RU2700797C1 - Method to detect noisy objects in shallow sea - Google Patents

Method to detect noisy objects in shallow sea Download PDF

Info

Publication number
RU2700797C1
RU2700797C1 RU2019105576A RU2019105576A RU2700797C1 RU 2700797 C1 RU2700797 C1 RU 2700797C1 RU 2019105576 A RU2019105576 A RU 2019105576A RU 2019105576 A RU2019105576 A RU 2019105576A RU 2700797 C1 RU2700797 C1 RU 2700797C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
components
vector
signal
calculated
noise
Prior art date
Application number
RU2019105576A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Борис Анатольевич Касаткин
Сергей Борисович Касаткин
Original Assignee
Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт проблем морских технологий Дальневосточного отделения Российской академии наук (ИПМТ ДВО РАН)
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 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт проблем морских технологий Дальневосточного отделения Российской академии наук (ИПМТ ДВО РАН) filed Critical Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт проблем морских технологий Дальневосточного отделения Российской академии наук (ИПМТ ДВО РАН)
Priority to RU2019105576A priority Critical patent/RU2700797C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2700797C1 publication Critical patent/RU2700797C1/en

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
    • G01S15/04—Systems determining presence of a target

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 Mechanical Vibrations Or Ultrasonic Waves (AREA)

Abstract

FIELD: hydro acoustics.
SUBSTANCE: invention relates to the field of hydroacoustics and can be used in noise control systems. Method includes receiving a noise signal by a combined receiver comprising a sound pressure receiver and a three-component pressure gradient vector receiver, frequency-time processing of the received signal, calculation in each frequency channel formed as a result of frequency-time processing of received noise signals, complex amplitudes of sound pressure, three components of the pressure gradient vector, three components of the oscillation speed vector, three components of the intensity vector in the local coordinate system associated with the combined receiver, for total process of signal plus interference and for interference separately, formation in each frequency channel of 8-channel static fan of directivity characteristics in horizontal plane, generating in each frequency channel of 2-channel static fan directional characteristics in a vertical plane, calculating a signal plus interference for the overall process and for separately taking 20 components, real and imaginary, an intensity vector in 10 spatial channels, calculating six quadratic components for the pressure gradient vector, five components for the intensity vector rotor and for the square of the sound pressure, centering and normalizing all 32 information parameters calculated for the total signal plus interference process, to the corresponding information parameters calculated for the interference, then maximum signal-to-noise ratio is calculated for one of 32 informative parameters, and decision is made on detection of maximum signal-to-noise ratio calculated for one of 32 informative parameters by comparison with threshold value of signal-to-noise ratio.
EFFECT: increase noise immunity and range of the receiving system at low frequencies in shallow sea conditions by using a receiving system that has directivity in shallow sea conditions at any arbitrarily low frequencies.
1 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к области гидроакустики и может быть использовано в системах шумопеленгования.The invention relates to the field of hydroacoustics and can be used in noise direction finding systems.

