RU2591030C1 - Hydroacoustic system for detection of moving sound source, measurement of azimuth angle of source and horizon of sound source in shallow sea - Google Patents
Hydroacoustic system for detection of moving sound source, measurement of azimuth angle of source and horizon of sound source in shallow sea Download PDFInfo
- Publication number
- RU2591030C1 RU2591030C1 RU2015127365/28A RU2015127365A RU2591030C1 RU 2591030 C1 RU2591030 C1 RU 2591030C1 RU 2015127365/28 A RU2015127365/28 A RU 2015127365/28A RU 2015127365 A RU2015127365 A RU 2015127365A RU 2591030 C1 RU2591030 C1 RU 2591030C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- intensity vector
- unit
- input
- output
- calculating
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Measurement Of Velocity Or Position Using Acoustic Or Ultrasonic Waves (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к гидроакустике и может быть использовано для обнаружения движущегося источника звука, измерения азимутального угла на источник и горизонта источника в мелком море в пассивном режиме с помощью акустических приемников, установленных на морском дне, координаты которых и угловое положение считаются известными.The invention relates to hydroacoustics and can be used to detect a moving sound source, measure the azimuthal angle to the source and the source horizon in the shallow sea in passive mode using acoustic receivers installed on the seabed, the coordinates of which and the angular position are considered known.
Известно устройство (патент РФ на полезную модель №82972, МПК Н04В 10/00, 2008 г.) для измерения азимутального угла на источник звука и угла места в пассивном режиме, в котором используется многоканальный цифровой комбинированный гидроакустический комплекс, содержащий N акустических комбинированных приемников, каждый из которых состоит из гидрофона, трехкомпонентного векторного приемника и соединенных с ними усилителей, телеметрический блок, вход которого соединен с выходом акустических комбинированных приемников, включающий делители напряжения, аналого-цифровую преобразующую схему, единую схему электронного мультиплексирования, модулятор и оптический излучатель, связанный оптической линией связи с оптическим ресивером, а также систему сбора, обработки и отображения информации, содержащую блок сбора обработки и отображения информации, вход которого соединен с выходом оптического ресивера, устройство доступа к цифровым сетям передачи данных, вход которого соединен с выходом блока сбора обработки и отображения информации, и формирователь диаграммы направленности, вход и выход которого соединены с входом и выходом блока сбора обработки и отображения информации.A device is known (RF patent for utility model No. 82972, IPC Н04В 10/00, 2008) for measuring the azimuthal angle to a sound source and elevation angle in passive mode, which uses a multi-channel digital combined hydroacoustic complex containing N acoustic combined receivers, each of which consists of a hydrophone, a three-component vector receiver and amplifiers connected to them, a telemetry unit, the input of which is connected to the output of the acoustic combined receivers, including voltage dividers an analog-to-digital conversion circuit, a single electronic multiplexing circuit, a modulator and an optical emitter connected by an optical line of communication with an optical receiver, as well as a system for collecting, processing and displaying information, containing a collection unit for processing and displaying information, the input of which is connected to the output of the optical receiver, an access device to digital data networks, the input of which is connected to the output of the information processing and display data collection unit, and the radiation pattern generator, the input and Exit which are connected to input and output processing acquisition unit and display information.
В этом устройстве измеряются компоненты вектора интенсивности Ix, Iy, Iz в локальной ортогональной системе координат, связанной с акустическим комбинированным приемником, а направление на источник звука определяется по формулеIn this device, the components of the intensity vector I x , I y , I z are measured in a local orthogonal coordinate system associated with an acoustic combined receiver, and the direction to the sound source is determined by the formula
где φ - азимутальный угол в горизонтальной плоскости, отсчитываемый от оси X локальной системы координат, связанной с акустическим комбинированным приемником. При необходимости результаты измерений углового положения источника звука в локальной системе координат пересчитываются в пеленг.where φ is the azimuthal angle in the horizontal plane, measured from the X axis of the local coordinate system associated with the acoustic combined receiver. If necessary, the results of measurements of the angular position of the sound source in the local coordinate system are recalculated into the bearing.
Аналогичным образом можно определить угол места, если акустический комбинированный приемник расположен в ближней зоне источника звукаSimilarly, you can determine the elevation angle if the acoustic combined receiver is located in the near zone of the sound source
Недостатком этого устройства является невозможность значительного увеличения числа акустических комбинированных приемников и апертуры антенны из-за значительных дисперсионных искажений акустического сигнала при его распространении в мелком море. Вследствие таких искажений алгоритмы фазирования сигналов, принятых отдельными элементами антенны, которые положены в основу функционирования формирователя диаграммы направленности, и сами алгоритмы определением азимутального угла на источник звука по формуле (1) и угла места по формуле (2) становятся неэффективными. В результате дальность действия измерительной антенны не увеличивается, а погрешность измерения пеленга не уменьшается при увеличении апертуры антенны. Кроме того, недостатком этого устройства является большая погрешность измерения горизонта источника с использованием формулы (2) при работе измерительного комплекса в мелком море и малая дальность обнаружения источника звука.The disadvantage of this device is the impossibility of a significant increase in the number of acoustic combined receivers and antenna aperture due to significant dispersion distortion of the acoustic signal during its propagation in the shallow sea. Due to such distortions, the phasing algorithms of signals received by individual antenna elements, which are the basis for the functioning of the radiation shaper, and the algorithms themselves by determining the azimuthal angle to the sound source by formula (1) and the elevation angle by formula (2) become ineffective. As a result, the range of the measuring antenna does not increase, and the measurement error of the bearing does not decrease with increasing aperture of the antenna. In addition, the disadvantage of this device is the large error in measuring the source horizon using formula (2) when the measuring complex is in shallow sea and the small detection range of the sound source.
Известен гидроакустический комплекс для обнаружения движущегося источника звука, измерения азимутального угла на источник и горизонта источника звука в мелком море (патент РФ на изобретение №2488133, МПК G01S 3/80, Н04В 11/00, опубл. 20.07.2013, бюл. №20), в котором для увеличения дальности действия и уменьшения погрешности определения координат источника звука в гидроакустическом измерительном комплексе, содержащем N акустических комбинированных приемников, каждый из которых состоит из гидрофона, трехкомпонентного векторного приемника и соединенных с ними усилителей, телеметрический блок, вход которого соединен с выходом акустических комбинированных приемников, включающий делители напряжения, аналого-цифровую преобразующую схему, единую схему электронного мультиплексирования и оптический излучатель, связанный оптической линией связи с оптическим ресивером, систему сбора, обработки и отображения информации, содержащую блок сбора, обработки и отображения информации, вход которого соединен с выходом оптического ресивера, и устройство доступа к цифровым сетям передачи данных, вход которого соединен с выходом блока сбора, обработки и передачи информации, посредством N акустических комбинированных приемников образуется донная вертикально ориентированная эквидистантная антенна, в которой расстояние между акустическими комбинированными приемниками равно заданной погрешности определения вертикальной координаты (горизонта) источника звука Δz, а число приемников N=H/Δz, (H - глубина моря). Кроме того, в систему сбора, обработки и отображения информации дополнительно введены N-канальный блок вычисления вертикальной компоненты вектора интенсивности, вход которого соединен с выходом блока сбора, обработки и отображения информации, блок определения максимума вертикальной компоненты вектора интенсивности, вход которого соединен с выходом N-канального блока вычисления вертикальной компоненты вектора интенсивности, N-канальный блок вычисления горизонтальных компонент вектора интенсивности, вход которого соединен с выходом блока сбора, обработки и отображения информации, N-канальный блок вычисления азимутального угла, вход которого соединен с первым выходом N-канального блока вычисления горизонтальных компонент вектора интенсивности, блок вычисления усредненного азимутального угла, первый вход которого соединен с выходом N-канального блока вычисления азимутального угла, а второй вход соединен с вторым выходом N-канального блока вычисления горизонтальных компонент вектора интенсивности, причем усредненный азимутальный угол определяется формулойKnown sonar system for detecting a moving sound source, measuring the azimuthal angle to the source and the horizon of the sound source in the shallow sea (RF patent for the invention No. 2488133, IPC
где φn, Ixn, Iyn - азимутальный угол и компоненты вектора интенсивности, относящиеся к n-ому акустическому комбинированному приемнику, а за горизонт источника принимается горизонт акустического комбинированного приемника, которому соответствует максимум вертикальной компоненты вектора интенсивности, определяемый в блоке определения максимума вертикальной компоненты вектора интенсивности. Информация с выхода блока вычисления усредненного азимутального угла и блока определения максимума вертикальной компоненты вектора интенсивности поступает на первый и второй входы устройства доступа к цифровым сетям передачи данных.where φ n , I xn , I yn is the azimuthal angle and components of the intensity vector related to the nth acoustic combined receiver, and the horizon of the acoustic combined receiver, which corresponds to the maximum of the vertical component of the intensity vector, determined in the block for determining the maximum of the vertical components of the intensity vector. Information from the output of the unit for calculating the average azimuthal angle and the unit for determining the maximum of the vertical component of the intensity vector is fed to the first and second inputs of the access device to digital data networks.
