RU2590226C1 - Active sonar - Google Patents

Active sonar Download PDF

Info

Publication number
RU2590226C1
RU2590226C1 RU2015114872/28A RU2015114872A RU2590226C1 RU 2590226 C1 RU2590226 C1 RU 2590226C1 RU 2015114872/28 A RU2015114872/28 A RU 2015114872/28A RU 2015114872 A RU2015114872 A RU 2015114872A RU 2590226 C1 RU2590226 C1 RU 2590226C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
signal
input
output
response
tone
Prior art date
Application number
RU2015114872/28A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Сергей Алексеевич Иванов
Евгений Берович Либенсон
Татьяна Борисовна Стреленко
Original Assignee
Акционерное Общество "Концерн "Океанприбор"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Акционерное Общество "Концерн "Океанприбор" filed Critical Акционерное Общество "Концерн "Океанприбор"
Priority to RU2015114872/28A priority Critical patent/RU2590226C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2590226C1 publication Critical patent/RU2590226C1/en

Links

Images

Landscapes

  • Measurement Of Velocity Or Position Using Acoustic Or Ultrasonic Waves (AREA)

Abstract

FIELD: sonar.
SUBSTANCE: invention relates to hydroacoustic equipment, namely to active hydrolocation, including active sonars for detecting objects, measuring coordinates and motion parameters of detected objects and classification of detected objects. Summary: determination of parameters of constructions structure is performed by measuring time position of maximums of response corresponding to separate highlights, determination of time intervals between positions of maxima and intervals at distance between separate highlights from object. Possibility of determining parameters of constructions structure and, consequently, classification of detected objects at constructions structure in proposed sonar is connected to fact that duration of response at output of matched filter for specifically generated complex signal is considerably shorter than duration of signal response for tone of probing signal with large duration.
EFFECT: technical result is with high duration tone of probing signal providing possibility of detecting constructions with structure of received echo signal, which is required for performing classification of detected object based on highlight structure.
1 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к гидроакустической технике, конкретнее к области активной гидролокации, в том числе к активным гидролокаторам, предназначенным для обнаружения объектов, измерения координат и параметров движения обнаруженных объектов и классификации обнаруженных объектов.The invention relates to sonar technology, and more particularly to the field of active sonar, including active sonar, designed to detect objects, measure coordinates and motion parameters of detected objects and classify detected objects.

Важной является задача классификации обнаруженных гидролокатором объектов. Классификация по типу обнаруженного объекта выполняется, в том числе, и на основе анализа бликовой структуры эхосигнала от этого объекта.An important task is the classification of objects detected by sonar. Classification by the type of detected object is carried out, including, based on the analysis of the glare structure of the echo signal from this object.

Следует отметить, что для обеспечения большой дальности обнаружения необходимо применение тональных зондирующих сигналов большой длительности, а для классификации обнаруженного объекта по бликовой структуре необходимо обеспечить высокую разрешающую способность по дистанции, что возможно при тональных зондирующих сигналах малой длительности. Таким образом, для тонального зондирующего сигнала имеет место противоречие между требованиями по дальности обнаружения объекта и требованиями по классификации объекта по бликовой структуре сигнала.It should be noted that to ensure a long detection range, it is necessary to use tonal probing signals of long duration, and to classify the detected object according to its flare structure, it is necessary to provide high resolution in distance, which is possible with tonal probing signals of short duration. Thus, for the tonal probe signal, there is a contradiction between the requirements for the detection range of the object and the requirements for classifying the object according to the flare structure of the signal.

Известен активный гидролокатор (патент РФ №2346295), содержащий акустические излучающую и приемную антенны, устройство формирования тонального зондирующего сигнала, генераторное устройство, устройство управления, устройство формирования характеристик направленности, блок измерения времени задержки эхосигнала относительно момента излучения зондирующего сигнала, блок измерения угла прихода эхосигнала в вертикальной плоскости, блок измерения глубины цели.Known active sonar (RF patent No. 2346295) containing acoustic emitting and receiving antennas, a device for generating a sounding probe signal, a generator device, a control device, a device for generating directivity characteristics, a unit for measuring the delay time of an echo signal relative to the moment of emission of a probe signal, a unit for measuring the angle of arrival of an echo signal in the vertical plane, the unit for measuring the depth of the target.

Однако данный гидролокатор не позволяет производить классификацию обнаруженных объектов.However, this sonar does not allow the classification of detected objects.

Известен способ классификации объектов по параметрам бликовой структуры эхосигнала и гидролокатор, реализующий этот способ (патент США №4084148). Гидролокатор содержит генератор, формирующий короткий тональный сигнал, излучатель и приемник звука, также содержит первый преобразователь Фурье, второй преобразователь Фурье, инвертор, умножитель, третий преобразователь Фурье, на выходе которого возникает последовательность импульсов, соответствующая бликовой структуре эхосигнала.A known method of classifying objects according to the parameters of the glare structure of the echo signal and sonar that implements this method (US patent No. 4084148). The sonar contains a generator that generates a short tone signal, an emitter and a sound receiver, also contains a first Fourier transducer, a second Fourier transducer, an inverter, a multiplier, a third Fourier transducer, at the output of which a pulse sequence corresponding to the glare structure of the echo signal appears.

