RU2612201C1 - Способ определения дистанции гидролокатором - Google Patents
Способ определения дистанции гидролокатором Download PDFInfo
- Publication number
- RU2612201C1 RU2612201C1 RU2015149398A RU2015149398A RU2612201C1 RU 2612201 C1 RU2612201 C1 RU 2612201C1 RU 2015149398 A RU2015149398 A RU 2015149398A RU 2015149398 A RU2015149398 A RU 2015149398A RU 2612201 C1 RU2612201 C1 RU 2612201C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- distance
- sonar
- signal
- determining
- echo signal
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
- G01S15/00—Systems using the reflection or reradiation of acoustic waves, e.g. sonar systems
- G01S15/02—Systems using the reflection or reradiation of acoustic waves, e.g. sonar systems using reflection of acoustic waves
- G01S15/06—Systems determining the position data of a target
- G01S15/08—Systems for measuring distance only
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Radar, Positioning & Navigation (AREA)
- Remote Sensing (AREA)
- Acoustics & Sound (AREA)
- Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Measurement Of Velocity Or Position Using Acoustic Or Ultrasonic Waves (AREA)
Abstract
Изобретение относится к области гидроакустики и может быть использовано для построения систем обнаружения сигнала гидролокатора и, в частности, для повышения точности измерения дистанции при использовании зондирующих сигналов большой длительности. Использование предлагаемой процедуры измерений и вычислений обеспечивает более высокую достоверность определения дистанции, оценка которой учитывает изменение дистанции за счет собственного движения и движения цели. Способ определения дистанции гидролокатором содержит излучение зондирующего сигнала в момент времени Тиз, прием эхосигнала, спектральный анализ эхосигналов, определение дистанции Добн в момент превышения порога амплитудой эхосигнала Тпр, определение радиальной скорости Vр.ц. по смещению спектрального эхосигнала относительно частоты излученного сигнала, измерение собственной скорости Vсоб, измерение курсового угла объекта Q0, определение радиальной скорости сближения с объектом Vр.соб=VсобcosQ0, измерение дистанции перемещения гидролокатора к объекту за время распространения Дгл=(Тпр-Тиз)VсобcosQ0, определение дистанции перемещения объекта за время распространения эхосигнала от объекта до гидролокатора Доб=0,5(Тпр-Тиз)Vр.об, а текущую дистанцию до объекта определяют как Дтек=Добн-Дгл±Доб. 1 ил.
Description
Изобретение относится к области гидроакустики и может быть использовано в гидролокации, в частности для повышения достоверности измерения дистанции.
Известен способ обнаружения эхосигнала и измерения дистанции, изложенный в книге B.C. Бурдика "Анализ гидроакустических систем". Судостроение, 1988 г., стр. 347, который содержит многоканальную по частоте фильтрацию, детектирование, выделение огибающей эхосигнала и сравнение ее амплитуды с порогом. По каналу с максимальной амплитудой сигнала по частоте определяется смещение спектра, которое пропорционально радиальной скорости цели, а по моменту превышения выбранного порога определяется задержка эхосигнала и дистанция до объекта обнаружения.
При использовании цифровой техники в качестве спектрального анализа применяют процедуры быстрого преобразования Фурье (БПФ), которые обеспечивают выделение и измерение энергетического спектра шумового электрического процесса ("Применение цифровой обработки сигналов", изд. Мир, М., 1990 г., стр. 296). Перечисленные способы имеют точность измерения дистанции, определяемую длительностью зондирующего сигнала
Известен способ обнаружения эхосигнала и измерения дистанции, рассмотренный в книге Л. Рабинера, Б. Гоулда «Теория и применение цифровой обработки сигналов», Мир, Москва, 1978 г.
Способ содержит следующие операции: излучение зондирующего сигнала длительностью Т на известной частоте; прием эхосигнала в смеси с шумовой помехой гидроакустической антенной; дискретизацию электрического сигнала на выходе гидроакустической антенны; набор приемным устройством дискретизированных отсчетов длительностью Т; определение энергетического спектра с помощью процедуры быстрого преобразования Фурье (БПФ); многократное повторение процедуры набора дискретизированных отсчетов длительностью T через равные промежутки времени и определение энергетического спектра каждого набора; выбор набора с максимальной энергией сигнала; принятие решения об обнаружении и измерение дистанции по набору с максимальной энергией сигнала.