Кроме того, для увеличения дальности обнаружения движущегося источника звука и поддержания с ним акустического контакта в систему сбора, обработки и отображения информации дополнительно введены сумматор, на вход которого поступают сигналы с выхода N-канального блока вычисления вертикальной компоненты вектора интенсивности, анализатор спектра комплексной огибающей, вход которого соединен с выходом сумматора, вычислитель максимума спектра комплексной огибающей, вход которого соединен с выходом анализатора спектра комплексной огибающей, выход соединен с третьим входом устройства доступа к цифровым сетям передачи данных, а в качестве признака обнаружения движущегося источника звука принимается степень превышения максимума спектра комплексной огибающей вертикальной компоненты вектора интенсивности, принимаемая в качестве предварительно определенного порога обнаружения, над предварительно определенным уровнем спектральной плотности фоновой шумовой помехи.In addition, to increase the detection range of a moving sound source and maintain acoustic contact with it, an adder is additionally introduced into the information collection, processing and display system, the input of which receives signals from the output of the N-channel unit for calculating the vertical component of the intensity vector, a complex envelope spectrum analyzer, the input of which is connected to the output of the adder, the calculator of the spectrum maximum of the complex envelope, the input of which is connected to the output of the spectrum analyzer of the complex envelope her, the output is connected to the third input of the access device to digital data networks, and as a sign of detecting a moving sound source, the degree of exceeding the spectrum maximum of the complex envelope of the vertical component of the intensity vector, taken as a predetermined detection threshold, over a predetermined background spectral density noise interference.
Такое устройство по технической сути является наиболее близким к предлагаемому изобретению. Его недостатком является сравнительно малая помехоустойчивость и невысокая точность определения горизонта источника. Это объясняется тем, что элементарный приемник вертикальной компоненты вектора интенсивности является дипольным приемником, помехоустойчивость которого составляет 5-10 дБ, а сама вертикальная компонента вектора интенсивности недостаточно хорошо локализована на горизонте источника.Such a device is technically the closest to the proposed invention. Its disadvantage is the relatively low noise immunity and low accuracy of determining the source horizon. This is because the elementary receiver of the vertical component of the intensity vector is a dipole receiver, the noise immunity of which is 5-10 dB, and the vertical component of the intensity vector itself is not well localized at the source horizon.
Задачей настоящего изобретения является повышение помехоустойчивости гидроакустического комплекса в целом и повышение точности определения горизонта источника.The objective of the present invention is to increase the noise immunity of the sonar complex as a whole and to increase the accuracy of determining the source horizon.
Для решения этой задачи в гидроакустическом измерительном комплексе, содержащем донную вертикально ориентированную эквидистантную антенну из N акустических комбинированных приемников, каждый из которых состоит из гидрофона, трехкомпонентного векторного приемника и соединенных с ними усилителей, телеметрический блок, вход которого соединен с выходом акустических комбинированных приемников, включающий делители напряжения, аналого-цифровую преобразующую схему, единую схему электронного мультиплексирования и оптический излучатель, связанный оптической линией связи с оптическим ресивером, систему сбора, обработки и отображения информации, содержащую блок сбора, обработки и отображения информации, вход которого соединен с выходом оптического ресивера, устройство доступа к цифровым сетям передачи данных, N-канальный блок вычисления вертикальной компоненты вектора интенсивности, вход которого соединен с выходом блока сбора, обработки и отображения информации, блок определения максимума вертикальной компоненты вектора интенсивности, вход которого соединен с выходом N-канального блока вычисления вертикальной компоненты вектора интенсивности, N-канальный блок вычисления горизонтальных компонент вектора интенсивности, вход которого соединен с выходом блока сбора, обработки и отображения информации, N-канальный блок вычисления азимутального угла, вход которого соединен с первым выходом N-канального блока вычисления горизонтальных компонент вектора интенсивности, блок вычисления усредненного азимутального угла, первый вход которого соединен с выходом N-канального блока вычисления азимутального угла, второй вход соединен с вторым выходом N-канального блока вычисления горизонтальных компонент вектора интенсивности, а информация с выхода блока вычисления усредненного азимутального угла поступает на первый вход устройства доступа к цифровым сетям передачи данных, сумматор, на вход которого поступают сигналы с выхода N-канального блока вычисления вертикальной компоненты вектора интенсивности, анализатор спектра комплексной огибающей, вход которого соединен с выходом сумматора, вычислитель максимума спектра комплексной огибающей, вход которого соединен с выходом анализатора спектра комплексной огибающей, выход соединен с вторым входом устройства доступа к цифровым сетям передачи данных, причем усредненный азимутальный угол определяется формулойTo solve this problem, in a hydroacoustic measuring complex containing a bottom vertically oriented equidistant antenna of N acoustic combined receivers, each of which consists of a hydrophone, a three-component vector receiver and amplifiers connected to them, a telemetry unit, the input of which is connected to the output of the acoustic combined receivers, including voltage dividers, analog-to-digital conversion circuit, a single electronic multiplexing circuit and an optical emitter, knitted by an optical line of communication with an optical receiver, a system for collecting, processing and displaying information containing a unit for collecting, processing and displaying information, the input of which is connected to the output of the optical receiver, an access device to digital data networks, an N-channel unit for calculating the vertical component of the intensity vector the input of which is connected to the output of the information collection, processing and display unit, the unit for determining the maximum of the vertical component of the intensity vector, the input of which is connected to the output N-channel unit for calculating the vertical components of the intensity vector, N-channel unit for calculating the horizontal components of the intensity vector, the input of which is connected to the output of the information collection, processing and display unit, N-channel unit for calculating the azimuthal angle, the input of which is connected to the first output of the N-channel a block for calculating the horizontal components of the intensity vector, a block for calculating the averaged azimuthal angle, the first input of which is connected to the output of the N-channel block for calculating the azimuthal angle a, the second input is connected to the second output of the N-channel unit for calculating the horizontal components of the intensity vector, and the information from the output of the unit for calculating the average azimuthal angle is fed to the first input of the access device to digital data networks, the adder, the input of which receives signals from the output N- the channel unit for calculating the vertical component of the intensity vector, the complex envelope spectrum analyzer, the input of which is connected to the adder output, the complex envelope maximum spectrum calculator, the input of which is connected to the output of the complex envelope spectrum analyzer, the output is connected to the second input of the access device to digital data networks, and the average azimuth angle is determined by the formula
где φn, Ixn, Iyn - азимутальный угол и компоненты вектора интенсивности, относящиеся к n-ому акустическому комбинированному приемнику, а в качестве признака обнаружения движущегося источника звука принимается степень превышения максимума спектра комплексной огибающей вертикальной компоненты вектора интенсивности, принимаемая в качестве предварительно определенного порога обнаружения, над предварительно определенным уровнем спектральной плотности фоновой шумовой помехи, посредством N акустических комбинированных приемников образуются две идентичные донные вертикально ориентированные эквидистантные антенны по M=N/2 комбинированных приемников в каждой, в каждой антенне расстояние между акустическими комбинированными приемниками выбрано из условия l3≤λ/8, расстояние между акустическими комбинированными приемниками, расположенными на одном горизонте, выбрано из условия l1≤λ/4, где λ - длина волны на рабочей частоте, а локальные системы координат, связанные с каждым акустическим комбинированным приемником, ориентированы одинаковым образом.where φ n , I xn , I yn is the azimuthal angle and components of the intensity vector related to the nth acoustic combined receiver, and the degree of exceeding the spectrum maximum of the complex envelope of the vertical component of the intensity vector, taken as a preliminary, is taken as a sign of detecting a moving sound source a certain detection threshold, over a predetermined level of spectral density of the background noise interference, by N acoustic combined receivers form there are two identical bottom vertically oriented equidistant antennas with M = N / 2 combined receivers in each, in each antenna, the distance between the acoustic combined receivers is selected from the condition l 3 ≤λ / 8, the distance between the acoustic combined receivers located on the same horizon is selected from conditions l 1 ≤λ / 4, where λ is the wavelength at the operating frequency, and the local coordinate systems associated with each acoustic combined receiver are oriented in the same way.