Недостатком этого гидролокатора является то, что при большой длительности тонального зондирующего сигнала, необходимой для обеспечения значительных дальностей обнаружения эхосигналов, отсутствует возможность выявления бликовой структуры принимаемого эхосигнала. Это связано с тем, что при большой длительности тонального зондирующего сигнала гидролокатор имеет высокую разрешающую способность по радиальной скорости, но имеет весьма низкую разрешающую способность по дистанции (по времени).The disadvantage of this sonar is that with a long duration of the tonal probe signal, necessary to ensure significant detection ranges of echo signals, it is not possible to detect a glare structure of the received echo signal. This is due to the fact that with a long duration of the tonal probe signal, the sonar has a high resolution in radial speed, but has a very low resolution in distance (in time).

По количеству общих признаков наиболее близким аналогом предлагаемого изобретения является активный гидролокатор с классификацией объекта, содержащий последовательно соединенные устройство управления, устройство формирования тонального зондирующего сигнала, генераторное устройство и излучающую акустическую антенну, также содержащий последовательно соединенные приемную акустическую антенну, устройство обработки сигналов, устройство обнаружения эхосигнала, второй вход которого соединен со вторым выходом устройства управления, и устройство классификации объекта (Гидроакустические средства связи и наблюдения. В.Б. Митько, А.П. Евтютов, С.Е. Гущин. Л.: Судостроение, 1982. С. 133-141). Устройство классификации объекта реализуется на основе анализа спектральных характеристик эхосигналов, использования частотной зависимости интенсивности эхосигналов в широком диапазоне частот от резонансных свойств обнаруженных объектов, оценки размеров обнаруженных объектов.By the number of common features, the closest analogue of the invention is an active sonar with object classification, containing a serially connected control device, a device for generating a sounding probe signal, a generator device and a radiating acoustic antenna, also containing a serially connected receiving acoustic antenna, a signal processing device, an echo signal detection device the second input of which is connected to the second output of the control device, Object classification device (hydroacoustic communication and observation. Mit'ko VB, AP Evtyutov, SE Goushchin. L .: Shipbuilding, 1982. pp 133-141). An object classification device is implemented based on the analysis of the spectral characteristics of echo signals, using the frequency dependence of the echo signal intensity in a wide range of frequencies on the resonance properties of detected objects, and estimating the size of detected objects.

Недостатком этого гидролокатора-прототипа является отсутствие возможности оценки параметров бликовой структуры эхосигнала, необходимой для классификации объекта по бликовой структуре эхосигнала. Бликовая структура эхосигнала также является одним из важных классификационных признаков (см. патент США №4084148), использование которого позволяющая повысить вероятность правильной классификации обнаруженных объектов.The disadvantage of this prototype sonar is the inability to assess the parameters of the glare structure of the echo signal necessary to classify the object by the glare structure of the echo signal. The glare structure of the echo signal is also one of the important classification features (see US patent No. 4084148), the use of which allows to increase the likelihood of the correct classification of detected objects.

Целью изобретения является обеспечение возможности классификации обнаруженных объектов по их бликовой структуре при применении тональных зондирующих сигналов большой длительности, которые обеспечивают реализацию значительных дальностей обнаружения объектов.The aim of the invention is to enable classification of detected objects according to their flare structure when using tonal probing signals of long duration, which provide the implementation of significant detection ranges of objects.

Техническим результатом изобретения является возможность определения параметров бликовой структуры эхосигнала для гидролокатора с тональными зондирующими сигналами большой длительности, существенно превышающей временную протяженность бликовой структуры эхосигнала.The technical result of the invention is the ability to determine the parameters of the glare structure of the echo signal for a sonar with tonal probing signals of long duration, significantly exceeding the time length of the glare structure of the echo signal.