Недостатком способа является низкая точность измерения дистанции, определяемая временным сдвигом набора временной реализации, и смещение оценки измерения дистанции.
Наиболее близким аналогом, который может быть принят за прототип, является способ измерения дистанции, основанный на приеме эхосигнала гидролокатора, изложенный, например, в книге Евтютов Е.С. и Митько В.Б. "Примеры инженерных расчетов в гидроакустике", Судостроение, 1981 г., с. 77. Способ содержит излучение зондирующего сигнала, спектральный анализ принятых эхосигналов, детектирование спектральных составляющих, интегрирование огибающей, обнаружение сигнала при сравнении с порогом. В момент превышения выбранного порога определяется время задержки эхосигнала, и по нему высчитывается дистанция до объекта, а по смещению центральной частоты принятого эхосигнала относительно центральной частоты излученного сигнала определяется радиальная скорость объекта.
Недостатком рассматриваемого технического решения является то, что при распространении зондирующего сигнала и распространении эхосигнала на большие расстояния возникает ошибка определения текущей оценки дистанции, которая определяется совместным перемещением гидролокатора и объекта за время распространения зондирующего и эхосигнала.
После излучения зондирующего сигнала гидролокатор продолжает движение в выбранном направлении. Например, при скорости движения гидролокатора 6 узлов, что составляет 3 м/с, и времени распространения до объекта и обратно 20 секунд, дистанция до объекта, измеренная на момент приема эхосигнала, уменьшится на 60 метров. Аналогично происходит и при движении объекта после отражения эхосигнала. Объект продолжает двигаться в прежнем направлении и за время распространения эхосигнала от объекта до гидролокатора, равного примерно 10 секунд, и при скорости 3 м/сек, пройдет расстояние, равное 30 метрам. Таким образом, измеренная дистанция будет отличаться от реальной дистанции на момент прихода эхосигнала на 90 метров. Эта ошибка зависит от дистанции и скорости движения гидролокатора и скорости перемещения объекта и изменяется в зависимости от конкретной ситуации.
Задачей изобретения является повышение достоверности определения дистанции, измеренной движущимся гидролокатором.
Техническим результатом от использования изобретения является повышение точности измерения дистанции путем устранения ошибки, связанной с совместным перемещением гидролокатора и объекта за время распространения сигнала и эхосигнала и определение текущей дистанции с учетом перемещения гидролокатора и объекта.
Технический результат достигается тем, что в способ определения дистанции гидролокатором, содержащий излучение зондирующего сигнала в момент времени Тиз, прием эхосигнала, спектральный анализ эхосигналов, определения дистанции Добн=0,5(Тпр-Тиз)С в момент превышения порога амплитудой эхосигнала Тпр, где С - скорость звука, определение радиальной скорости Vр.об по смещению спектрального эхосигнала относительно частоты излученного сигнала, введены новые признаки, а именно: измеряют собственную скорость носителя гидролокатора Vсоб, измеряют курсовой угол объекта Q0, определяют радиальную скорость сближения с объектом Vр.соб=VсобcosQ0, измеряют дистанцию перемещения гидролокатора к объекту за время распространения эхосигнала Дгл=(Тпр-Тиз)VсобcosQ0, определяют дистанцию перемещение объекта за время распространения эхосигнала от объекта до гидролокатора Доб=0,5(Тпр-Тиз)Vр.об, а текущую дистанцию до объекта Дтек определяют как Дтек=Добн-Дгл.±Доб=(Тпр-Тиз)(0,5С-VсобcosQ0±0,5Vр.об), где плюс при приближении объекта, а минус при удалении.
Поясним достижение указанного результата.