Кроме того, в систему сбора, обработки и отображения информации дополнительно введена подсистема определения горизонта источника с повышенной помехоустойчивостью, содержащая (М-1)-канальный блок дифференцирования горизонтальных компонент вектора интенсивности по вертикальной координате, вход которого соединен с выходом блока вычисления горизонтальных компонент вектора интенсивности, (М)-канальный блок дифференцирования вертикальной компоненты вектора интенсивности по горизонтальным координатам, вход которого соединен с выходом блока вычисления вертикальной компоненты вектора интенсивности, (М-1) канальный блок вычисления горизонтальных компонент ротора вектора интенсивности, первый вход которого соединен с выходом блока дифференцирования горизонтальных компонент вектора интенсивности по вертикальной координате, а второй вход соединен с выходом блока дифференцирования вертикальной компоненты вектора интенсивности по горизонтальным координатам, (М-1)-канальный блок вычисления горизонтальных компонент ротора вектора интенсивности в повернутой системе координат, первый вход которого соединен с выходом блока вычисления горизонтальных компонент ротора вектора интенсивности, а второй вход соединен с выходом блока вычисления усредненного азимутального угла, блок вычисления максимального значения горизонтальных компонент ротора вектора интенсивности в повернутой системе координат, вход которого соединен с выходом блока вычисления горизонтальных компонент ротора вектора интенсивности в повернутой системе координат, блок определения горизонта источника, первый вход которого соединен с выходом блока определения максимума вертикальной компоненты вектора интенсивности, второй вход соединен с выходом блока вычисления максимального значения горизонтальных компонент ротора вектора интенсивности в повернутой системе координат, выход соединен с третьим входом устройства доступа к цифровым сетям передачи данных, а за горизонт источника принимается среднее значение между оценкой горизонта максимума вертикальной компоненты вектора интенсивности и оценкой горизонта расположения геометрического центра четверки акустических комбинированных приемников, которой соответствует максимум угловой компоненты ротора вектора интенсивности Нφ.In addition, a subsystem for determining the source horizon with increased noise immunity is additionally introduced into the information collection, processing and display system, which contains an (M-1) -channel unit for differentiating the horizontal components of the intensity vector along the vertical coordinate, the input of which is connected to the output of the unit for calculating the horizontal components of the intensity vector , (M) -channel unit for differentiating the vertical components of the intensity vector by horizontal coordinates, the input of which is connected to the output b eye for calculating the vertical component of the intensity vector, (M-1) channel block for calculating the horizontal components of the rotor of the intensity vector, the first input of which is connected to the output of the differentiation unit of the horizontal components of the intensity vector along the vertical coordinate, and the second input is connected to the output of the unit of differentiation of the vertical components of the intensity vector by horizontal coordinates, (M-1) -channel unit for calculating the horizontal components of the intensity vector rotor in a rotated coordinate system inat, the first input of which is connected to the output of the unit for calculating the horizontal components of the rotor of the intensity vector, and the second input is connected to the output of the unit of calculating the average azimuthal angle, the unit for calculating the maximum value of the horizontal components of the rotor of the intensity vector in the rotated coordinate system, the input of which is connected to the output of the unit for calculating the horizontal the component of the rotor of the intensity vector in the rotated coordinate system, the unit for determining the horizon of the source, the first input of which is connected to the unit of determining the maximum of the vertical components of the intensity vector, the second input is connected to the output of the unit for calculating the maximum horizontal components of the rotor of the intensity vector in a rotated coordinate system, the output is connected to the third input of the access device to digital data networks, and the average value between the estimate is taken as the source horizon the horizon of the maximum of the vertical component of the intensity vector and the estimate of the location horizon of the geometric center of the four acoustically x combined receivers, which corresponds to the maximum angular component of the rotor of the intensity vector Hφ.
На выходе блока дифференцирования горизонтальных компонент вектора интенсивности по вертикальной координате для каждой четверки акустических комбинированных приемников, принадлежащих попарно двум донным вертикально ориентированным идентичным эквидистантным антеннам, вычисляются величиныAt the output of the unit for differentiating the horizontal components of the intensity vector along the vertical coordinate for each four acoustic combined receivers belonging in pairs to two bottom vertically oriented identical equidistant antennas, the quantities are calculated
где четные номера относятся к одной из двух вертикальных антенн, а нечетные номера относятся к другой антенне.where even numbers refer to one of the two vertical antennas, and odd numbers refer to the other antenna.
На выходе блока дифференцирования вертикальной компоненты вектора интенсивности по горизонтальным координатам для каждой четверки акустических комбинированных приемников, принадлежащих попарно двум донным вертикально ориентированным идентичным эквидистантным антеннам, вычисляются величиныAt the output of the unit for differentiating the vertical components of the intensity vector in horizontal coordinates for each four acoustic combined receivers belonging in pairs to two bottom vertically oriented identical equidistant antennas, the values are calculated
где α - заранее определенный угол между осью x локальной системы координат, связанной с комбинированным приемником, и конструктивно заданным направленным отрезком l1.where α is the predetermined angle between the x axis of the local coordinate system associated with the combined receiver and the structurally specified directional segment l 1 .
На выходе блока вычисления горизонтальных компонент ротора вектора интенсивности для каждой четверки акустических комбинированных приемников, принадлежащих попарно двум донным вертикально ориентированным идентичным эквидистантным антеннам, вычисляются величиныAt the output of the block for calculating the horizontal components of the rotor of the intensity vector for each four acoustic combined receivers belonging in pairs to two bottom vertically oriented identical equidistant antennas, the values are calculated
На выходе блока вычисления горизонтальных компонент ротора вектора интенсивности в повернутой системе координат для каждой четверки акустических комбинированных приемников, принадлежащих попарно двум донным вертикально ориентированным идентичным эквидистантным антеннам, вычисляются величиныAt the output of the block for calculating the horizontal components of the rotor of the intensity vector in a rotated coordinate system for each four acoustic combined receivers belonging in pairs to two bottom vertically oriented identical equidistant antennas, the values are calculated
где 〈φ〉 - усредненное значение азимутального угла на источник звука, вычисляемое по формуле (3) в блоке вычисления усредненного азимутального угла, а ось r в повернутой системе координат направлена на источник звука.where 〈φ〉 is the average value of the azimuthal angle to the sound source, calculated by formula (3) in the calculation unit of the average azimuthal angle, and the r axis in the rotated coordinate system is directed to the sound source.