Для достижения данного технического результата в активный гидролокатор с классификацией объекта, содержащий последовательно соединенные устройство управления, устройство формирования тонального зондирующего сигнала, генераторное устройство и излучающую акустическую антенну, также содержащий последовательно соединенные приемную акустическую антенну, устройство обработки сигналов, устройство обнаружения эхосигнала, второй вход которого соединен со вторым выходом устройства управления, и устройство классификации объекта, введены новые признаки, а именно: последовательно соединенные сигнальное запоминающее устройство, устройство выделения сигнального отклика тонального сигнала, модулятор, согласованный фильтр и устройство определения параметров бликовой структуры, также введены устройство выработки строба, последовательно соединенные устройство оценки времен прихода элементарных эхосигналов, устройство выбора моментов начала формирования модулирующих функций и устройство формирования модулирующих функций сложного сигнала, при этом вход устройства оценки времен прихода элементарных эхосигналов соединен со вторым выходом устройства выделения сигнального отклика тонального сигнала, а первый и второй выходы устройства формирования модулирующей функции сложного сигнала соединены со вторыми входами модулятора и согласованного фильтра соответственно, вход устройства выработки строба соединен с выходом устройства обнаружения эхосигнала, второй выход устройства обработки сигналов соединен с первым входом сигнального запоминающего устройства, первый, второй и третий выходы устройства выработки строба соединены со вторым входом сигнального запоминающего устройства, вторым входом устройства выделения сигнального отклика тонального сигнала и вторым входом устройства определения параметров бликовой структуры соответственно, а третий выход устройства выделения сигнального отклика тонального сигнала соединен со вторым входом устройства формирования модулирующей функции сложного сигнала.To achieve this technical result, an active sonar with object classification containing a serially connected control device, a device for generating a sounding probe signal, a generator device and a radiating acoustic antenna, also containing a serially connected receiving acoustic antenna, a signal processing device, an echo signal detection device, the second input of which connected to the second output of the control device, and the object classification device, introduced new features, namely: a serially connected signal storage device, a device for extracting a signal response of a tone signal, a modulator, a matched filter and a device for determining flare structure parameters, a strobe generation device, a serially connected device for estimating the arrival times of elementary echo signals, a device for selecting the moments of formation start modulating functions and a device for generating modulating functions of a complex signal, while the input of the device evaluates and arrival times of elementary echo signals are connected to the second output of the tone signal signal response isolation device, and the first and second outputs of the complex signal modulating function generating device are connected to the second inputs of the modulator and matched filter, respectively, the input of the strobe generation device is connected to the output of the echo detection device, the second output signal processing devices connected to the first input of the signal storage device, the first, second and third outputs of the device yrabotki gate connected to the second input of the signal memory, a second input selection signal tone response unit and the second input parameter determination device specular structure, respectively, and the third output device selection signal response tone signal is coupled to a second input forming apparatus, modulating the complex signal function.

Указанный технический результат достигается за счет того, что определение параметров бликовой структуры эхосигнала для гидролокатора с тональными зондирующими сигналами большой длительности производится на основе получения бликовой структуры на выходе согласованного фильтра для специально сформированных сложных сигналов. Причем полученные при этом длительности откликов, соответствующих отдельным бликам, существенно меньше (в десятки раз) длительности сигнального отклика тонального сигнала. Таким образом, отдельные блики эхосигнала могут быть разделены по времени. Такой результат получается в связи с тем, что разрешающая способность по времени сформированных сложных сигналов существенно выше, чем разрешающая способность тонального сигнала той же длительности. Таким образом, для гидролокатора с тональными зондирующими сигналами большой длительности, выполняющего обнаружение объекта на больших дистанциях появляется возможность оценки параметров бликовой структуры и, следовательно, классификации объекта по бликовой структуре. Данный технический результат получается при совместной работе вновь введенных блоков, связей между ними и связей этих блоков с другими блоками гидролокатора.The specified technical result is achieved due to the fact that the determination of the parameters of the glare structure of the echo signal for a sonar with tonal probing signals of long duration is based on obtaining a glare structure at the output of a matched filter for specially formed complex signals. Moreover, the response durations obtained in this case corresponding to individual flares are much shorter (by tens of times) than the duration of the signal response of the tone signal. In this way, individual reflections of the echo can be separated by time. This result is due to the fact that the time resolution of the generated complex signals is significantly higher than the resolution of a tone signal of the same duration. Thus, for a sonar with tonal probing signals of long duration, which detects an object at long distances, it becomes possible to evaluate the parameters of the glare structure and, therefore, classify the object by glare structure. This technical result is obtained by the joint work of the newly introduced blocks, the connections between them and the connections of these blocks with other sonar blocks.

Сущность изобретения поясняется фиг. 1 и фиг. 2, где на фиг. 1 приведена блок-схема предложенного активного гидролокатора, а на фиг. 2 представлены огибающая принятого тонального эхосигнала (штриховая линия) и огибающая отклика специально сформированного сложного сигнала на выходе согласованного фильтра (сплошная линия). По горизонтальной оси на фиг. 2 - время в секундах, по вертикальной оси - уровень сигнала в вольтах.The invention is illustrated in FIG. 1 and FIG. 2, where in FIG. 1 shows a block diagram of the proposed active sonar, and in FIG. Figure 2 shows the envelope of the received tonal echo signal (dashed line) and the envelope of the response of a specially formed complex signal at the output of the matched filter (solid line). On the horizontal axis in FIG. 2 - time in seconds, along the vertical axis - signal level in volts.