Предположим, что работа производится неподвижным гидролокатором по неподвижному объекту. Излучаем сигнал в момент времени Тиз и принимаем эхосигнал в момент времени Тпр. Сигнал до объекта и обратно распространялся за время (Тпр-Тиз) и дистанция до объекта будет равна Добн=0,5С(Тпр-Тиз). Теперь рассмотрим излучение с подвижного гидролокатора, который передвигается со скоростью Vсоб. Тогда после излучения зондирующего сигнала гидролокатор движется со скоростью Vсоб в направлении объекта и за время распространения сигнала до объекта и обратно пройдет расстояние, равное Дгл=Vсоб(Tпр-Тиз). Тогда текущая дистанция до объекта на момент приема эхосигнала будет равна Дтек=0,5С(Тпр-Тиз)-Vсоб(Тпр-Тиз). Это соотношение справедливо, если гидролокатор движется точно на обнаруженный объект. В том случае если направление движения гидролокатора отличается от пространственного положения объекта, то следует определить радиальную составляющую, которая определяет скорость сближения гидролокатора и объекта. Поэтому следует измерить курсовой угол объекта Q0, и тогда Vр.соб=VсобcosQ0. Теперь предположим, что и объект движется со скоростью Vоб, тогда за время распространения эхосигнала от объекта к приемнику будет пройдено определенное расстояние, которое увеличит ошибку измеренной дистанции. Ориентировочно это время может быть принято равным Тоб=0,5(Тпр-Тиз). Это не совсем точная величина, она отличается от точной величины, которая определяется сложной зависимостью на величину отношения Vоб/Cзв. Поскольку скорость звука составляет 1500 м/с, а скорость объекта порядка 10 м/с, то этой составляющей можно пренебречь. Тогда ошибка измерения дистанции за счет перемещение объекта на момент приема эхосигнала составит Дош.об=Vоб0,5(Tпр-Тиз). Конечное выражение для определения текущей дистанции до объекта: Дтек=Доб-Дсоб±Дош.об, где плюс соответствует приближению объекта, а минус удалению. Или окончательно после подстановки всех составляющих Дтек=(Тпр-Тиз)(0,5С-VсобcosQ0±0,5Vр.ц).
Все процедуры, которые используются для получения оценки текущей дистанции Дтек известны и используются в современной гидроакустической технике.
Сущность изобретения поясняется фиг. 1, на которой приведена блок-схема устройства, реализующая предлагаемый способ измерения дистанции.
На фиг. 1 представлен гидролокатор 1, через спецпроцессор 2, в состав которого входят последовательно соединенные блок 3 спектрального анализа, блок 4 порогового обнаружения, блок 5 измерения времени и курсового угла, блок 6 расчета дистанции обнаружения Добн и расчета радиальной скорости объекта, блок 7 расчета ошибки дистанции за счет собственного движения, блок 8 расчета ошибки дистанции Дош.об за счет движения объекта, блок 9 расчета текущей дистанции Дтек и блок 10 управления и индикации. На второй выход блока 7 поступает сигнал от блока 11 измерения собственной скорости. Второй выход блока 7 соединен со вторым входом блока 9.
С помощью предлагаемого устройства предложенный способ измерения дистанции осуществляется следующим образом. По сигналу управления с блока 11 гидролокатор 1 излучает зондирующий сигнал, и одновременно значение (момент) времени излучения передается в спецпроцессор 2. Отраженный эхосигнал принимается гидролокатором 1 и поступает в блок 3 спектрального анализа, где определяется спектр принятого сигнала. Спектры передаются в блок 4 порогового обнаружения спектральных отсчетов, где производится определение дискретных составляющих спектра, которые превысили помеховый порог. В блоке 5 происходит измерение амплитуд выделенных дискретных составляющих и их номеров отсчета, что соответствует частоте дискретной составляющей, которая определяет радиальную скорость, и определение курсового угла объекта Q0. По этим данным в блоке 6 производится определение дистанции до объекта Добн и радиальной скорости объекта Vр.об. В блоке 7 рассчитывается дистанция ошибки Дгл, которая вызвана собственным движением гидролокатора, для чего из блока 11 поступает оценка собственной скорости Vсоб. В блоке 8 дополнительно рассчитывается ошибка измерения дистанции Дош.об за счет движения объекта после отражения эхосигнала. Окончательное определение текущей дистанции Дтек до объекта происходит в блоке 9. Выработанная оценка передается в блок 10 управления и индикации.
Гидролокатор является известным устройством, которое достаточно подробно используется в гидроакустической практике и описано в технической литературе (А.С. Колчеданцев «Гидроакустические станции», Судостроение, 1982 г.).