Таким образом, на выходах блока определения максимума вертикальной компоненты вектора интенсивности и блока вычисления максимального значения горизонтальных компонент ротора вектора интенсивности в повернутой системе координат мы получаем две оценки горизонта локализации источника звука. Эти две оценки равносильны, не противоречат друг другу и отличаются только помехоустойчивостью по отношению к внешним помехам. Поэтому в качестве горизонта локализации источника звука принимается среднее значение этих оценок.Thus, at the outputs of the unit for determining the maximum of the vertical component of the intensity vector and the unit for calculating the maximum value of the horizontal components of the rotor of the intensity vector in the rotated coordinate system, we obtain two estimates of the localization horizon of the sound source. These two estimates are equivalent, do not contradict each other and differ only in noise immunity with respect to external interference. Therefore, the average value of these estimates is taken as the horizon of localization of the sound source.
В заявляемом гидроакустическом комплексе существенными признаками общими с прототипом являются:In the inventive sonar complex, the essential features common with the prototype are:
- N акустических комбинированных приемников, каждый из которых состоит из гидрофона, трехкомпонентного векторного приемника и соединенных с ними усилителей,- N acoustic combined receivers, each of which consists of a hydrophone, a three-component vector receiver and amplifiers connected to them,
- телеметрический блок, включающий делители напряжения, аналого-цифровую преобразующую схему, единую схему электронного мультиплексирования, модулятор и оптический излучатель, связанный оптической линией связи с оптическим ресивером,- telemetry unit, including voltage dividers, analog-to-digital conversion circuit, a single electronic multiplexing circuit, a modulator and an optical emitter connected by an optical communication line with an optical receiver,
- система сбора, обработки и передачи информации, содержащая блок сбора, обработки и передачи информации, и устройство доступа к цифровым сетям передачи данных,- a system for collecting, processing and transmitting information, comprising a unit for collecting, processing and transmitting information, and a device for accessing digital data networks,
- акустическими комбинированными приемниками образуется донная вертикально ориентированная эквидистантная антенна,- acoustic combined receivers form a bottom vertically oriented equidistant antenna,
- N-канальный блок вычисления вертикальной компоненты вектора интенсивности, вход которого соединен с выходом блока сбора, обработки и отображения информации,- N-channel unit for calculating the vertical component of the intensity vector, the input of which is connected to the output of the unit for collecting, processing and displaying information,
- блок определения максимума вертикальной компоненты вектора интенсивности, вход которого соединен с выходом N-канального блока вычисления вертикальной компоненты вектора интенсивности,- a unit for determining the maximum of the vertical component of the intensity vector, the input of which is connected to the output of the N-channel block for calculating the vertical component of the intensity vector,
- N-канальный блок вычисления горизонтальных компонент вектора интенсивности, вход которого соединен с выходом блока сбора, обработки и отображения информации,- N-channel unit for calculating the horizontal components of the intensity vector, the input of which is connected to the output of the unit for collecting, processing and displaying information,
- N-канальный блок вычисления азимутального угла, вход которого соединен с первым выходом N-канального блока вычисления горизонтальных компонент вектора интенсивности,- N-channel block for calculating the azimuthal angle, the input of which is connected to the first output of the N-channel block for calculating the horizontal components of the intensity vector,
- блок вычисления усредненного азимутального угла, первый вход которого соединен с выходом N-канального блока вычисления азимутального угла, а второй вход соединен с вторым выходом N-канального блока вычисления горизонтальных компонент вектора интенсивности,- a unit for calculating the average azimuthal angle, the first input of which is connected to the output of the N-channel unit for calculating the azimuthal angle, and the second input is connected to the second output of the N-channel unit for calculating the horizontal components of the intensity vector,
усредненный азимутальный угол определяется формулойthe average azimuthal angle is determined by the formula
где φn, Ixn, Iyn - азимутальный угол и компоненты вектора интенсивности, относящиеся к n-у акустическому комбинированному приемнику,where φ n , I xn , I yn is the azimuthal angle and the components of the intensity vector related to the n-th acoustic combined receiver,
- сумматор, вход которого соединен с выходом N-канального блока вычисления вертикальной компоненты вектора интенсивности,- an adder, the input of which is connected to the output of the N-channel block for calculating the vertical component of the intensity vector,
- анализатор спектра комплексной огибающей, вход которого соединен с выходом сумматора,- spectrum analyzer complex envelope, the input of which is connected to the output of the adder,
- вычислитель максимума спектра комплексной огибающей, вход которого соединен с выходом анализатора спектра комплексной огибающей,- calculator of the maximum spectrum of the complex envelope, the input of which is connected to the output of the spectrum analyzer of the complex envelope,
- в качестве признака обнаружения движущегося источника звука принимается степень превышения максимума спектра комплексной огибающей вертикальной компоненты вектора интенсивности, принимаемая в качестве предварительно определенного порога обнаружения, над уровнем спектральной плотности фоновой шумовой помехи.- as a sign of detection of a moving sound source, the degree of excess of the spectrum maximum of the complex envelope of the vertical component of the intensity vector, taken as a predetermined detection threshold, over the spectral density of the background noise interference is taken.
Отличительными существенными признаками являются:Distinctive essential features are:
- посредством N акустических комбинированных приемников образуются две идентичные донные вертикально ориентированные эквидистантные антенны по M=N/2 комбинированных приемников в каждой, в каждой антенне расстояние между акустическими комбинированными приемниками выбрано из условия l3≤λ/8, расстояние между акустическими комбинированными приемниками, расположенными на одном горизонте, выбрано из условия l1≤λ/4, где λ - длина волны на рабочей частоте, а локальные системы координат, связанные с каждым акустическим комбинированным приемником, ориентированы одинаковым образом;- by means of N acoustic combined receivers, two identical bottom vertically oriented equidistant antennas are formed in M = N / 2 combined receivers in each, in each antenna, the distance between the acoustic combined receivers is selected from the condition l 3 ≤λ / 8, the distance between the acoustic combined receivers located on one horizon is chosen from the condition l 1 ≤λ / 4, where λ - wavelength at the operating frequency, and the local coordinate system associated with each acoustic combined desk ohm, oriented in the same way;
- подсистема определения горизонта источника, которая включает:- a subsystem for determining the source horizon, which includes:
- (М-1)-канальный блок дифференцирования горизонтальных компонент вектора интенсивности по вертикальной координате, вход которого соединен с выходом блока вычисления горизонтальных компонент вектора интенсивности,- (M-1) -channel unit for differentiating the horizontal components of the intensity vector along the vertical coordinate, the input of which is connected to the output of the unit for calculating the horizontal components of the intensity vector,
- (М)-канальный блок дифференцирования вертикальной компоненты вектора интенсивности по горизонтальным координатам, вход которого соединен с выходом блока вычисления вертикальной компоненты вектора интенсивности,- (M) -channel unit for differentiating the vertical component of the intensity vector by horizontal coordinates, the input of which is connected to the output of the unit for calculating the vertical component of the intensity vector,
- (М-1) канальный блок вычисления горизонтальных компонент ротора вектора интенсивности, первый вход которого соединен с выходом блока дифференцирования горизонтальных компонент вектора интенсивности по вертикальной координате, а второй вход соединен с выходом блока дифференцирования вертикальной компоненты вектора интенсивности по горизонтальным координатам,- (M-1) a channel unit for calculating the horizontal components of the rotor of the intensity vector, the first input of which is connected to the output of the differentiation unit of the horizontal components of the intensity vector in the vertical coordinate, and the second input is connected to the output of the unit of differentiation of the vertical components of the intensity vector in horizontal coordinates,
- (М-1)-канальный блок вычисления горизонтальных компонент ротора вектора интенсивности в повернутой системе координат, первый вход которого соединен с выходом блока вычисления горизонтальных компонент ротора вектора интенсивности, а второй вход соединен с выходом блока вычисления усредненного азимутального угла,- (M-1) -channel unit for calculating the horizontal components of the rotor of the intensity vector in a rotated coordinate system, the first input of which is connected to the output of the unit for calculating the horizontal components of the rotor of the intensity vector, and the second input is connected to the output of the unit for calculating the average azimuthal angle,
- блок вычисления максимального значения горизонтальных компонент ротора вектора интенсивности в повернутой системе координат, вход которого соединен с выходом блока вычисления горизонтальных компонент ротора вектора интенсивности в повернутой системе координат,- a unit for calculating the maximum value of the horizontal components of the rotor of the intensity vector in the rotated coordinate system, the input of which is connected to the output of the unit for calculating the horizontal components of the rotor of the intensity vector in the rotated coordinate system,
- блок определения горизонта источника, первый вход которого соединен с выходом блока определения максимума вертикальной компоненты вектора интенсивности, второй вход соединен с выходом блока вычисления максимального значения горизонтальных компонент ротора вектора интенсивности в повернутой системе координат, выход соединен с третьим входом устройства доступа к цифровым сетям передачи данных;- a source horizon determination unit, the first input of which is connected to the output of the unit for determining the maximum of the vertical components of the intensity vector, the second input is connected to the output of the unit for calculating the maximum value of the horizontal components of the intensity vector rotor in a rotated coordinate system, the output is connected to the third input of the access device to digital transmission networks data;
- за горизонт источника принимается среднее значение между оценкой горизонта максимума вертикальной компоненты вектора интенсивности и оценкой горизонта расположения геометрического центра четверки акустических комбинированных приемников, которой соответствует максимум угловой компоненты ротора вектора интенсивности Нφ.- the average value between the estimate of the horizon of the maximum of the vertical component of the intensity vector and the estimate of the location horizon of the geometric center of the four acoustic combined receivers, which corresponds to the maximum angular component of the rotor of the intensity vector Hφ, is taken as the source horizon.
