RU2219563C2 - Method establishing direction of arrival of echo signal ( variants ) - Google Patents

Abstract

FIELD: underwater acoustics, sound fixing and ranging, detection of active objects. SUBSTANCE: there are proposed several variants of implementation of method. Emission under pulse mode and signal reception from direction of major maximum of radiation pattern of receiving-transmitting, multielement, equidistant antenna, emission and reception of signals are carried out in proper frequency range. One or two additional maxima positioned in symmetry with reference to major maximum are formed in same frequency range in radiation pattern. If echo signal is received, direction of arrival of echo signal is found as direction of major maximum, if it is not received as direction of additional maximum. To define direction more exactly in presence of two additional maxima on altered frequency radiation pattern is turned till one of additional maxima coincides with initial, radiation is carried out on altered frequency and if echo signal is fixed this direction is assumed to be direction of arrival of echo signal, in its absence- direction of another additional maximum on initial frequency is considered as proper direction. Radiation and reception of signals are conducted in turn or simultaneously on two different frequencies f_a, f_b. If echo signal is received on both frequencies direction of arrival of echo signal is defined as direction of major maximum, if it received on one frequency-as direction of additional maximum on given first frequency. To define direction more exactly in presence of two additional maxima radiation pattern is turned on second frequency till one additional maximum coincides with direction of additional maximum of first frequency on which signal was received and radiation is emitted. When echo signal is received on second frequency this direction is defined as direction of arrival of echo signal, in absence of echo signal direction of arrival of another additional maximum on first frequency is considered to be direction of arrival of echo signal. EFFECT: increased precision and capability of direction finding, expansion of frequency band by factor of two and more towards higher frequencies in which range direction of arrival of echo signal is established unambiguously when wave dimensions between antenna elements are same. 4 cl, 4 dwg

Description

Текст описания в факсимильном виде (см. графическую часть) Тб Description text in facsimile form (see graphic part) Tb

Claims (4)

1. Способ определения направления прихода эхосигнала, включающий излучение сигнала в импульсном режиме и прием эхосигнала с направления главного максимума диаграммы направленности приемно-излучающей многоэлементной эквидистантной антенны гидролокатора, отличающийся тем, что излучение и прием эхосигнала производят в диапазоне частот1. A method for determining the direction of arrival of an echo signal, including emitting a signal in a pulsed mode and receiving an echo signal from the direction of the main maximum of the radiation pattern of a receiving-emitting multielement equidistant sonar antenna, characterized in that the radiation and reception of the echo signal are in the frequency range

где с - скорость звука;where c is the speed of sound; d - расстояние между элементами;d is the distance between the elements; θ - текущий угол;θ is the current angle; θ₀ - угол компенсации, в котором в диаграмме направленности образуется один дополнительный максимум,θ ₀ is the compensation angle at which one additional maximum is formed in the radiation pattern, изменяют частоту излучения до изменения углового расстояния между главным и дополнительным максимумом на угол, не меньший угловой ширины дополнительного максимума по уровню -3 дБ, если эхосигнал принят на измененной частоте, направление прихода эхосигнала определяют как направление главного максимума, если не принят - как направление дополнительного максимума, при этом суммарный интервал времени Т между началом излучения и принятием решения о направлении прихода эхосигнала должен бытьchange the radiation frequency until the angular distance between the main and additional maximum changes by an angle not less than the angular width of the additional maximum at a level of -3 dB, if the echo signal is received at a changed frequency, the direction of arrival of the echo signal is determined as the direction of the main maximum, if not accepted, as the direction of the additional maximum, while the total time interval T between the start of radiation and the decision on the direction of arrival of the echo signal should be

где D - дистанция между гидролокатором и объектом;where D is the distance between the sonar and the object; ν_n - поперечная скорость объекта относительно гидролокатора;ν _n is the transverse velocity of the object relative to the sonar; α - полуширина максимума диаграммы направленности, на направлении которого принят эхосигнал.α is the half-width of the maximum radiation pattern in the direction of which the echo signal is received. 2. Способ определения направления прихода эхосигнала, включающий излучение сигнала в импульсном режиме и прием эхосигнала с направления главного максимума диаграммы направленности приемно-излучающей многоэлементной эквидистантной антенны гидролокатора, отличающийся тем, что излучение и прием эхосигнала производят в диапазоне частот2. A method for determining the direction of arrival of an echo signal, including emitting a signal in a pulsed mode and receiving an echo signal from the direction of the main maximum of the radiation pattern of a receiving-emitting multielement equidistant sonar antenna, characterized in that the radiation and reception of the echo signal are in the frequency range