Для качественного решения задач обработки гидроакустической информации в современных корабельных гидроакустических средствах (станциях) используются спецпроцессоры на основе ЦВС, обладающие высокой производительностью, функциональной надежностью и малыми габаритами. С использованием специального алгоритмического и программного обеспечения спецпроцессорами могут решаться все задачи формирования и обработки принимаемых гидроакустических сигналов, в том числе формирования статического веера характеристик направленности, определение энергетического спектра, обнаружения эхосигналов, измерения их параметров (Ю.А. Корякин, С.А. Смирнов, Г.В. Яковлев «Корабельная гидроакустическая техника», СПб., изд. «Наука», 2004 г. Стр. 281).
Таким образом, использование предлагаемой процедуры измерений и вычислений обеспечивает более надежную достоверность определения дистанции, оценка которой учитывает изменение дистанции за счет собственного движения и движения объекта при распространении зондирующего сигнала и эхосигнала.
Claims (1)
- Способ определения дистанции гидролокатором, содержащий излучение зондирующего сигнала в момент времени Тиз, прием эхосигнала, спектральный анализ эхосигналов, определения дистанции Добн==(Тпр-Тиз)0,5С в момент превышения порога амплитудой эхосигнала Тпр, определения скорости звука С, определение радиальной скорости Vp.об по смещению спектра эхосигнала относительно частоты излученного сигнала, отличающийся тем, что измеряют собственную скорость Vсоб гидролокатора, измеряют курсовой угол объекта Q0, определяют радиальную скорость сближения с объектом Vр.соб=VсобcosQ0, измеряют дистанцию перемещения гидролокатора к объекту за время распространения Дгл=(Тпр-Тиз)VсобcosQ0, определяют дистанцию перемещения объекта за время распространения эхосигнала от объекта до гидролокатора Доб=0,5(Тпр-Тиз)Vр.об, а текущую дистанцию до объекта определяют как Дтек=Добн-Дгл-Доб=(Тпр-Тиз)(0,5С-VсобcosQ0±0,5Vр.соб), где плюс при приближении объекта, а минус при удалении.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2015149398A RU2612201C1 (ru) | 2015-11-17 | 2015-11-17 | Способ определения дистанции гидролокатором |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2015149398A RU2612201C1 (ru) | 2015-11-17 | 2015-11-17 | Способ определения дистанции гидролокатором |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2612201C1 true RU2612201C1 (ru) | 2017-03-03 |
Family
ID=58459625
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2015149398A RU2612201C1 (ru) | 2015-11-17 | 2015-11-17 | Способ определения дистанции гидролокатором |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2612201C1 (ru) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2650829C1 (ru) * | 2017-03-28 | 2018-04-17 | Акционерное Общество "Концерн "Океанприбор" | Способ определения скорости звука гидролокатором по трассе распространения сигнала до цели |
RU2694796C1 (ru) * | 2018-04-12 | 2019-07-16 | Российская Федерация, от имени которой выступает Министерство промышленности и торговли Российской Федерации (Минпромторг) | Способ обнаружения и определения дистанции с помощью взрывного сигнала в гидроакустической локальной сетевой системе связи |
RU2801678C1 (ru) * | 2022-12-13 | 2023-08-14 | Акционерное Общество "Концерн "Океанприбор" | Способ измерения дистанции гидролокатором до неподвижного объекта |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2081434C1 (ru) * | 1993-03-29 | 1997-06-10 | Центральный научно-исследовательский институт "Морфизприбор" | Приемное устройство гидроакустической системы измерения дистанции |
RU2460093C1 (ru) * | 2011-05-27 | 2012-08-27 | ОАО "Концерн "Океанприбор" | Способ измерения дистанции гидролокатором |
US8400875B2 (en) * | 2010-04-06 | 2013-03-19 | Raytheon Company | Active sonar system and active sonar method using a pulse sorting transform |
RU2541699C1 (ru) * | 2013-09-25 | 2015-02-20 | Открытое акционерное общество "Концерн "Океанприбор" | Гидроакустический способ измерения дистанции с помощью взрывного источника |
