехи] в 3.03 раза (традиционный критерий помехоустойчивости), что видно из сравнения размаха отклонения помехи от ее среднего значения на графиках 18, 19 на фиг. 6 и графиках 22, 23 на фиг. 7.

- обострение главного максимума сечения СО по дальности 20 по сравнению с сечением 16 на фиг. 8 в 12.2 раза, оценивая его количественно по величине производной ∂Z (D, αmax)/∂D в точке максимума CO. Это обострение пропорционально повышению точности оценки D, т.е уменьшению ее флуктуационной погрешности.

Аналогичные результаты по определению направления в данной модели имеют тот же характер, что можно видеть из сравнения графиков 18, 19 на фиг. 6 с графиками 22, 23 на фиг. 7, но подробнее здесь не приводятся, чтобы не перегружать материал, имея в виду также то, что благодаря большому волновому размеру ПС, точность пеленгования в пассивной гидролокации количественно очень высока (сотые и тысячные доли градуса), настолько, что в большинстве обычных для практики применений не актуальна.

Использованные источники

1. Г.С. Малышкин. Оптимальные и адаптивные методы обработки гидроакустических сигналов. Том 1. СПб, ОАО «Концерн «Электроприбор». 2011.

2. В.Г. Гусев. Системы пространственно-временной обработки гидроакустической информации. Ленинград, «Судостроение». 1988.

3. Способ пассивного определения координат источников излучения. Патент №2507531. Россия. ОАО «Концерн «Океанприбор». МПК J01S 3/80. Приоритет 08.11.2012, зарегистрирован 20.02.14 г.

4. Г. Корн и Т. Корн. Справочник по математике.: М. «Наука». 1974 г.

Способ пассивного определения координат источников гидроакустического излучения, содержащий прием сигналов М≥3 антеннами, расположенными в пространстве известным образом, предварительную обработку принятых сигналов, включающую синхронную дискретизацию, цифровое преобразование и преобразование Фурье (ПФ), индикацию в координатной сетке (КС) «направление-дальность» (αp/Dq), содержащей P×Q ячеек суммирования и частотного и временного накопления индикаторной таблицы на заданном интервале Тн, вычисление для каждой pq-й ячейки КС попарных разностей времен распространения сигнала к каждой m-й антенне и каждой другой n-й антенне из точки поля наблюдения с координатами pq-й ячейки КС τmn(pq), как если бы источник находился в этой точке, отличающийся тем, что на каждой из М антенн идентично формируют вееры направленных каналов (НК), оси характеристик направленности (ХН) которых ориентированы в направлениях αнкi, в заданном секторе наблюдения αmin≤αнкi≤αmax, с заданным интервалом Δα, для каждого направления αнкi на каждой частоте ƒk массивов ПФ определяют таблицу оценок попарных ВСПМ из (М2-М)/2 значений выходных сигналов однонаправленных НКi каждой m-й антенны с выходными сигналами НКi каждой n-й антенны, при m, n=1…М, но m<n, и выполняют временное накопление оценок ВСПМ по циклам ПФ, отдельно их вещественных и мнимых частей в пределах заданного времени первичного накопления Тн1, каждую полученную накопленную треугольную таблицу преобразуют в квадратную таблицу Gik)=[gmnik)] размерности М×М путем заполнения ячеек правого верхнего треугольника таблицы Gik) элементами таблицы , ячеек нижнего левого треугольника сопряженными значениями: а диагональные элементы gmmik) равны квадратам модуля выходных сигналов одноименных НКi-х каналов m-x антенн, затем преобразуют каждую таблицу Gik) методом обращения , после чего организуют индикаторную таблицу Z(αp, Dq)=[zpq], для чего в [p,q]-x узлах КС суммируют по m, n элементы [bmnik)] с умножением на коэффициент компенсации попарных взаимных временных задержек exp(-jƒkτmnip, Dq)), а результаты этого суммирования суммируют по частоте ƒk в пределах частотного диапазона приема с нижней и верхней границами ƒ и ƒ соответственно, с заданной частотной характеристикой h(ƒk), после чего полученную индикаторную таблицу выводят на экран индикатора в координатной сетке «направление-дальность» (αp/Dq), а координаты источников излучения определяют по положению максимумов индикаторных значений на координатных шкалах КС.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к акустике, в частности, к способам определения прямоугольных координат источника звука. Способ определения координат стреляющих артиллерийских систем и разрывов снарядов звукометрическим комплексом, основанный на установке звукоприемников в точках с подготовленными координатами.

Изобретение относится к подводным пассивным гидроакустическим навигационным системам в глубоком океане на больших дальностях от излучателей и на больших по площади акваториях.