где с - скорость звука;where c is the speed of sound; d - расстояние между элементами;d is the distance between the elements; θ - текущий угол;θ is the current angle; θ₀ - угол компенсации, в котором в диаграмме направленности образуются два дополнительных максимума, расположенных по обе стороны от главного максимума,θ ₀ is the compensation angle in which two additional maximums are formed in the radiation pattern located on both sides of the main maximum, изменяют частоту излучения до изменения углового расстояния между главным и каждым из дополнительных максимумов на угол, не меньший угловой ширины дополнительного максимума по уровню -3 дБ, если эхосигнал принят на измененной частоте, направление прихода эхосигнала определяют как направление главного максимума, если не принят - как направление одного из дополнительных максимумов, для уточнения направления которого на измененной частоте поворачивают диаграмму направленности до совпадения одного из дополнительных максимумов с его положением на первоначальной частоте, производят излучение на измененной частоте и при фиксации эхосигнала это направление определяют как направление прихода эхосигнала, а при его отсутствии - как направление другого дополнительного максимума на первоначальной частоте, при этом суммарный интервал времени Т между началом излучения и принятием решения о направлении прихода эхосигнала должен бытьthe radiation frequency is changed until the angular distance between the main and each of the additional maxima changes by an angle not less than the angular width of the additional maximum at a level of -3 dB, if the echo signal is received at a changed frequency, the direction of arrival of the echo signal is determined as the direction of the main maximum, if not accepted, as the direction of one of the additional maxima, to clarify the direction of which at a changed frequency, turn the radiation pattern until one of the additional maxima coincides with its polo living at the initial frequency, they produce radiation at a changed frequency and, when the echo signal is fixed, this direction is defined as the direction of arrival of the echo signal, and in the absence of it, as the direction of another additional maximum at the initial frequency, while the total time interval T between the start of the radiation and the decision on the direction the arrival of the echo should be

где D - дистанция между гидролокатором и объектом;where D is the distance between the sonar and the object; ν_n - поперечная скорость объекта относительно гидролокатора;ν _n is the transverse velocity of the object relative to the sonar; α - полуширина максимума диаграммы направленности, на направлении которого принят эхосигнал.α is the half-width of the maximum radiation pattern in the direction of which the echo signal is received. 3. Способ определения направления прихода эхосигнала,, включающий излучение сигнала в импульсном режиме и прием эхосигнала с направления главного максимума диаграммы направленности приемно-излучающей многоэлементной эквидистантной антенны гидролокатора, отличающийся тем, что излучение и прием сигналов производят последовательно или одновременно на двух частотах f_а, f_b, причем частота f_а не равна частоте f_b, а каждая из частот f_а, f_b удовлетворяет условию3. A method for determining the direction of arrival of an echo signal, including emitting a signal in a pulsed mode and receiving an echo signal from the direction of the main maximum of the radiation pattern of a receiving-emitting multi-element equidistant sonar antenna, characterized in that the radiation and reception of signals are performed sequentially or simultaneously at two frequencies f _a , f _b , and the frequency f _{a is} not equal to the frequency f _b , and each of the frequencies f _a , f _b satisfies the condition

где с - скорость звука;where c is the speed of sound; d - расстояние между элементами;d is the distance between the elements; θ - текущий угол;θ is the current angle; θ₀ - угол компенсации,θ ₀ is the angle of compensation, на каждой из частот в диаграмме направленности образуется еще один дополнительный максимум, при этом угловое расстояние между главным максимумом и дополнительным максимумом на частоте f_а отличается от аналогичного расстояния на частоте f_b на угол, не меньший угловой ширины дополнительного максимума, если эхосигнал принят на обоих частотах f_а и f_b, направление прихода эхосигнала определяют как направление главного максимума, если на одной из частот - как направление дополнительного максимума на данной частоте приема эхосигнала, при этом суммарный интервал времени Т между началом излучения и принятием решения о направлении прихода эхосигнала должен бытьat each frequency in the radiation pattern, another additional maximum is formed, while the angular distance between the main maximum and the additional maximum at frequency f _a differs from the same distance at the frequency f _b by an angle no smaller than the angular width of the additional maximum, if the echo signal is received at both frequencies f _a and f _b, the direction of arrival of the echo signal is determined as the direction of the principal maximum, if at a frequency - as the direction of the additional peak at the frequency of the echo signal reception at this the total time interval T between the beginning of the radiation and the decision on the direction of arrival of the echo signal to be