Таким образом, именно такая совокупность существенных признаков заявленного устройства позволяет создать гидроакустический измерительный комплекс для измерения азимутального угла на источник звука и горизонта источника, увеличить помехоустойчивость измерительного комплекса за счет привлечения дополнительной информации и дополнительных измерений горизонтальной компоненты ротора вектора интенсивности. Новизна предлагаемого устройства заключается в том, что в нем впервые предложена и реализована конструктивно и схемотехнически процедура пространственного дифференцирования поля вектора интенсивности, позволяющая измерять угловую компоненту ротора вектора интенсивности и использовать эту информацию для повышения точности и помехоустойчивости определения горизонта источника звука.Thus, it is this combination of essential features of the claimed device that allows you to create a sonar measuring complex for measuring the azimuthal angle to the sound source and the source horizon, to increase the noise immunity of the measuring complex by attracting additional information and additional measurements of the horizontal component of the intensity vector rotor. The novelty of the proposed device lies in the fact that the procedure for spatial differentiation of the intensity vector field is proposed and implemented structurally and schematically for the first time, which makes it possible to measure the angular component of the intensity vector rotor and use this information to increase the accuracy and noise immunity of determining the horizon of a sound source.
На основании изложенного можно заключить, что совокупность существенных признаков заявленного изобретения имеет причинно-следственную связь с достигнутым техническим результатом.Based on the foregoing, we can conclude that the set of essential features of the claimed invention has a causal relationship with the achieved technical result.
Сущность изобретения поясняется чертежами, где: на фиг. 1 представлена донная вертикально ориентированная эквидистантная антенна, состоящая из двух подрешеток с общим якорным устройством, и схема расположения акустических приемников и источника звука относительно локальной системы координат; на фиг. 2 представлена блок-схема гидроакустического измерительного комплекса, на фиг. 3 представлена четверка акустических комбинированных приемников, принимающих участие в операции пространственного дифференцирования поля вектора интенсивности.The invention is illustrated by drawings, where: in FIG. 1 shows a bottom vertically oriented equidistant antenna, consisting of two sublattices with a common anchor device, and an arrangement of acoustic receivers and a sound source relative to the local coordinate system; in FIG. 2 is a block diagram of a sonar measuring complex; FIG. Figure 3 shows the four acoustic combined receivers participating in the operation of spatial differentiation of the field of the intensity vector.
Заявленный гидроакустический комплекс для обнаружения движущегося источника звука, измерения азимутального угла на источник звука и горизонта источника в мелком море содержит донную вертикально ориентированную эквидистантную антенну I, телеметрический блок II и систему III сбора, обработки и передачи информации.The claimed sonar system for detecting a moving sound source, measuring the azimuthal angle to the sound source and the source horizon in the shallow sea contains a bottom vertically oriented equidistant antenna I, telemetry unit II and system III for collecting, processing and transmitting information.
В донной вертикально ориентированной эквидистантной антенне I посредством N акустических комбинированных приемников образуются две идентичные донные вертикально ориентированные эквидистантные антенны по M=N/2 комбинированных приемников в каждой, в каждой антенне расстояние между акустическими комбинированными приемниками выбрано из условия l3≤λ/8, расстояние между акустическими комбинированными приемниками, расположенными на одном горизонте, выбрано из условия l1≤λ/4, где λ - длина волны на рабочей частоте, а локальные системы координат, связанные с каждым акустическим комбинированным приемником, ориентированы одинаковым образом.In the bottom vertically oriented equidistant antenna I, by means of N acoustic combined receivers, two identical bottom vertically oriented equidistant antennas are formed by M = N / 2 combined receivers in each, in each antenna, the distance between the acoustic combined receivers is selected from the condition l 3 ≤λ / 8, the distance between acoustic combined receivers located on the same horizon, it is selected from the condition l 1 ≤λ / 4, where λ is the wavelength at the operating frequency, and local coordinate systems the nat associated with each acoustic combination receiver are oriented in the same way.
Каждый из N акустических комбинированных приемников состоит из гидрофона, трехкомпонентного векторного приемника и соединенных с ними усилителей (на чертеже не показаны). Геометрия расположения акустических приемников и источника звука относительно локальной системы координат поясняется фиг. 1.Each of the N acoustic combined receivers consists of a hydrophone, a three-component vector receiver, and amplifiers connected to them (not shown). The location geometry of the acoustic receivers and the sound source relative to the local coordinate system is illustrated in FIG. one.