Активный гидролокатор с классификацией объекта (фиг. 1) содержит последовательно соединенные устройство 3 управления, устройство 4 формирования тонального зондирующего сигнала, генераторное устройство 5 и излучающую акустическую антенну 1. Гидролокатор (фиг. 1) содержит также последовательно соединенные приемную акустическую антенну 2, устройство 6 обработки сигналов и устройство 7 обнаружения эхосигнала, второй вход которого соединен со вторым выходом устройства 3. Также заявленный активный гидролокатор содержит последовательно соединенные сигнальное запоминающее устройство 8, устройство 9 выделения сигнального отклика тонального сигнала, модулятор 10, согласованный фильтр 11, устройство 12 определения параметров бликовой структуры и устройство 13 классификации объекта, также содержит устройство 14 выработки строба, последовательно соединенные устройство 15 оценки времен прихода элементарных эхосигналов, устройство 16 выбора моментов начала формирования модулирующих функций и устройство 17 формирования модулирующей функции сложного сигнала, при этом вход устройства 15 соединен со вторым выходом устройства 9, а первый и второй выходы устройства 17 соединены со вторыми входами модулятора 10 и согласованного фильтра 11 соответственно. Вход устройства 14 соединен с выходом устройства 7, второй выход устройства 6 соединен с первым входом устройства 8, первый, второй и третий выходы устройства 14 соединены со вторым входом устройства 8, вторым входом устройства 9 и вторым входом устройства 12 соответственно, а третий выход устройства 9 соединен со вторым входом устройства 17.An active sonar with object classification (Fig. 1) contains a serially connected control device 3, a device 4 for generating a sounding signal, a generator 5 and a radiating acoustic antenna 1. The sonar (Fig. 1) also contains a serially connected receiving acoustic antenna 2, device 6 signal processing and device 7 for detecting an echo signal, the second input of which is connected to the second output of device 3. Also, the claimed active sonar contains in series the data signal storage device 8, a device 9 for extracting a signal response of a tone signal, a modulator 10, a matched filter 11, a device 12 for determining the flare structure parameters and an object classification device 13 also includes a strobe generation device 14 connected in series with a device 15 for estimating the arrival times of elementary echo signals, a device 16 for selecting the moments of the beginning of the formation of modulating functions and a device 17 for generating the modulating function of a complex signal, while the input of the device 15 with is single with the second output of the device 9, and the first and second outputs of the device 17 are connected to the second inputs of the modulator 10 and the matched filter 11, respectively. The input of the device 14 is connected to the output of the device 7, the second output of the device 6 is connected to the first input of the device 8, the first, second and third outputs of the device 14 are connected to the second input of the device 8, the second input of the device 9 and the second input of the device 12, respectively, and the third output of the device 9 is connected to the second input of the device 17.

Практическое исполнение блоков, входящих в изобретение, известно из практики гидроакустики и реализуется на основе применения цифровых устройств.The practical implementation of the blocks included in the invention is known from the practice of hydroacoustics and is implemented through the use of digital devices.

Блок 8 и согласованный фильтр 11 могут быть реализованы на основе технических решений, приведенных в книге Проектирование импульсных и цифровых устройств радиотехнических систем. / Гришин Ю.П., Казаринов Ю.М., Катиков В.М. и др.; Под ред. Ю.М. Казаринова. М.: Высш. шк., 1985. на С. 51 и С. 147-150.Block 8 and the matched filter 11 can be implemented on the basis of technical solutions given in the book Design of pulse and digital devices of radio systems. / Grishin Yu.P., Kazarinov Yu.M., Katikov V.M. and etc.; Ed. Yu.M. Kazarinova. M .: Higher. school, 1985. S. 51 and S. 147-150.

Блоки 10, 17 выполняются с использованием технических решений, приведенных в книге Проектирование импульсных и цифровых устройств радиотехнических систем. /Цифровые радионавигационные устройства/ В.В. Барашенков, А.Е. Лутченко, Е.М.Скороходов и др.; под ред. В.Б. Смолова. М.: Сов. радио, 1980. С. 196-206.Blocks 10, 17 are performed using technical solutions given in the book Design of pulse and digital devices of radio engineering systems. / Digital radio navigation devices / V.V. Barashenkov, A.E. Lutchenko, E.M. Skorohodov and others; under the editorship of V.B. Smolova. M .: Sov. Radio, 1980.S. 196-206.

Блоки 9, 14 реализуются с использованием технических средств, описанных в книге Проектирование импульсных и цифровых устройств радиотехнических систем. /Гришин Ю.П., Казаринов Ю.М., Катиков В.М. и др.; Под ред. Ю.М. Казаринова. М.: Высш. шк., 1985. С. 155-163.Blocks 9, 14 are implemented using the technical means described in the book Design of pulse and digital devices of radio engineering systems. / Grishin Yu.P., Kazarinov Yu.M., Katikov V.M. and etc.; Ed. Yu.M. Kazarinova. M .: Higher. Shk., 1985.S. 155-163.