Известен способ обнаружения шумящих в море объектов в фиксированном частотном диапазоне (патент РФ №2298203, МПК G01S 3/80, G01S 15/04, опубликован 27.04.2007 г.), включающий прием шумового сигнала звукового давления в горизонтальной плоскости, при котором осуществляют частотно-временную обработку принятых шумовых сигналов звукового давления для каждого пространственного канала наблюдения в горизонтальной плоскости, квадрируют, усредняют по времени, центрируют и нормируют шумовые сигналы звукового давления к помехе, осуществляют накопление на последовательных циклах обзора принятых нормированных шумовых сигналов звукового давления и принимают решение об обнаружении путем сравнения с пороговым значением отношения сигнал-помеха, при этом осуществляют прием шумового сигнала звукового давления статическим вертикальным веером одновременно в нескольких направлениях вертикальной плоскости каждого пространственного канала наблюдения в составе статического веера в горизонтальной плоскости, оптимизируют прием каждым горизонтальным пространственным каналом путем выбора наиболее вероятных углов приема в вертикальной плоскости для существующих гидроакустических условий подводного наблюдения. Для этого измеряют волнение поверхности моря, измеряют скорость звука в воде в зависимости от глубины, рассчитывают в каждом вертикальном пространственном канале уровень шумового сигнала на различных расстояниях и глубинах от точки приема по измеренным данным и по известным характеристикам дна, решая уравнение гидроакустики в пассивном режиме для шумящего объекта с заданным уровнем шумоизлучения с учетом характеристик приемной системы, рассчитывают уровень шумов моря в каждом вертикальном пространственном канале с учетом характеристик приемной системы по измеренным данным и известным характеристикам дна. Затем нормируют относительно расчетных шумов моря в вертикальных пространственных каналах расчетные уровни шумовых сигналов в каждом пространственном канале, полученные для заданных расстояний до шумящего объекта и глубин, рассчитывают для каждого расстояния и глубины шумящего объекта в вертикальных пространственных каналах отношение сигнал-помеха. После чего осуществляют обработку принимаемых шумовых сигналов звукового давления с весами, пропорциональными расчетному отношению сигнал-помеха в вертикальных пространственных каналах, перед накоплением на последовательных циклах обзора, и суммируют с расчетными весами принятые нормированные к помехе шумовые сигналы звукового давления вертикальных пространственных каналов. Для реализации данного способа введены новые операции, а именно:There is a method of detecting objects that are noisy at sea in a fixed frequency range (RF patent No. 2298203, IPC G01S 3/80, G01S 15/04, published April 27, 2007), which includes receiving a noise signal of sound pressure in the horizontal plane, at which frequency -temporal processing of received noise signals of sound pressure for each spatial observation channel in the horizontal plane, they are squared, averaged over time, center and normalized noise signals of sound pressure to interference, accumulate on the last In the current review cycles, the normalized noise signals of sound pressure are accepted and the decision is made to detect the signal-to-noise ratio by comparison with the threshold value, while the sound pressure signal is received by a static vertical fan simultaneously in several directions of the vertical plane of each spatial observation channel as part of a static fan in horizontal plane, optimize reception by each horizontal spatial channel by choosing the most pryatnyh reception angles in the vertical plane for the existing sonar conditions underwater observation. To do this, the sea surface waves are measured, the speed of sound in water is measured depending on the depth, the level of the noise signal is calculated in each vertical spatial channel at various distances and depths from the receiving point using the measured data and the known bottom characteristics, solving the hydroacoustic equation in the passive mode for a noisy object with a given level of noise emission, taking into account the characteristics of the receiving system, calculate the noise level of the sea in each vertical spatial channel, taking into account the characteristics Teak receiving system from the measured data and the known characteristics of the floor. Then, the calculated levels of noise signals in each spatial channel obtained for given distances to the noisy object and depths are normalized with respect to the calculated noise of the sea in vertical spatial channels, and the signal-to-noise ratio is calculated for each distance and depth of the noisy object in vertical spatial channels. Then they process the received noise signals of sound pressure with weights proportional to the calculated signal-to-noise ratio in vertical spatial channels before accumulating them in successive review cycles, and the noise-normalized noise signals of sound pressure of vertical spatial channels are added to the calculated weights. To implement this method, new operations are introduced, namely:

- прием шумовых сигналов звукового давления статическим вертикальным веером одновременно в нескольких направлениях вертикальной плоскости каждого пространственного канала наблюдения в составе веера горизонтальной плоскости,- receiving noise signals of sound pressure by a static vertical fan simultaneously in several directions of the vertical plane of each spatial observation channel as part of a horizontal fan,

- оптимизация приема для каждого горизонтального пространственного канала в наклоненных по вертикали веерах путем выбора наиболее вероятных углов приема в существующих гидроакустических условиях наблюдения, для чего осуществляют:- optimization of reception for each horizontal spatial channel in vertically inclined fans by selecting the most probable reception angles in the existing hydroacoustic observation conditions, for which they carry out:

- измерение скорости звука в воде в зависимости от глубины,- measurement of the speed of sound in water depending on depth,

- измерение волнения поверхности моря,- measurement of sea surface waves,

- вычисление в каждом вертикально наклоненном пространственном канале уровня шумового сигнала звукового давления на различных расстояниях и глубинах от точки приема по измеренным данным и по известным характеристикам дна,- calculating in each vertically inclined spatial channel the level of the noise signal of sound pressure at various distances and depths from the receiving point according to the measured data and the known characteristics of the bottom,

- вычисление уровня звукового давления для шумов моря в каждом вертикальном пространственном канале с учетом характеристик приемной системы по измеренным данным и по известным характеристикам дна,- calculation of sound pressure level for sea noise in each vertical spatial channel, taking into account the characteristics of the receiving system according to the measured data and the known characteristics of the bottom,

- нормирование относительно расчетных шумов моря соответствующих вертикальных пространственных каналов расчетных уровней шумовых сигналов звукового давления в каждом пространственном канале, полученных для заданных расстояний до шумящего объекта и глубин, вычисление для каждого расстояния и глубины шумящего объекта в вертикальных пространственных каналах отношения сигнал-помеха,- normalization relative to the design noise of the sea of the corresponding vertical spatial channels of the calculated levels of noise signals of sound pressure in each spatial channel obtained for given distances to the noisy object and depths, calculation for each distance and depth of the noisy object in the vertical spatial channels of the signal-to-noise ratio,