Изобретение относится к измерительной технике, в частности к определению местоположения огнестрельной пушки на местности и определению параметров траектории полета пущенного с ее помощью снаряда.

Изобретение относится к радиотехнике, а именно к методам и системам пассивной радиолокации, и может быть использовано для определения местоположения в трехмерном пространстве источника радиоизлучения (ИРИ), размещенного на подводных и надводных объектах (ПНО), за счет приема и последующей обработки электромагнитных волн, порожденных этим ИРИ.

Изобретение относится к гидроакустическим средствам самообороны подводной лодки. Техническими результатами от использования предлагаемой системы противоторпедной защиты гидроакустического комплекса подводной лодки являются увеличение сектора обзора в горизонтальной плоскости до 360° и возможность обнаружения в верхней полусфере приводняющихся ракетоторпед и авиационных торпед.

Изобретение относится к гидроакустическим средствам освещения подводной обстановки и предназначена для установки на подводной лодке. Техническими результатами от использования предлагаемой системы шумопеленгования гидроакустического комплекса подводной лодки являются формирование полного сектора обзора (360°) при обнаружении источника сигнала (цели) в НЧ-диапазоне, а также возможности уточнения пеленга на цель, обнаруженной в НЧ-диапазоне подсистемой шумопеленгования с гибкой протяженной буксируемой антенной (ГПБА) в траверсных секторах обзора и обнаружения цели в НЧ-диапазоне в секторе носовых углов без выпуска ГПБА.

Настоящее изобретение относится к области гидроакустики и может быть использовано для обнаружения и классификации эхосигналов от объектов, при применении зондирующих сигналов средней длительности.

Группа изобретений относится к области подводной навигации и может быть использована для одновременного определения географического положения подводных мобильных объектов, дистанционно управляемых подводных аппаратов, водолазов, морских животных и т.д.

Изобретение относится к области гидроакустики и может быть использовано в пассивной широкоапертурной гидролокации, а также в плосковолновой гидроакустике, атмосферной акустике и пассивной радиолокации.

Изобретение относится к области гидроакустики и предназначено для определения параметров объектов, шумящих в море. Заявлено 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, блок формирования матрицы замера, блок измерения вертикального разреза скорости звука, блок расчета поля, блок формирования матрицы прогноза по сетке дистанция-глубина, блок формирования двумерной функции меры сходства, блок совместного определения дистанции и глубины, блок определения шумности.

Изобретение относится к области гидроакустики, а именно к пассивным шумопеленгаторным станциям (ШПС), предназначенным для обнаружения подводных лодок (ПЛ) и надводных кораблей (НК) по их шумоизлучению. Достигаемый технический результат - повышение достоверности классификации и точности определения дистанции до обнаруженной шумящей цели. Технический результат достигается тем, что решение о классе цели и дистанции до нее принимаются с использованием измеренных значений уровня сигнала и величины (скорости) изменения пеленга (ВИП) цели, обнаруженной на выходе веера характеристик направленности приемной гидроакустической антенны. 6 ил.

Изобретение относится к области гидроакустики и может быть использовано в пассивной гидролокации, а также в атмосферной акустике и пассивной радиолокации. Предложен способ пассивного определения координат источников гидроакустического излучения, содержащий прием сигналов М≥3 антеннами, предварительную обработку принятых сигналов, включающую синхронную дискретизацию, цифровое преобразование и преобразование Фурье, индикацию в координатной сетке «направление-дальность», вычисление для каждой pq-й ячейки КС попарных разностей времен распространения сигнала. В соответствии с предложенным способом на каждой из М антенн формируют вееры направленных каналов и для каждого направления αнкi на каждой частоте ƒk массивов ПФ определяют треугольную таблицу из 2 значений оценки попарных ВСПМ выходных сигналов Xmik[xmik] каждой m-й антенны с выходными сигналами каждой n-й антенны с временным накоплением оценок ВСПМ. Полученную треугольную таблицу преобразуют в матрицу Gi[gmni] размерности М×М и применяют преобразование обращения. После чего суммируют по m, n в [р, q]-х узлах КС элементы обращенной матрицы [bmni] с умножением на коэффициент компенсации временных задержек ехр), суммируют по частоте ƒk в пределах частотного диапазона приема ƒkн, ƒkв с заданной частотной характеристикой h и индицируют в координатной сетке «направление-дальность», а координаты источников излучения определяют по положению максимумов индикаторных значений на координатных шкалах КС. Предлагаемый способ позволяет уменьшить искажение и увеличить точность определения координат и разрешения по направлению и дальности нескольких источников излучения в заданном секторе наблюдения на экране индикатора, а также уменьшить искажение их сигнальных отметок на индикаторе. 8 ил.

Наверх