Работа устройства осуществляется следующим образом. Устройство 4 формирования тонального зондирующего сигнала вырабатывает зондирующие сигналы. Гидролокатор производит излучение зондирующего сигнала с помощью генераторного устройства 5 и излучающей акустической антенны 1. Отраженный от объекта эхосигнал с выхода приемной акустической антенны 2 поступает на устройство 6, обеспечивающее обработку принятых сигналов, и далее на устройство 7 обнаружения эхосигнала. С выхода блока 6 сигнальный процесс поступает на вход сигнального запоминающего устройства 8, которое работает в режиме обновления запоминаемой информации. При обнаружении эхосигнала в устройстве 14 вырабатывается стробирующий импульс, середина которого по времени соответствует моменту обнаружения эхосигнала, а длительность которого дает возможность, с учетом приборных ошибок сформировать в блоке 8 необходимый массив сигнального процесса, включающий на некоторой протяженности по времени как отклик тонального сигнала, так и шумы. Этот массив передается в блок 9. В блоке 9 происходит выделение сигнального отклика тонального сигнала из поступившего в блок 9 массива. Из блока 9 сигнальный отклик тонального сигнала в виде радиоимпульса (то есть импульса с высокочастотным заполнением) поступает на вход блока 15, где выполняются приближенные оценки времен прихода элементарных эхосигналов, соответствующих эхосигналам от отдельных «бликов» объекта. Эти приближенные оценки выполняются, например, по моментам времени изменения уровня огибающей принятого сигнала, представляющего собой сумму элементарных тональных эхосигналов (см. фиг. 2). С выхода блока 15 данные о временах прихода элементарных эхосигналов поступают в блок 16, где производится определение моментов начала формирования модулирующих функций сложных сигналов, соответствующих приближенным оценкам времен прихода элементарных сигналов. С выхода блока 16 выбранные моменты формирования модулирующих функций поступают на вход блока 17, в котором выполняется формирование модулирующих функций специального сложного сигнала. С выхода блока 17 сформированные модулирующие функции поступают на входы блока 10 и блока 11. В блоке 10 выполняется модуляция сигнального отклика тонального сигнала, поступившего из блока 9, с помощью передаваемых из блока 17 модулирующих функций с учетом поступивших из блока 16 моментам начала формирования модулирующих функций. На вход блока 11 поступают сформированные с помощью модулятора 10 сложные сигналы, соответствующие временам прихода элементарных эхосигналов. Также из блока 9 в блок 17 поступает управляющий сигнал, задающий начало работы и параметры формирования модулирующих функций сложного сигнала. В результате на выходе блока 11 возникают сжатые по длительности отклики сложных эхосигналов, полученных с помощью модуляции сигнального отклика тонального сигнала и согласованной фильтрации специально сформированного сложного сигнала. Отклики сложного сигнала, полученные на выходе блока 11, соответствуют элементарным эхосигналам, то есть отдельным «бликам» эхосигнала. Таким образом, на выходе блока 11 получается сигнал, соответствующий бликовой структуре эхосигнала. Этот сигнал передается в блок 12. В этом сигнале отклики, соответствующие отдельным бликам разрешены, так как длительность откликов сформированных сложных сигналов существенно меньше сигнального отклика тонального сигнала. Вследствие этого определение параметров бликовой структуры становится возможным при использовании тональных зондирующих сигналов большой длительности. Этот эффект иллюстрируется на примере с помощью фиг. 2.The operation of the device is as follows. The device 4 forming a tonal sounding signal generates sounding signals. The sonar emits a sounding signal using a generator device 5 and a radiating acoustic antenna 1. The echo signal reflected from the object from the output of the receiving acoustic antenna 2 is supplied to the device 6, which processes the received signals, and then to the echo signal detection device 7. From the output of block 6, the signal process enters the input of the signal storage device 8, which operates in the update mode of the stored information. When an echo signal is detected, a gating pulse is generated in device 14, the middle of which corresponds to the time of detection of the echo signal, and the duration of which makes it possible, taking into account device errors, to generate in block 8 the necessary array of the signal process, including for some time extent both the response of the tone signal and noises. This array is transmitted to block 9. In block 9, the signal response of the tone signal is extracted from the array received in block 9. From block 9, the signal response of the tone signal in the form of a radio pulse (that is, a pulse with high-frequency filling) is input to block 15, where approximate estimates of the arrival times of elementary echo signals corresponding to echo signals from individual “glare” of the object are performed. These approximate estimates are performed, for example, at time instants of a change in the level of the envelope of the received signal, which is the sum of the elementary tonal echo signals (see Fig. 2). From the output of block 15, data on the times of arrival of elementary echo signals go to block 16, where the moments of the beginning of the formation of modulating functions of complex signals corresponding to approximate estimates of the times of arrival of elementary signals are determined. From the output of block 16, the selected moments of the formation of modulating functions are fed to the input of block 17, in which the formation of modulating functions of a special complex signal is performed. From the output of block 17, the generated modulating functions are fed to the inputs of block 10 and block 11. In block 10, the signal response of the tone signal received from block 9 is modulated using the modulating functions transmitted from block 17, taking into account the moment of formation of modulating functions received from block 16 . At the input of block 11, complex signals generated by the modulator 10 are received corresponding to the arrival times of elementary echo signals. Also, from block 9 to block 17 receives a control signal that sets the start of work and the parameters of the formation of modulating functions of a complex signal. As a result, the output of block 11 gives rise to compressed responses of complex echo signals obtained by modulating the signal response of the tone signal and matched filtering of a specially formed complex signal. The responses of the complex signal obtained at the output of block 11 correspond to elementary echo signals, that is, to individual “glare” of the echo signal. Thus, at the output of block 11, a signal is obtained corresponding to the glare structure of the echo signal. This signal is transmitted to block 12. In this signal, the responses corresponding to individual flares are allowed, since the duration of the responses of the generated complex signals is significantly less than the signal response of the tone signal. As a result, determination of the flare structure parameters becomes possible when using tonal probe signals of long duration. This effect is illustrated by the example of FIG. 2.