- обработку принимаемых шумовых сигналов звукового давления с весами, пропорциональными расчетному отношению сигнал-помеха в вертикальных каналах, до межциклового накопления,- processing the received noise signals of sound pressure with weights proportional to the calculated signal-to-noise ratio in the vertical channels, to inter-cycle accumulation,

- суммирование с расчетными весами принятых нормированных к помехе шумовых сигналов звукового давления вертикальных пространственных каналов,- summation with the estimated weights of the normalized interference noise noise signals of the sound pressure of the vertical spatial channels,

- регистрация картины совокупности принимаемых сигналов на выходе приемной системы для которых выполнены указанные выше процедуры.- registration of the picture of the set of received signals at the output of the receiving system for which the above procedures are performed.

Недостатком данного способа является малая помехоустойчивость и малая дальность действия приемной системы при работе на низких частотах, когда размер приемной системы соизмерим с длиной волны. В этом случае алгоритмы формирования пространственной направленности становятся неэффективными из-за дисперсионных искажений сигналов.The disadvantage of this method is the low noise immunity and the short range of the receiving system when operating at low frequencies, when the size of the receiving system is commensurate with the wavelength. In this case, spatial directional formation algorithms become ineffective due to dispersion distortions of the signals.

Известен способ обнаружения шумящих объектов в мелком и глубоком море (патент РФ №2653189, МПК G01S 3/80, G01S 15/04, опубликован 07.05.2018 г.), включающий прием шумового сигнала комбинированным приемником, содержащим приемник звукового давления и трехкомпонентный приемник вектора колебательной скорости, в котором формируют методами частотно-временной обработки сигналов набор частотных каналов в заданном фиксированном частотном диапазоне в гидрофоном канале и в векторных каналах комбинированного приемника, вычисляют в каждом частотном канале комплексные амплитуды звукового давления, трех компонент вектора колебательной скорости, трех компонент вещественной составляющей вектора интенсивности и трех компонент мнимой составляющей вектора интенсивности в локальной системе координат, связанной с комбинированным приемником, для суммарного процесса сигнал плюс помеха (S+N),A known method for detecting noisy objects in the shallow and deep sea (RF patent No. 2653189, IPC G01S 3/80, G01S 15/04, published 05/07/2018), comprising receiving a noise signal with a combined receiver containing a sound pressure receiver and a three-component vector receiver vibrational velocity, in which a set of frequency channels in a given fixed frequency range in the hydrophone channel and in the vector channels of the combined receiver is formed by frequency-time signal processing methods, the set is calculated in each frequency channel ks amplitudes of sound pressure, three components of the vector of vibrational velocity, three components of the real component of the intensity vector and three components of the imaginary component of the intensity vector in the local coordinate system associated with the combined receiver, for the total signal plus interference (S + N) process,

усредняют за заранее определенный временной интервал Т1, значения трех компонент вещественной составляющей вектора интенсивности, трех компонент мнимой составляющей вектора интенсивности и квадрата звукового давления для суммарного процесса (S+N),average over a predetermined time interval T 1 , the values of the three components of the material component of the intensity vector, the three components of the imaginary component of the intensity vector and the square of the sound pressure for the total process (S + N),

выделяют из текущих значений суммарного случайного процесса сигнал плюс помеха текущие значения помехи N,extract the signal from the current values of the total random process plus interference, the current interference values N,

вычисляют в каждом частотном канале текущие значения комплексных амплитуд звукового давления, трех компонент вектора колебательной скорости, текущие значения амплитуд трех компонент вещественной составляющей вектора интенсивности, трех компонент мнимой составляющей вектора интенсивности для помехи N,calculate in each frequency channel the current values of the complex amplitudes of sound pressure, the three components of the vector of vibrational velocity, the current values of the amplitudes of the three components of the real component of the intensity vector, the three components of the imaginary component of the intensity vector for interference N,

усредняют за заранее определенный временной интервал Т1, значения трех компонент вещественной составляющей вектора интенсивности, трех компонент мнимой составляющей вектора интенсивности и квадрата звукового давления для помехи N,average over a predetermined time interval T 1 , the values of the three components of the material component of the intensity vector, the three components of the imaginary component of the intensity vector and the square of the sound pressure for interference N,

вычисляют в каждом частотном канале за заранее определенный временной интервал Т2=10 T1 текущие значения комплексных амплитуд нулевой и первой гармоник вторичного спектра для трех компонент вещественной составляющей вектора интенсивности, трех компонент мнимой составляющей вектора интенсивности и квадрата звукового давления для суммарного процесса (S+N),calculate in each frequency channel for a predetermined time interval T 2 = 10 T 1 the current values of the complex amplitudes of the zero and first harmonics of the secondary spectrum for the three components of the material component of the intensity vector, the three components of the imaginary component of the intensity vector and the square of sound pressure for the total process (S + N)