Телеметрический блок II включает: делители 1 напряжения, аналого-цифровую преобразующую схему 2, единую схему 3 электронного мультиплексирования, модулятор 4 и оптический излучатель 5, связанный оптической линией 6 связи с оптическим ресивером 7. Система III сбора, обработки и передачи информации содержит: блок 8 сбора, обработки и передачи информации, N-канальный блок 9 вычисления вертикальной компоненты вектора интенсивности, вход которого соединен с выходом блока 8, блок 10 определения максимума вертикальной компоненты вектора интенсивности, вход которого соединен с выходом N-канального блока 9 вычисления вертикальной компоненты вектора интенсивности, N-канальный блок 11 вычисления горизонтальных компонент вектора интенсивности, вход которого соединен с выходом блока 8 сбора, обработки и отображения информации, N-канальный блок 12 вычисления азимутального угла, вход которого соединен с первым выходом N-канального блока 11 вычисления горизонтальных компонент вектора интенсивности, блок 13 вычисления усредненного азимутального угла, первый вход которого соединен с выходом N-канального блока 12 вычисления азимутального угла, а второй вход соединен с вторым выходом N-канального блока 11 вычисления горизонтальных компонент вектора интенсивности. Информация с выхода блока 13 вычисления усредненного азимутального угла поступает на вход устройства 14 доступа к цифровым сетям передачи данных. Для решения проблемы обнаружения источника звука в систему III сбора, обработки и передачи информации включены сумматор 15, вход которого соединен с выходом N-канального блока 9 вычисления вертикальной компоненты вектора интенсивности, анализатор 16 спектра комплексной огибающей, вход которого соединен с выходом сумматора 15, вычислитель 17 максимума спектра комплексной огибающей, вход которого соединен с выходом анализатора 16 спектра комплексной огибающей, а выход соединен с вторым входом устройства 14 доступа к цифровым сетям передачи данных.The telemetry unit II includes:
Кроме того, для повышения помехоустойчивости системы, увеличения точности определения горизонта источника звука в гидроакустический комплекс дополнительно введена подсистема IV определения горизонта источника с повышенной помехоустойчивостью, содержащая (М-1)-канальный блок 18 дифференцирования горизонтальных компонент вектора интенсивности по вертикальной координате, вход которого соединен с выходом блока 11 вычисления горизонтальных компонент вектора интенсивности, (М)-канальный блок 19 дифференцирования вертикальной компоненты вектора интенсивности по горизонтальным координатам, вход которого соединен с выходом блока 9 вычисления вертикальной компоненты вектора интенсивности, (М-1) канальный блок 20 вычисления горизонтальных компонент ротора вектора интенсивности, первый вход которого соединен с выходом блока 18 дифференцирования горизонтальных компонент вектора интенсивности по вертикальной координате, а второй вход соединен с выходом блока 19 дифференцирования вертикальной компоненты вектора интенсивности по горизонтальным координатам, (М-1)-канальный блок 21 вычисления горизонтальных компонент ротора вектора интенсивности в повернутой системе координат, первый вход которого соединен с выходом блока 20 вычисления горизонтальных компонент ротора вектора интенсивности, а второй вход соединен с выходом блока 13 вычисления усредненного азимутального угла, блок 22 вычисления максимального значения горизонтальных компонент ротора вектора интенсивности в повернутой системе координат, вход которого соединен с выходом блока 21 вычисления горизонтальных компонент ротора вектора интенсивности в повернутой системе координат, блок 23 определения горизонта источника, первый вход которого соединен с выходом блока определения максимума вертикальной компоненты вектора интенсивности, второй вход соединен с выходом блока вычисления максимального значения горизонтальных компонент ротора вектора интенсивности в повернутой системе координат, выход соединен с третьим входом устройства 14 доступа к цифровым сетям передачи данных, а за горизонт источника принимается среднее значение между оценкой горизонта максимума вертикальной компоненты вектора интенсивности и оценкой горизонта расположения геометрического центра четверки акустических комбинированных приемников, которой соответствует максимум угловой компоненты ротора вектора интенсивности Нφ.In addition, to increase the noise immunity of the system, increase the accuracy of determining the horizon of a sound source, a subsystem IV for determining the horizon of a source with increased noise immunity is additionally introduced, containing a (M-1) -channel unit 18 for differentiating the horizontal components of the intensity vector from the vertical coordinate, the input of which is connected with the output of block 11 for calculating the horizontal components of the intensity vector, (M) -channel block 19 for differentiating the vertical components of the horizontal intensity factor whose input is connected to the output of block 9 for calculating the vertical components of the intensity vector, (M-1) channel block 20 for calculating horizontal components of the intensity vector rotor, the first input of which is connected to the output of block 18 for differentiating the horizontal components of the intensity vector in vertical coordinate and the second input is connected to the output of block 19 for differentiating the vertical components of the intensity vector along horizontal coordinates, (M-1) -channel block 21 calculating the horizontal components of the intensity vector rotor in a rotated coordinate system, the first input of which is connected to the output of the unit 20 for calculating the horizontal components of the rotor of the intensity vector, and the second input is connected to the output of the unit 13 for calculating the average azimuthal angle, unit 22 for calculating the maximum value of the horizontal components of the rotor of the intensity vector in rotated coordinate system, the input of which is connected to the output of block 21 for calculating the horizontal components of the rotor of the intensity vector in turned coordinate system, block 23 determining the source horizon, the first input of which is connected to the output of the block determining the maximum of the vertical component of the intensity vector, the second input is connected to the output of the block for calculating the maximum horizontal components of the rotor of the intensity vector in the rotated coordinate system, the output is connected to the third input of the device 14 access to digital data transmission networks, and the average value between the estimate of the horizon of the maximum of the vertical component is taken as the source horizon You are an intensity vector and an estimate of the location horizon of the geometric center of the four acoustic combined receivers, which corresponds to the maximum angular component of the rotor of the intensity vector Hφ.
Гидроакустический комплекс работает следующим образом.Hydroacoustic complex works as follows.
Звуковая волна, излучаемая источником звука, принимается акустическими комбинированными приемниками, образующими донную вертикально ориентированную эквидистантную антенну I. Все сигналы с выходов акустических приемников поступают на вход телеметрического блока II, а после прохождения через делители напряжения 1, аналого-цифровую преобразующую схему 2 и единую схему 3 электронного мультиплексирования преобразуются в поток цифровой информации, поступающий через модулятор 4, оптический излучатель 5 и оптическую линию 6 связи на оптический ресивер 7. С выхода оптического ресивера 7 информация поступает в цифровом виде на вход блока 8 сбора, обработки и отображения информации, находящегося в системе III сбора, обработки и отображения информации. В блоке 8 сбора, обработки и отображения информации сигналы вновь разделяются по отдельным каналам звукового давления и компонент вектора колебательной скорости и после применения быстрого преобразования Фурье (БПФ) поступают в виде соответствующих спектральных плотностей p(ω,r(t)), vz(ω,r(t)), vx(ω,r(t)), vy(ω,r(t)) в соответствующие блоки для последующей обработки.The sound wave emitted by the sound source is received by acoustic combined receivers forming a bottom vertically oriented equidistant antenna I. All signals from the outputs of the acoustic receivers are fed to the input of the telemetry unit II, and after passing through
С первого выхода блока 8 сигналы поступают в N-канальный блок 9 вычисления вертикальной компоненты вектора интенсивности
С выхода анализатора 16 спектра комплексной огибающей сигнал поступает на вход вычислителя 17 максимума спектра комплексной огибающей, выход которого соединен с вторым входом устройства 14 доступа к цифровым сетям передачи данных. В качестве критерия обнаружения движущегося источника звука берется обычно степень превышение максимума спектральной плотности комплексной огибающей вертикальной компоненты вектора интенсивности по отношению к уровню спектральной плотности фоновой шумовой помехи. Сама степень превышения обычно измеряется в децибелах и называется порогом обнаружения, который предварительно задается оператором.From the output of the complex