На фиг. 2 представлено:In FIG. 2 presents:

- огибающая принятого тонального эхосигнала (штриховая линия), состоящая в данном примере из двух элементарных эхосигналов, соответствующих двум бликам отраженного сигнала. Длительность тонального зондирующего сигнала 0,5 с, элементарные эхосигналы разнесены на 0,2 с;- the envelope of the received tone echo (dashed line), consisting in this example of two elementary echo signals corresponding to two flares of the reflected signal. The duration of the sounding probe signal is 0.5 s, elementary echo signals are spaced 0.2 s apart;

- огибающие откликов сложных эхосигналов на выходе согласованного фильтра (сплошная линия), соответствующих бликам отраженного сигнала. Ширина полосы сформированных в данном случае сложных сигналов равна 200 Гц, длительности основного лепестка огибающих сигнальных откликов сложных сигналов по уровню (минус 3 дБ) равны соответственно 5 мс.- envelopes of the responses of complex echo signals at the output of the matched filter (solid line) corresponding to the flare of the reflected signal. The bandwidth of the complex signals generated in this case is 200 Hz, the duration of the main lobe of the envelopes of the signal responses of complex signals by level (minus 3 dB) is 5 ms, respectively.

Таким образом, в данном примере длительность отклика каждого сформированного сложного эхосигнала в 100 раз меньше длительности отклика тонального эхосигнала, за счет этого и происходит существенное повышение разрешающей способности по времени (дистанции), что дает возможность определения параметров бликовой структуры эхосигнала от объекта.Thus, in this example, the response time of each generated complex echo signal is 100 times less than the response time of the tonal echo signal, due to this there is a significant increase in the resolution in time (distance), which makes it possible to determine the parameters of the glare structure of the echo signal from the object.

С выхода блока 11 огибающая отклика согласованного фильтра поступает на вход устройства 12 определения параметров бликовой структуры. В блоке 12 производится определение временного положения максимумов откликов, соответствующих отдельным бликам, и определение интервалов времени Δτi между положениями максимумов. Далее в блоке 12 определяются интервалы по дистанции Δdi между отдельными бликами от объекта с использованием соотношенияFrom the output of block 11, the response envelope of the matched filter is input to the device 12 for determining the parameters of the glare structure. In block 12, the temporal position of the response maxima corresponding to individual flares is determined and the time intervals Δτ i between the positions of the maxima are determined. Next, in block 12, intervals are determined by the distance Δd i between individual highlights from the object using the relation

Δdi=c·Δτi/2,Δd i = c · Δτ i / 2,

где с - скорость звука в воде, Δτi - интервалы времени между положениями максимумов откликов на выходе блока 11.where c is the speed of sound in water, Δτ i are the time intervals between the positions of the response maxima at the output of block 11.

Таким образом, в блоке 12 определены параметры бликовой структуры принятого эхосигнала, которые поступают в блок 13. В блоке 13 принимается решение о классе обнаруженного объекта по оценкам параметров его бликовой структуры (например, путем сравнения с базой данных по бликовым структурам объектов разных классов), а также по виду бликовой структуры, представляемой оператору гидролокатора на индикаторе блока 13. Оператор может принять решение о классе объекта по оценкам параметров бликовой структуры и по виду бликовой структуры эхосигнала на экране.Thus, in block 12, the parameters of the flare structure of the received echo signal are determined, which enter block 13. In block 13, a decision is made about the class of the detected object according to the estimates of the parameters of its flare structure (for example, by comparison with the database on the flare structures of objects of different classes), as well as by the type of glare structure presented to the sonar operator on the indicator of block 13. The operator can decide on the class of the object by estimating the parameters of the glare structure and by the type of glare structure of the echo signal screen.