вычисляют в каждом частотном канале за заранее определенный временной интервал Т2=10 T1 текущие значения комплексных амплитуд нулевой и первой гармоник вторичного спектра для трех компонент вещественной составляющей вектора интенсивности, трех компонент мнимой составляющей вектора интенсивности и квадрата звукового давления для помехи N,calculate in each frequency channel for a predetermined time interval T 2 = 10 T 1 the current values of the complex amplitudes of the zero and first harmonics of the secondary spectrum for the three components of the material component of the intensity vector, the three components of the imaginary component of the intensity vector and the square of the sound pressure for interference N,

нормируют квадрат звукового давления и компоненты комплексного вектора интенсивности, усредненные за время Т1, вычисленные для суммарного процесса сигнал плюс помеха, на соответствующие значения квадрата звукового давления и компоненты комплексного вектора интенсивности, усредненные за время Т1, вычисленные для помехи N,normalize the square of sound pressure and the components of the complex intensity vector averaged over time T 1 calculated for the total signal plus interference process with the corresponding values of the square of sound pressure and the components of the complex intensity vector averaged over time T 1 calculated for interference N,

нормируют вычисленные за время Т2=10 T1 текущие значения комплексных амплитуд нулевой и первой гармоник вторичного спектра для трех компонент вещественной составляющей вектора интенсивности, трех компонент мнимой составляющей вектора интенсивности и квадрата звукового давления для суммарного процесса (S+N) на соответствующие текущие значения комплексных амплитуд нулевой и первой гармоник вторичного спектра для трех компонент вещественной составляющей вектора интенсивности, трех компонент мнимой составляющей вектора интенсивности и квадрата звукового давления для помехи N,normalized computed for time T 2 = 10 T 1, the current values of the complex amplitudes of the zeroth and first harmonics secondary spectrum for three component real component of the intensity vector, the three components of the imaginary component of the vector of intensity and the square of the sound pressure for the overall process (S + N) at appropriate current values complex amplitudes of the zero and first harmonics of the secondary spectrum for the three components of the material component of the intensity vector, the three components of the imaginary component of the intensity vector, and squared sound pressure for interference N,

вычисляют максимальное отношение сигнал/помеха из набора 21 информативных параметров, 7 информативных параметров для усредненных за время T1 нормированных на помеху значений комплексного вектора интенсивности и квадрата звукового давления и 14 информативных параметров для усредненных за время Т2=10 T1 нормированных на помеху значений комплексных амплитуд нулевой и первой гармоник вторичного спектра для комплексного вектора интенсивности и квадрата звукового давления,calculate the maximum signal-to-noise ratio from a set of 21 informative parameters, 7 informative parameters for the averaged over time T 1 normalized for interference values of the complex intensity vector and sound pressure square and 14 informative parameters for averaged over time T 2 = 10 T 1 normalized for interference values complex amplitudes of the zero and first harmonics of the secondary spectrum for the complex intensity vector and sound pressure squared,

принимают в качестве модельной статистики поля помехи в гидрофоном канале и в каналах вектора колебательной скорости гауссову статистику, принимают в качестве модельной статистики поля помехи в каналах вектора интенсивности лапласову статистику,take Gaussian statistics as model statistics of the noise field in the hydrophone channel and in the channels of the vibrational velocity vector; take Laplace statistics as model statistics of the noise field in the channels of the intensity vector,

вычисляют на основе принятых статистик аналитическую зависимость вероятности правильного обнаружения при заданной вероятности ложной тревоги от порогового отношения сигнал-помеха по методу максимального правдоподобия,calculating, based on the received statistics, the analytical dependence of the probability of correct detection at a given probability of false alarm on the threshold signal-to-noise ratio by the maximum likelihood method,

и принимают решение об обнаружении путем сравнения с пороговым значением отношения сигнал/помеха максимального отношения сигнал/помеха, вычисленного из набора 21 информативных параметров.and decide to detect by comparing with the threshold value of the signal-to-noise ratio the maximum signal-to-noise ratio calculated from a set of 21 informative parameters.

Данный способ является наиболее близким к заявленному изобретению и принят за прототип. Недостатком данного способа является малая помехоустойчивость и дальность действия на низких частотах, т.к. он не учитывает вихревую составляющую вектора интенсивности, роль которой возрастает с понижением частоты, а также недостаточная направленность приемной системы в векторных каналах.This method is the closest to the claimed invention and adopted as a prototype. The disadvantage of this method is the low noise immunity and range at low frequencies, because it does not take into account the vortex component of the intensity vector, the role of which increases with decreasing frequency, as well as the insufficient direction of the receiving system in the vector channels.