Кроме того, сигнальная информация поступает на вход подсистемы IV определения горизонта источника с повышенной помехоустойчивостью. Эта подсистема содержит блоки 18-19 пространственного дифференцирования поля вектора интенсивности по формулам (4)-(5), с выходов которых сигналы поступают на вход блока 20 вычисления горизонтальных компонент Hx, Hy ротора вектора интенсивности по формулам (6). Однако, горизонтальная компонента ротора вектора интенсивности принимает максимальное значение в системе координат, повернутой на азимутальный угол <φ>, который определяется в блоке 13 определения усредненного азимутального угла на источник звука. Для ее нахождения сигналы с выхода блока 20 вычисления горизонтальных компонент Hx, Hy ротора вектора интенсивности и с выхода блока 13 определения усредненного азимутального угла на источник звука поступают на входы блока 21 вычисления горизонтальных компонент ротора вектора интенсивности в повернутой системе координат по формулам (7), после чего в блоке 22 определяется максимальное значение угловой компоненты ротора вектора интенсивности Нφ. Для определения истинного значения горизонта источника оценки этой величины, полученные в блоках 10, 22, усредняются в блоке 23 и поступают на третий вход устройства 14 доступа к цифровым сетям передачи данных.In addition, the signal information is fed to the input of subsystem IV of determining the horizon of the source with increased noise immunity. This subsystem contains blocks 18-19 of the spatial differentiation of the field of the intensity vector according to formulas (4) - (5), the outputs of which signals are fed to the input of block 20 for calculating the horizontal components H x , H y of the rotor of the intensity vector according to formulas (6). However, the horizontal component of the intensity vector rotor assumes the maximum value in the coordinate system rotated by the azimuthal angle <φ>, which is determined in
Claims (1)
где φn, Ixn, Iyn - азимутальный угол и горизонтальные компоненты вектора интенсивности, относящиеся к n-у акустическому комбинированному приемнику, а в качестве признака обнаружения движущегося источника звука принимается степень превышения максимума спектра комплексной огибающей вертикальной компоненты вектора интенсивности, принимаемая в качестве предварительно определенного порога обнаружения, над уровнем спектральной плотности фоновой шумовой помехи, отличающийся тем, что посредством N акустических комбинированных приемников образуются две идентичные донные вертикально ориентированные эквидистантные антенны по M=N/2 комбинированных приемников в каждой, в каждой антенне расстояние между акустическими комбинированными приемниками выбрано из условия l3≤λ/8, расстояние между акустическими комбинированными приемниками, расположенными на одном горизонте, выбрано из условия l1≤λ/4, где λ - длина волны на рабочей частоте, а локальные системы координат, связанные с каждым акустическим комбинированным приемником, ориентированы одинаковым образом, в систему сбора, обработки и передачи информации дополнительно введена подсистема определения горизонта источника с повышенной помехоустойчивостью, содержащая (М-1)-канальный блок дифференцирования горизонтальных компонент вектора интенсивности по вертикальной координате, вход которого соединен с выходом блока вычисления горизонтальных компонент вектора интенсивности, (М)-канальный блок дифференцирования вертикальной компоненты вектора интенсивности по горизонтальным координатам, вход которого соединен с выходом блока вычисления вертикальной компоненты вектора интенсивности, (М-1) канальный блок вычисления горизонтальных компонент ротора вектора интенсивности, первый вход которого соединен с выходом блока дифференцирования горизонтальных компонент вектора интенсивности по вертикальной координате, а второй вход соединен с выходом блока дифференцирования вертикальной компоненты вектора интенсивности по горизонтальным координатам, (М-1)-канальный блок вычисления горизонтальных компонент ротора вектора интенсивности в повернутой системе координат, первый вход которого соединен с выходом блока вычисления горизонтальных компонент ротора вектора интенсивности, а второй вход соединен с выходом блока вычисления усредненного азимутального угла, блок вычисления максимального значения горизонтальных компонент ротора вектора интенсивности в повернутой системе координат, вход которого соединен с выходом блока вычисления горизонтальных компонент ротора вектора интенсивности в повернутой системе координат, блок определения горизонта источника, первый вход которого соединен с выходом блока определения максимума вертикальной компоненты вектора интенсивности, второй вход соединен с выходом блока вычисления максимального значения горизонтальных компонент ротора вектора интенсивности в повернутой системе координат, выход соединен с третьим входом устройства доступа к цифровым сетям передачи данных, а за горизонт источника принимается среднее значение между оценкой горизонта максимума вертикальной компоненты вектора интенсивности и оценкой горизонта расположения геометрического центра четверки акустических комбинированных приемников, которой соответствует максимум угловой компоненты ротора вектора интенсивности Нφ. A hydro-acoustic measuring complex for detecting a moving sound source, measuring the azimuthal angle to the sound source and the source horizon in the shallow sea, containing N acoustic combined receivers forming a bottom vertically oriented equidistant antenna, each of which consists of a hydrophone, a three-component vector receiver and amplifiers connected to them , telemetry unit, the input of which is connected to the output of the acoustic combined receivers, including voltage dividers, an analog-to-digital conversion circuit, a single electronic multiplexing circuit, a modulator and an optical emitter connected by an optical communication line to an optical receiver, an information collection, processing and transmission system comprising information collection, processing and transmission unit, the input of which is connected to the output of the optical receiver, and access device to digital data networks, N-channel unit for calculating the vertical component of the intensity vector, the input of which is connected to the output of the unit for collecting, processing and displaying formations, a unit for determining the maximum of the vertical component of the intensity vector, the input of which is connected to the output of the N-channel unit for calculating the vertical components of the intensity vector, an N-channel unit for calculating the horizontal components of the intensity vector, the input of which is connected to the output of the unit for collecting, processing and displaying information, N- channel block for calculating the azimuthal angle, the input of which is connected to the first output of the N-channel block for calculating the horizontal components of the intensity vector, the block for calculating the a single azimuthal angle, the first input of which is connected to the output of the N-channel block for calculating the azimuthal angle, the second input is connected to the second output of the N-channel block for calculating the horizontal components of the intensity vector, and the output is connected to the first input of the access device to digital data networks, adder, the input of which is connected to the output of the N-channel unit for calculating the vertical component of the intensity vector, the complex envelope spectrum analyzer, the input of which is connected to the output of the adder, calculate s maximum range of the complex envelope having an input connected to the output of the complex envelope of the spectrum analyzer and an output coupled to a second input of the access device to digital data networks, wherein the azimuth angle is determined by the average formula
where φ n , I xn , I yn is the azimuthal angle and horizontal components of the intensity vector related to the n-th acoustic combined receiver, and the degree of exceeding the spectrum maximum of the complex envelope of the vertical component of the intensity vector, taken as a predetermined detection threshold, above the spectral density level of the background noise interference, characterized in that by means of N acoustic combined receivers about razuyutsya two identical bottom vertically oriented equidistant antenna for M = N / 2 receivers in each combination, each antenna distance between the acoustic receivers combined conditions selected from l 3 ≤λ / 8, the distance between the combined acoustic receivers disposed on one horizon selected from conditions l 1 ≤λ / 4, where λ is the wavelength at the operating frequency, and the local coordinate systems associated with each acoustic combined receiver are oriented in the same way to the collection system, Information processing and transmission additionally introduced a subsystem for determining the source horizon with increased noise immunity, containing a (M-1) -channel unit for differentiating the horizontal components of the intensity vector along the vertical coordinate, the input of which is connected to the output of the unit for calculating the horizontal components of the intensity vector, (M) -channel block differentiation of the vertical component of the intensity vector by horizontal coordinates, the input of which is connected to the output of the vertical comp intensity vector vectors, (M-1) channel unit for calculating the horizontal components of the intensity vector rotor, the first input of which is connected to the output of the differentiation unit of the horizontal components of the intensity vector in the vertical coordinate, and the second input is connected to the output of the differentiation unit of the vertical components of the intensity vector in the horizontal coordinates, (M-1) -channel unit for calculating the horizontal components of the rotor of the intensity vector in a rotated coordinate system, the first input of which is connected n with the output of the unit for calculating the horizontal components of the rotor of the intensity vector, and the second input is connected to the output of the unit for calculating the average azimuthal angle, the unit for calculating the maximum value of the horizontal components of the rotor of the intensity vector in the rotated coordinate system, the input of which is connected to the output of the unit for calculating the horizontal components of the rotor of the intensity vector in rotated coordinate system, the horizon horizon determination unit, the first input of which is connected to the output of the maximum determination unit of the vertical component of the intensity vector, the second input is connected to the output of the unit for calculating the maximum value of the horizontal components of the rotor of the intensity vector in the rotated coordinate system, the output is connected to the third input of the access device to digital data networks, and the average value between the estimate of the horizon of the maximum of the vertical component is taken as the source horizon intensity vector and estimate the location horizon of the geometric center of the four acoustic combined receivers, cat swarm corresponds to the maximum rotor angular component of the vector Nφ intensity.