Устройство 3 управляет во времени формированием зондирующего сигнала (блок 4) и соответственно работой генераторного устройства 5, а также обеспечивает через блок 7 синхронизацию работы блоков 8, 9, 10, 12, 13, 14, 15, 16 и 17.The device 3 controls in time the formation of the probe signal (block 4) and, accordingly, the operation of the generator device 5, and also provides through block 7 synchronization of the operation of blocks 8, 9, 10, 12, 13, 14, 15, 16 and 17.

Использование сигнального запоминающего устройства, устройства выделения сигнального отклика тонального сигнала, устройства оценки времен прихода элементарных эхосигналов, устройства формирования модулирующей функции, модулятора, согласованного фильтра, устройства выработки строба, устройства определения параметров бликовой структуры, с соответствующими связями между этими блоками и связями этих блоков с другими блоками активного гидролокатора, обеспечивает возможность выявления бликовой структуры принимаемого эхосигнала при ольшой длительности тонального зондирующего сигнала на основе определения временного положения максимумов откликов, соответствующих отдельным бликам, определения интервалов времени Δτi между положениями максимумов и интервалов по дистанции Δdi между отдельными бликами от объекта. Возможность определения параметров бликовой структуры и тем самым выполнения классификации обнаруженного объекта в заявленном гидролокаторе связана с тем, что длительность откликов на выходе согласованного фильтра для специально сформированного сложного сигнала существенно меньше длительности сигнального отклика для тонального зондирующего сигнала большой длительности.The use of a signal storage device, a device for extracting a signal response of a tone signal, a device for estimating the arrival times of elementary echo signals, a device for generating a modulating function, a modulator, a matched filter, a device for generating a strobe, a device for determining parameters of a flare structure, with corresponding connections between these blocks and the connections of these blocks with other active sonar blocks, provides the ability to detect glare of the received echo when lshoy duration probing tone signal based on the determination of the temporal position of peaks of responses corresponding to the individual glare, determine the time intervals Δτ i between the positions of maxima and interval Δd i by the distance between individual patches of light on the object. The ability to determine the parameters of the flare structure and thereby perform the classification of the detected object in the inventive sonar is due to the fact that the duration of the responses at the output of the matched filter for a specially formed complex signal is significantly less than the duration of the signal response for a tonal probe signal of long duration.

Таким образом, задача успешно решается.Thus, the problem is successfully solved.

Claims (1)

Активный гидролокатор с классификацией объекта, содержащий последовательно соединенные устройство управления, устройство формирования тонального зондирующего сигнала, генераторное устройство и излучающую акустическую антенну, также содержащий последовательно соединенные приемную акустическую антенну, устройство обработки сигналов, устройство обнаружения эхосигнала, второй вход которого соединен со вторым выходом устройства управления, и устройство классификации объекта, отличающийся тем, что в него введены последовательно соединенные сигнальное запоминающее устройство, устройство выделения сигнального отклика тонального сигнала, модулятор, согласованный фильтр и устройство определения параметров бликовой структуры, также введены устройство выработки строба, последовательно соединенные устройство оценки времен прихода элементарных эхосигналов, устройство выбора моментов начала формирования модулирующих функций и устройство формирования модулирующих функций сложного сигнала, при этом вход устройства оценки времен прихода элементарных эхосигналов соединен со вторым выходом устройства выделения сигнального отклика тонального сигнала, а первый и второй выходы устройства формирования модулирующей функции сложного сигнала соединены со вторыми входами модулятора и согласованного фильтра соответственно, вход устройства выработки строба соединен с выходом устройства обнаружения эхосигнала, второй выход устройства обработки сигналов соединен с первым входом сигнального запоминающего устройства, первый, второй и третий выходы устройства выработки строба соединены со вторым входом сигнального запоминающего устройства, вторым входом устройства выделения сигнального отклика тонального сигнала и вторым входом устройства определения параметров бликовой структуры соответственно, а третий выход устройства выделения сигнального отклика тонального сигнала соединен со вторым входом устройства формирования модулирующей функции сложного сигнала. An active sonar with object classification, containing a serially connected control device, a device for generating a sounding probe signal, a generator device and a radiating acoustic antenna, also containing a serially connected receiving acoustic antenna, a signal processing device, an echo signal detection device, the second input of which is connected to the second output of the control device , and an object classification device, characterized in that the connection external signal storage device, tone signal signal response extraction device, modulator, matched filter and specular structure determination device, a strobe generation device, series-connected device for estimating the arrival times of elementary echo signals, a device for selecting the moments of the beginning of the formation of modulating functions and a device for generating modulating functions are also introduced complex signal, while the input of the device estimates the time of arrival of elementary echo signals soy is dined with the second output of the tone signal signal response isolation device, and the first and second outputs of the complex signal modulating function generating device are connected to the second inputs of the modulator and the matched filter, respectively, the input of the strobe generation device is connected to the output of the echo detection device, the second output of the signal processing device is connected to the first input of the signal storage device, the first, second and third outputs of the strobe generation device are connected to the second input s tional the memory device, the second input tone allocation response signal device and the second input parameter determination device specular structure, respectively, and the third output device selection signal response tone signal is coupled to a second input of the device forming a complex modulating signal function.
RU2015114872/28A 2015-04-20 2015-04-20 Active sonar RU2590226C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2015114872/28A RU2590226C1 (en) 2015-04-20 2015-04-20 Active sonar