Задачей заявляемого способа является повышение помехоустойчивости и дальности действия приемной системы на низких частотах в условиях мелкого моря путем формирования пространственных каналов комбинированного приемника с одностороннее направленностью, направленность которых не зависит от частоты, и увеличения на его выходе множества информативных параметров во всех сформированных пространственных каналах.The objective of the proposed method is to increase the noise immunity and range of the receiving system at low frequencies in the shallow sea by forming the spatial channels of the combined receiver with one-sided directivity, the directivity of which does not depend on the frequency, and increasing at its output many informative parameters in all generated spatial channels.

Для решения поставленной задачи в способе обнаружения шумящих объектов в мелком море в фиксированном частотном диапазоне, включающем прием шумового сигнала комбинированным приемником, содержащим приемник звукового давления и приемник вектора колебательной скорости, и последующую обработку шумового сигнала, в процессе которойTo solve the problem in a method for detecting noisy objects in a shallow sea in a fixed frequency range, including receiving a noise signal with a combined receiver containing a sound pressure receiver and a receiver of the vibrational velocity vector, and subsequent processing of the noise signal, during which

формируют методами частотно-временной обработки сигналов набор частотных каналов в заданном фиксированном частотном диапазоне в канале звукового давления и в векторных каналах комбинированного приемника, вычисляют в каждом частотном канале комплексные амплитуды звукового давления, трех компонент вектора колебательной скорости, трех компонент вещественной составляющей вектора интенсивности и трех компонент мнимой составляющей вектора интенсивности в локальной системе координат, связанной с комбинированным приемником, для суммарного процесса (S+N),form a set of frequency channels in the given fixed frequency range in the sound pressure channel and in the vector channels of the combined receiver using frequency-time signal processing methods; complex amplitudes of sound pressure, three components of the vibrational velocity vector, three components of the material component of the intensity vector, and three are calculated in each frequency channel component of the imaginary component of the intensity vector in the local coordinate system associated with the combined receiver for the total th process (S + N),

усредняют за заранее определенный временной интервал T1, значения трех компонент вещественной составляющей вектора интенсивности, трех компонент мнимой составляющей вектора интенсивности и квадрата звукового давления для суммарного процесса (S+N),average over a predetermined time interval T 1 , the values of the three components of the material component of the intensity vector, the three components of the imaginary component of the intensity vector and the square of the sound pressure for the total process (S + N),

выделяют из текущих значений суммарного случайного процесса (S+N), текущие значения помехи N,isolated from the current values of the total random process (S + N), the current values of the interference N,

вычисляют в каждом частотном канале текущие значения комплексных амплитуд звукового давления, трех компонент вектора колебательной скорости, текущие значения амплитуд трех компонент вещественной составляющей вектора интенсивности, трех компонент мнимой составляющей вектора интенсивности для помехи N,calculate in each frequency channel the current values of the complex amplitudes of sound pressure, the three components of the vector of vibrational velocity, the current values of the amplitudes of the three components of the real component of the intensity vector, the three components of the imaginary component of the intensity vector for interference N,

усредняют за заранее определенный временной интервал Т1, значения трех компонент вещественной составляющей вектора интенсивности, трех компонент мнимой составляющей вектора интенсивности и квадрата звукового давления для помехи N, вводят новые операции, а именно: формируют с использованием смешанных аддитивно-мультипликативных алгоритмов обработки 8 пространственных каналов в горизонтальной плоскости для горизонтальной компоненты комплексного вектора интенсивности, 2 пространственных канала в вертикальной плоскости для вертикальной компоненты комплексного вектора интенсивности, 4 пространственных канала в горизонтальной плоскости для горизонтальной компоненты ротора вектора интенсивности, 1 пространственный канал в вертикальной плоскости для вертикальной компоненты ротора вектора интенсивности,averaging over a predetermined time interval T 1 , the values of the three components of the material component of the intensity vector, the three components of the imaginary component of the intensity vector and the square of the sound pressure for interference N, introduce new operations, namely: form 8 mixed channels using mixed additive-multiplicative processing algorithms in the horizontal plane for the horizontal component of the complex intensity vector, 2 spatial channels in the vertical plane for vertical hydrochloric complex vector components of intensity spatial channel 4 in the horizontal plane to the horizontal component of the vector of the rotor intensity spatial channel 1 in a vertical plane to the vertical component of the intensity vector of the rotor,