где D - дистанция между гидролокатором и объектом;where D is the distance between the sonar and the object; ν_n - поперечная скорость объекта относительно гидролокатора;ν _n is the transverse velocity of the object relative to the sonar; α - полуширина максимума диаграммы направленности, на направлении которого принят эхосигнал.α is the half-width of the maximum radiation pattern in the direction of which the echo signal is received. 4. Способ определения направления прихода эхосигнала, включающий излучение сигнала в импульсном режиме и прием эхосигнала с направления главного максимума диаграммы направленности приемно-излучающей многоэлементной эквидистантной антенны гидролокатора, отличающийся тем, что излучение и прием сигналов производят последовательно или одновременно на двух частотах f_а, f_b, причем частота f_а не равна частоте f_b, а каждая из частот f_а, f_b удовлетворяет условию4. A method for determining the direction of arrival of an echo signal, including emitting a signal in a pulsed mode and receiving an echo signal from the direction of the main maximum of the radiation pattern of a receiving-emitting multielement equidistant sonar antenna, characterized in that the radiation and reception of signals are performed sequentially or simultaneously at two frequencies f _a , f _b , and the frequency f _{a is} not equal to the frequency f _b , and each of the frequencies f _a , f _b satisfies the condition

где с - скорость звука;where c is the speed of sound; d - расстояние между элементами;d is the distance between the elements; θ - текущий угол;θ is the current angle; θ₀ - угол компенсации,θ ₀ is the angle of compensation, на каждой из частот в диаграмме направленности образуются два дополнительных максимума, расположенных по обе стороны от главного максимума, причем на частоте f_а угловое расстояние между главным максимумом и каждым из дополнительных максимумов отличается от аналогичного расстояния на частоте f_b на угол, не меньший угловой ширины дополнительного максимума, если эхосигнал принят на обоих частотах f_а и f_b, направление прихода эхосигнала определяют как направление главного максимума, если эхосигнал принят только на одной из частот f_а, для уточнения направления поворачивают диаграмму направленности до совпадения одного из дополнительных максимумов на другой частоте f_b с направлением дополнительного максимума на частоте f_а, на которой эхосигнал принят, производят излучение сигнала и при приеме эхосигнала на частоте f_b это направление определяют как направление прихода эхосигнала, а при отсутствии - как направление другого дополнительного максимума на частоте f_а, при этом суммарный интервал времени Т между началом излучения и принятием решения о направлении прихода эхосигнала должен бытьat each frequency in the radiation pattern, two additional maxima are formed, located on both sides of the main maximum, and at a frequency f _{a, the} angular distance between the main maximum and each of the additional maxima differs from the same distance at a frequency f _b by an angle not less than the angular width additional maximum if an echo received on both frequencies f _a and f _b, the direction of arrival of the echo signal is determined as the direction of the principal maximum, if the received echo only on one of the frequencies f _a, for tochneniya direction rotated radiation pattern to match one of the secondary maxima at another frequency f _b with the direction of the additional peak at frequency f _and in which echo is received, produce radiation signal, and when receiving the echo signal at a frequency f _b is the direction defined as the direction of arrival of the echo signal, and in the absence, as the direction of another additional maximum at a frequency f _a , while the total time interval T between the beginning of the radiation and the decision on the direction of arrival of the echo ignal must be

где D - дистанция между гидролокатором и объектом;where D is the distance between the sonar and the object; ν_n - поперечная скорость объекта относительно гидролокатора;ν _n is the transverse velocity of the object relative to the sonar; α - полуширина максимума диаграммы направленности, на направлении которого принят эхосигнал.α is the half-width of the maximum radiation pattern in the direction of which the echo signal is received.

Images