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2015127365/28A RU2591030C1 (en) | 2015-07-07 | 2015-07-07 | Hydroacoustic system for detection of moving sound source, measurement of azimuth angle of source and horizon of sound source in shallow sea |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2015127365/28A RU2591030C1 (en) | 2015-07-07 | 2015-07-07 | Hydroacoustic system for detection of moving sound source, measurement of azimuth angle of source and horizon of sound source in shallow sea |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2591030C1 true RU2591030C1 (en) | 2016-07-10 |
Family
ID=56372256
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2015127365/28A RU2591030C1 (en) | 2015-07-07 | 2015-07-07 | Hydroacoustic system for detection of moving sound source, measurement of azimuth angle of source and horizon of sound source in shallow sea |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2591030C1 (en) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2664973C1 (en) * | 2017-06-07 | 2018-08-24 | Российская Федерация, от имени которой выступает ФОНД ПЕРСПЕКТИВНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ | Underwater glider for localizing a source of sound |
| RU2739000C1 (en) * | 2020-06-15 | 2020-12-21 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт проблем морских технологий Дальневосточного отделения Российской академии наук (ИПМТ ДВО РАН) | Hydroacoustic system for detecting a moving underwater sound source, measurement of bearing on sound source and horizon of sound source in shallow sea |
| RU2795375C1 (en) * | 2022-11-16 | 2023-05-03 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт проблем морских технологий им. академика М.Д. Агеева Дальневосточного отделения Российской академии наук (ИПМТ ДВО РАН) | Hydroacoustic complex for detecting a moving underwater sound source, measuring the bearing to the sound source and the horizon of the sound source in the shallow sea in the infrasonic frequency range |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2158430C2 (en) * | 1998-12-30 | 2000-10-27 | Институт проблем морских технологий Дальневосточного отделения РАН | Method determining bearing on radiation source and device for its realization |
| US20090257312A1 (en) * | 2008-03-12 | 2009-10-15 | Novick Arnold W | Autonomous Sonar System and Method |
| US7738319B2 (en) * | 2007-03-08 | 2010-06-15 | Raytheon Company | Determining angles of arrival using multipaths |
| US8054712B1 (en) * | 2009-09-30 | 2011-11-08 | The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy | Autonomous hydrophone position locating and target tracking system |
| RU2488133C1 (en) * | 2011-11-28 | 2013-07-20 | Учреждение Российской академии наук Институт проблем морских технологий Дальневосточного отделения РАН (ИПМТ ДВО РАН) | Hydroacoustic complex to detect moving source of sound, to measure azimuthal angle to source and horizon of source of sound in shallow sea |
| RU2537472C1 (en) * | 2013-06-26 | 2015-01-10 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт проблем морских технологий Дальневосточного отделения Российской академии наук (ИПМТ ДВО РАН) | Hydroacoustic system for detecting submerged moving sound source and measuring coordinates thereof in shallow sea |
-
2015
- 2015-07-07 RU RU2015127365/28A patent/RU2591030C1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2158430C2 (en) * | 1998-12-30 | 2000-10-27 | Институт проблем морских технологий Дальневосточного отделения РАН | Method determining bearing on radiation source and device for its realization |
| US7738319B2 (en) * | 2007-03-08 | 2010-06-15 | Raytheon Company | Determining angles of arrival using multipaths |
| US20090257312A1 (en) * | 2008-03-12 | 2009-10-15 | Novick Arnold W | Autonomous Sonar System and Method |
| US8054712B1 (en) * | 2009-09-30 | 2011-11-08 | The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy | Autonomous hydrophone position locating and target tracking system |
| RU2488133C1 (en) * | 2011-11-28 | 2013-07-20 | Учреждение Российской академии наук Институт проблем морских технологий Дальневосточного отделения РАН (ИПМТ ДВО РАН) | Hydroacoustic complex to detect moving source of sound, to measure azimuthal angle to source and horizon of source of sound in shallow sea |
| RU2537472C1 (en) * | 2013-06-26 | 2015-01-10 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт проблем морских технологий Дальневосточного отделения Российской академии наук (ИПМТ ДВО РАН) | Hydroacoustic system for detecting submerged moving sound source and measuring coordinates thereof in shallow sea |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2664973C1 (en) * | 2017-06-07 | 2018-08-24 | Российская Федерация, от имени которой выступает ФОНД ПЕРСПЕКТИВНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ | Underwater glider for localizing a source of sound |
| RU2739000C1 (en) * | 2020-06-15 | 2020-12-21 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт проблем морских технологий Дальневосточного отделения Российской академии наук (ИПМТ ДВО РАН) | Hydroacoustic system for detecting a moving underwater sound source, measurement of bearing on sound source and horizon of sound source in shallow sea |
| RU2795375C1 (en) * | 2022-11-16 | 2023-05-03 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт проблем морских технологий им. академика М.Д. Агеева Дальневосточного отделения Российской академии наук (ИПМТ ДВО РАН) | Hydroacoustic complex for detecting a moving underwater sound source, measuring the bearing to the sound source and the horizon of the sound source in the shallow sea in the infrasonic frequency range |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| RU2488133C1 (en) | Hydroacoustic complex to detect moving source of sound, to measure azimuthal angle to source and horizon of source of sound in shallow sea | |
| RU2590933C1 (en) | Device for obtaining information on noisy object in sea | |
| CN109239712B (en) | Noise detection method based on underwater sound field and sound energy flow | |
| RU2474836C1 (en) | Hydroacoustic system for measuring azimuthal angle to sound source in shallow sea | |
| RU2602732C1 (en) | Method for passive determination of coordinates of noisy object in the sea | |
| US11835544B2 (en) | Wind speed measuring device and wind speed measuring method | |
| RU2653587C1 (en) | Hydroacoustic system for detection of moving sound source, measurement of azimuth angle of source and horizon of sound source in shallow sea | |
| RU2484492C1 (en) | Hydroacoustic system for measuring coordinates of sound source in shallow sea | |
| RU2537472C1 (en) | Hydroacoustic system for detecting submerged moving sound source and measuring coordinates thereof in shallow sea | |
| RU2739000C1 (en) | Hydroacoustic system for detecting a moving underwater sound source, measurement of bearing on sound source and horizon of sound source in shallow sea | |
| RU2591030C1 (en) | Hydroacoustic system for detection of moving sound source, measurement of azimuth angle of source and horizon of sound source in shallow sea | |
| RU2550576C1 (en) | Method to measure distance to noisy object | |
| RU2649073C1 (en) | Method for determining coordinates of the underwater object by the hydroacoustic system of underwater navigation with an alignment beacon | |
| RU2225991C2 (en) | Navigation sonar to illuminate near situation | |
| RU2017131018A (en) | Global radio-acoustic system for monitoring the fields of the atmosphere, ocean and the earth's crust in the marine environment and recognition of the sources of their formation | |
| RU2692841C1 (en) | Hydro acoustic method for determining purpose parameters when using an explosive signal with a wireless communication system | |
| RU2723145C1 (en) | Method and device for detecting noisy objects in the sea with onboard antenna | |
| RU2476899C1 (en) | Hydroacoustic complex to measure azimuthal angle and horizon of sound source in shallow sea | |
| KR20210044079A (en) | Remote coastal acoustic tomography system based on directional array sensor | |
| RU127945U1 (en) | NAVIGATING HYDROACOUSTIC STATION | |
| CN111679248A (en) | Target azimuth and distance combined sparse reconstruction positioning method based on seabed horizontal L-shaped array | |
| RU2590932C1 (en) | Hydroacoustic method of measuring depth of immersion of fixed object | |
| RU2659105C1 (en) | Large-scale radiohydroacoustic system of monitoring, recognizing and classifying fields generated by sources in marine environment | |
| Liang et al. | Research on the array gain of vertical array of vector hydrophone in deep sea | |
| CN110109087A (en) | A kind of irregular investigative range display methods of sonar and system |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20200708 |