вычисляют и усредняют за время T1 в каждом частотном канале квадрат звукового давления, квадраты 3 вещественных компонент вектора градиента давления и квадраты 3 мнимых компонент вектора градиента давления в локальной системе координат, связанной с комбинированным приемником, комплексные амплитуды 10 компонент вектора интенсивности в 10 сформированных пространственных каналах, 5 вещественных амплитуд 5 компонент ротора вектора интенсивности в 5 сформированных пространственных каналах для суммарного процесса (S+N),calculate and average over time T 1 in each frequency channel the square of sound pressure, the squares of 3 real components of the pressure gradient vector and the squares of 3 imaginary components of the pressure gradient vector in the local coordinate system associated with the combined receiver, the complex amplitudes of 10 components of the intensity vector in 10 generated spatial channels, 5 material amplitudes 5 components of the intensity vector rotor in 5 generated spatial channels for the total process (S + N),

вычисляют и усредняют за время Т1 в каждом частотном канале набор из 32 информативных параметров, включающий квадрат звукового давления, квадраты 3 вещественных компонент вектора градиента давления и квадраты 3 мнимых компонент вектора градиента давления в локальной системе координат, связанной с комбинированным приемником, комплексные амплитуды 10 компонент вектора интенсивности в 10 сформированных пространственных каналах, 5 вещественных амплитуд 5 компонент ротора вектора интенсивности в 5 сформированных пространственных каналах для помехи N,a set of 32 informative parameters is calculated and averaged over time T 1 in each frequency channel, including the square of sound pressure, the squares of 3 real components of the pressure gradient vector and the squares of 3 imaginary components of the pressure gradient vector in the local coordinate system associated with the combined receiver, complex amplitudes 10 components of the intensity vector in 10 generated spatial channels, 5 real amplitudes 5 components of the rotor of the intensity vector in 5 generated spatial channels for interference N,

нормируют 32 информативных параметра, усредненные за время Т1, вычисленные для суммарного процесса (S+N), на соответствующие значения 32 информативных параметра, усредненных за время T1, вычисленные для помехи N,32 informative parameters averaged over time T 1 calculated for the total process (S + N) are normalized to the corresponding values of 32 informative parameters averaged over time T 1 calculated for interference N,

вычисляют в каждом частотном канале максимальное отношение сигнал/помеха

Figure 00000001
для 32 информативных параметров (S/N)T1, усредненных за время T1,calculate in each frequency channel the maximum signal to noise ratio
Figure 00000001
for 32 informative parameters (S / N) T1 averaged over time T 1 ,

принимают в качестве модельной статистики поля помехи в канале звукового давления и в каналах вектора колебательной скорости гауссову статистику, принимают в качестве модельной статистики поля помехи в каналах вектора интенсивности и ротора вектора интенсивности лапласову статистику, вычисляют на основе принятых статистик аналитическую зависимость вероятности правильного обнаружения при заданной вероятности ложной тревоги от порогового отношения сигнал-помеха по методу максимального правдоподобия, иtake Gaussian statistics as model statistics of the interference field in the sound pressure channel and in the channels of the vibrational velocity vector, take Laplace statistics as the model statistics of the noise fields in the channels of the intensity vector and the intensity vector rotor, calculate the analytical dependence of the probability of correct detection for a given statistic the probability of false alarm from the threshold signal-to-noise ratio using the maximum likelihood method, and

принимают решение об обнаружении путем сравнения с пороговым значением отношения сигнал/помеха максимального отношения сигнал/помеха, вычисленного из набора 32 информативных параметров.decide on detection by comparing with the threshold value of the signal / noise ratio the maximum signal / noise ratio calculated from a set of 32 informative parameters.

В предлагаемом способе существенными признаками, общими с прототипом, являются следующие операции:In the proposed method, the essential features common to the prototype are the following operations:

- используют в качестве приемной системы комбинированный приемник, содержащий приемник звукового давления, трехкомпонентный приемник вектора колебательной скорости,- use as a receiving system a combined receiver containing a sound pressure receiver, a three-component receiver of the vibrational velocity vector,

- формируют методами частотно-временной обработки сигналов набор частотных каналов в заданном фиксированном частотном диапазоне в векторных каналах комбинированного приемника,- form by the methods of time-frequency signal processing a set of frequency channels in a given fixed frequency range in the vector channels of the combined receiver,

вычисляют в каждом частотном канале, сформированном в результате частотно-временной обработки принятых шумовых сигналов, текущие значения комплексных амплитуд трех компонент вектора колебательной скорости, текущие значения амплитуд трех компонент вещественной составляющей вектора интенсивности, трех компонент мнимой составляющей вектора интенсивности для суммарного процесса (S+N),calculate in each frequency channel formed as a result of time-frequency processing of received noise signals, the current values of the complex amplitudes of the three components of the vibrational velocity vector, the current values of the amplitudes of the three components of the real component of the intensity vector, the three components of the imaginary component of the intensity vector for the total process (S + N ),