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2015114872/28A RU2590226C1 (en) 2015-04-20 2015-04-20 Active sonar

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2590226C1 true RU2590226C1 (en) 2016-07-10

Family

ID=56371660

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2015114872/28A RU2590226C1 (en) 2015-04-20 2015-04-20 Active sonar

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2590226C1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2801678C1 (en) * 2022-12-13 2023-08-14 Акционерное Общество "Концерн "Океанприбор" Method for measuring distance to a stationary object by sonar

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4509151A (en) * 1982-01-22 1985-04-02 Sea World, Inc. Marine acoustic analysis system and method
RU20389U1 (en) * 2001-03-11 2001-10-27 Федеральное государственное унитарное предприятие "Центральный научно-исследовательский институт "Морфизприбор" HYDROLOCATOR FOR DETECTION AND CLASSIFICATION OF LATER AND UNDERWATER TARGETS FOR LATER VEHICLES
RU2408897C1 (en) * 2009-10-19 2011-01-10 ОАО "Концерн "Океанприбор" Active sonar
RU2528114C1 (en) * 2013-04-11 2014-09-10 Открытое акционерное общество "Концерн "Океанприбор" Active sonar with object classification
RU2528113C1 (en) * 2013-04-11 2014-09-10 Открытое акционерное общество "Концерн "Океанприбор" Active sonar

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4509151A (en) * 1982-01-22 1985-04-02 Sea World, Inc. Marine acoustic analysis system and method
RU20389U1 (en) * 2001-03-11 2001-10-27 Федеральное государственное унитарное предприятие "Центральный научно-исследовательский институт "Морфизприбор" HYDROLOCATOR FOR DETECTION AND CLASSIFICATION OF LATER AND UNDERWATER TARGETS FOR LATER VEHICLES
RU2408897C1 (en) * 2009-10-19 2011-01-10 ОАО "Концерн "Океанприбор" Active sonar
RU2528114C1 (en) * 2013-04-11 2014-09-10 Открытое акционерное общество "Концерн "Океанприбор" Active sonar with object classification
RU2528113C1 (en) * 2013-04-11 2014-09-10 Открытое акционерное общество "Концерн "Океанприбор" Active sonar

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2801678C1 (en) * 2022-12-13 2023-08-14 Акционерное Общество "Концерн "Океанприбор" Method for measuring distance to a stationary object by sonar

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US9268022B2 (en) Underwater detection device and underwater detecting method
RU2529441C1 (en) Method of processing sonar information
RU2461020C1 (en) Method for automatic classification
RU2650835C1 (en) Method of the target parameters determining by the sonar
RU2711406C1 (en) Method of classification of hydro acoustic signals of marine objects noise emission
RU86321U1 (en) MULTI-FREQUENCY NAVIGATION SYSTEM
RU2535238C1 (en) Method of synchronising emission and reception functions in bistatic sonar
JP6587564B2 (en) Acoustic measurement device, acoustic measurement method, multi-beam acoustic measurement device, and aperture synthesis sonar
US20190298298A1 (en) Ultrasound imaging method
RU2465618C1 (en) Automatic classification system of short-range hydrolocator
RU2723145C1 (en) Method and device for detecting noisy objects in the sea with onboard antenna
RU92201U1 (en) ACTIVE HYDROLOCATOR
RU2590226C1 (en) Active sonar
RU2626295C1 (en) Automatic detection and classification system of short-range sonar
RU2543674C1 (en) Active sonar
RU2545326C1 (en) Active sonar
RU90574U1 (en) ACTIVE HYDROLOCATOR
US5615174A (en) Method and device for detecting objects dispersed in an area of land by determining propagation characteristics of an acoustic wave in the ground
RU2719214C1 (en) Active sonar
RU2528113C1 (en) Active sonar
RU20389U1 (en) HYDROLOCATOR FOR DETECTION AND CLASSIFICATION OF LATER AND UNDERWATER TARGETS FOR LATER VEHICLES
RU2039366C1 (en) Phase parametric side-looking sonar system
RU2528114C1 (en) Active sonar with object classification
US4939698A (en) Sonar system
RU2545067C1 (en) Active sonar

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20190421