RU2546852C1 (ru) * | 2013-11-18 | 2015-04-10 | Открытое акционерное общество "Концерн "Океанприбор" | Гидроакустический способ измерения дистанции с использованием взрывного сигнала |
-
2015
- 2015-11-17 RU RU2015149398A patent/RU2612201C1/ru active
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2081434C1 (ru) * | 1993-03-29 | 1997-06-10 | Центральный научно-исследовательский институт "Морфизприбор" | Приемное устройство гидроакустической системы измерения дистанции |
US8400875B2 (en) * | 2010-04-06 | 2013-03-19 | Raytheon Company | Active sonar system and active sonar method using a pulse sorting transform |
RU2460093C1 (ru) * | 2011-05-27 | 2012-08-27 | ОАО "Концерн "Океанприбор" | Способ измерения дистанции гидролокатором |
RU2541699C1 (ru) * | 2013-09-25 | 2015-02-20 | Открытое акционерное общество "Концерн "Океанприбор" | Гидроакустический способ измерения дистанции с помощью взрывного источника |
RU2546852C1 (ru) * | 2013-11-18 | 2015-04-10 | Открытое акционерное общество "Концерн "Океанприбор" | Гидроакустический способ измерения дистанции с использованием взрывного сигнала |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2650829C1 (ru) * | 2017-03-28 | 2018-04-17 | Акционерное Общество "Концерн "Океанприбор" | Способ определения скорости звука гидролокатором по трассе распространения сигнала до цели |
RU2694796C1 (ru) * | 2018-04-12 | 2019-07-16 | Российская Федерация, от имени которой выступает Министерство промышленности и торговли Российской Федерации (Минпромторг) | Способ обнаружения и определения дистанции с помощью взрывного сигнала в гидроакустической локальной сетевой системе связи |
RU2801678C1 (ru) * | 2022-12-13 | 2023-08-14 | Акционерное Общество "Концерн "Океанприбор" | Способ измерения дистанции гидролокатором до неподвижного объекта |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
RU2634787C1 (ru) | Способ обнаружения локального объекта на фоне распределенной помехи | |
CN111413699A (zh) | 用于低频调制(lfm)啁啾信号的声学距离测量电路和方法 | |
RU2550576C1 (ru) | Способ измерения дистанции до шумящего объекта | |
RU2541699C1 (ru) | Гидроакустический способ измерения дистанции с помощью взрывного источника | |
RU2612201C1 (ru) | Способ определения дистанции гидролокатором | |
RU2350983C2 (ru) | Способ определения глубины погружения объекта | |
RU2510043C1 (ru) | Способ определения дальности до поверхности земли | |
RU2692841C1 (ru) | Гидроакустический способ определения параметров цели при использовании взрывного сигнала с беспроводной системой связи | |
EP2457111A1 (en) | Measurement method and apparatus | |
RU2581416C1 (ru) | Способ измерения скорости звука | |
RU2624826C1 (ru) | Способ классификации целей, адаптированный к гидроакустическим условиям | |
RU2545068C1 (ru) | Способ измерения изменения курсового угла движения источника зондирующих сигналов | |
RU2658528C1 (ru) | Способ измерения скорости движения цели гидролокатором | |
KR100739506B1 (ko) | 정합필터의 간략한 계산을 사용한 초음파 거리 정밀측정방법 | |
RU2660219C1 (ru) | Способ классификации эхо-сигнала гидролокатора | |
RU2559310C2 (ru) | Способ оценки дистанции до шумящего в море объекта | |
RU117018U1 (ru) | Навигационная гидроакустическая станция освещения ближней обстановки | |
RU2515419C1 (ru) | Способ измерения изменения курсового угла движения источника зондирующих сигналов | |
RU2516594C1 (ru) | Способ определения ошибки оценки дистанции гидролокатором | |
RU2590932C1 (ru) | Гидроакустический способ измерения глубины погружения неподвижного объекта | |
RU2627977C1 (ru) | Способ обнаружения объекта и измерения его параметров | |
RU2593622C1 (ru) | Способ измерения радиальной скорости объекта по его шумоизлучению | |
RU2625716C1 (ru) | Способ измерения скорости звука по трассе | |
RU2674552C1 (ru) | Гидролокационный способ обнаружения объекта и измерения его параметров | |
Shulgina et al. | Distance determination based on dual frequency method with phase correction |