усредняют за заранее определенный временной интервал T1 значения трех компонент вещественной составляющей вектора интенсивности, трех компонент мнимой составляющей вектора интенсивности и квадрата звукового давления для суммарного процесса (S+N),average over a predetermined time interval T 1 the values of the three components of the material component of the intensity vector, the three components of the imaginary component of the intensity vector and the square of the sound pressure for the total process (S + N),

- выделяют из текущих значений суммарного случайного процесса сигнал плюс помеха текущие значения помехи N,- extract the signal from the current values of the total random process plus interference, the current interference values N,

вычисляют в каждом частотном канале текущие значения комплексных амплитуд трех компонент вектора колебательной скорости, текущие значения амплитуд трех компонент вещественной составляющей вектора интенсивности, трех компонент мнимой составляющей вектора интенсивности для помехи N,calculate in each frequency channel the current values of the complex amplitudes of the three components of the vector of vibrational velocity, the current values of the amplitudes of the three components of the real component of the intensity vector, the three components of the imaginary component of the intensity vector for interference N,

усредняют за заранее определенный временной интервал T1 значения трех компонент вещественной составляющей вектора интенсивности, трех компонент мнимой составляющей вектора интенсивности и квадрата звукового давления для помехи N,average over a predetermined time interval T 1 the values of the three components of the material component of the intensity vector, the three components of the imaginary component of the intensity vector and the square of the sound pressure for the interference N,

формируют в каждом частотном канале набор информативных параметров, усредненных за время

Figure 00000002
для суммарного процесса (S+N),form in each frequency channel a set of informative parameters averaged over time
Figure 00000002
for the total process (S + N),

формируют в каждом частотном канале набор информативных параметров, усредненных за время

Figure 00000002
для помехи N,form in each frequency channel a set of informative parameters averaged over time
Figure 00000002
for interference N,

нормируют информативные параметры, вычисленные для суммарного процесса (S+N), на соответствующие информативные параметры, вычисленные для помехи N,normalize the informative parameters calculated for the total process (S + N) to the corresponding informative parameters calculated for the interference N,

вычисляют максимальное отношение сигнал/помеха из набора информативных параметров,calculate the maximum signal to noise ratio from a set of informative parameters,

принимают в качестве модельной статистики поля помехи в канале звукового давления и в каналах вектора колебательной скорости гауссову статистику,accept as model statistics the interference fields in the sound pressure channel and in the channels of the vibrational velocity vector, Gaussian statistics,

принимают в качестве модельной статистики поля помехи в каналах вектора интенсивности лапласову статистику,take as model statistics the interference field in the channels of the intensity vector Laplace statistics,

вычисляют на основе принятых статистик аналитическую зависимость вероятности правильного обнаружения при заданной вероятности ложной тревоги от порогового отношения сигнал-помеха по методу максимального правдоподобия,calculating, based on the received statistics, the analytical dependence of the probability of correct detection at a given probability of false alarm on the threshold signal-to-noise ratio by the maximum likelihood method,

принимают решение об обнаружении путем сравнения с пороговым значением отношения сигнал/помеха максимального отношения сигнал/помеха, вычисленного из набора информативных параметров.decide on detection by comparing with the threshold value of the signal / noise ratio the maximum signal / noise ratio calculated from a set of informative parameters.

- Отличительными существенными признаками предлагаемого способа являются следующие операции:- Distinctive essential features of the proposed method are the following operations:

формируют в каждом частотном канале 8 пространственных каналов для горизонтальной компоненты вектора интенсивности и 2 пространственных канала для вертикальной компоненты вектора интенсивности, формируют в каждом частотном канале 5 пространственных каналов для горизонтальной компоненты ротора вектора интенсивности и 1 пространственный канал для вертикальной компоненты ротора вектора интенсивности,form in each frequency channel 8 spatial channels for the horizontal component of the intensity vector and 2 spatial channels for the vertical component of the intensity vector, form in each frequency channel 5 spatial channels for the horizontal component of the rotor of the intensity vector and 1 spatial channel for the vertical component of the rotor of the intensity vector,

вычисляют в каждом частотном канале во всех сформированных пространственных каналах 32 информативных параметра, усредненных за время Т1, для суммарного процесса (S+N),calculate in each frequency channel in all generated spatial channels 32 informative parameters averaged over time T 1 for the total process (S + N),

вычисляют в каждом частотном канале во всех сформированных пространственных каналах 32 информативных параметра, усредненных за время Т1, для помехи N,calculate in each frequency channel in all generated spatial channels 32 informative parameters averaged over time T 1 for interference N,

нормируют 32 информативных параметра, усредненные за время Т1, вычисленные для суммарного процесса (S+N), на соответствующие значения 32 информативных параметра, усредненных за время Т1, вычисленные для помехи N,32 informative parameters averaged over time T 1 calculated for the total process (S + N) are normalized to the corresponding values of 32 informative parameters averaged over time T 1 calculated for interference N,

вычисляют в каждом частотном канале максимальное отношение сигнал/помеха

Figure 00000003
из суммарного набора 32 отношений сигнал-помеха, вычисленных для 32 информативных параметров (S/N), усредненных за время T1,calculate in each frequency channel the maximum signal to noise ratio
Figure 00000003
from a total set of 32 signal-to-noise ratios calculated for 32 informative parameters (S / N) averaged over time T 1 ,

и принимают решение об обнаружении путем сравнения с пороговым значением отношения сигнал/помеха максимального отношения сигнал/помеха, вычисленного из набора 32 информативных параметров.and decide to detect by comparing with the threshold value of the signal-to-noise ratio the maximum signal-to-noise ratio calculated from a set of 32 informative parameters.

Таким образом, именно такая совокупность существенных признаков заявленного способа позволяет сформировать с использованием смешанных алгоритмов аддитивно-мультипликативной обработки множество пространственных каналов, существенно увеличить множество информативных параметров и, соответственно, повысить помехоустойчивость и дальность действия приемной системы.Thus, it is precisely such a set of essential features of the claimed method that allows us to generate a lot of spatial channels using mixed algorithms of additive-multiplicative processing, significantly increase the set of informative parameters and, accordingly, increase the noise immunity and range of the receiving system.

Новизна предлагаемого способа заключается в том, что в нем с использованием смешанных алгоритмов аддитивно-мультипликативной обработки сигналов сформированы 10 пространственных каналов для вектора интенсивности и 5 пространственных каналов для ротора вектора интенсивности. Это позволило сформировать 32 информативных параметра, усредненных за время Т1, вычисленных отдельно для суммарного процесса (S+N) и для помехи N, и увеличенный набор отношений сигнал-помеха, среди которых выбирается информативный параметр, которому соответствует максимальное отношение сигнал-помеха. Увеличение числа информационных каналов, обладающих направленностью на любых, сколь угодно низких частотах, увеличивает помехоустойчивость комбинированного приемника и дальность действия приемной системы в режиме обнаружения слабых сигналов. При этом в полном наборе информативных параметров для потенциальной составляющей вектора интенсивности, для звукового давления и для градиента звукового давления велико отношение сигнал-помеха в зонах интерференционных максимумов, для вихревой составляющей вектора интенсивности и для ротора вектора интенсивности велико отношение сигнал-помеха в зонах интерференционных минимумов.The novelty of the proposed method lies in the fact that in it using mixed algorithms of additive-multiplicative signal processing formed 10 spatial channels for the intensity vector and 5 spatial channels for the rotor of the intensity vector. This allowed us to generate 32 informative parameters averaged over time T 1 , calculated separately for the total process (S + N) and for interference N, and an increased set of signal-to-noise ratios, among which an informative parameter is selected that corresponds to the maximum signal-to-noise ratio. An increase in the number of information channels with directivity at any arbitrarily low frequencies increases the noise immunity of the combined receiver and the range of the receiving system in the detection mode of weak signals. Moreover, in the full set of informative parameters for the potential component of the intensity vector, for sound pressure and for the gradient of sound pressure, the signal-to-noise ratio in the zones of interference maxima is large, for the vortex component of the intensity vector and for the intensity vector rotor, the signal-to-noise ratio in zones of interference minima is large .

Блок-схема, поясняющая заявленный способ обнаружения, приведена на чертеже, где обозначены следующие элементы:A flowchart explaining the claimed detection method is shown in the drawing, where the following elements are indicated:

1 - комбинированный приемник,1 - combined receiver,

2 - анализатор спектра суммарного процесса сигнал плюс помеха (S+N),2 - spectrum analyzer of the total signal plus interference process (S + N),

3 - блок выделения шумовой помехи (N),3 - block noise interference (N),

4 - блок формирования пространственных каналов,4 - block the formation of spatial channels,

5 - блок формирования набора М информативных параметров для суммарного процесса (S+N),5 - block forming a set of M informative parameters for the total process (S + N),

6 - блок формирования набора М информативных параметров для шумовой помехи (N),6 - block forming a set of M informative parameters for noise interference (N),

7 - блок формирования отношения сигнал/помеха по каждому информативному параметру (S/N)m, m=1-M,7 - block forming the signal-to-noise ratio for each informative parameter (S / N) m , m = 1-M,

8 - компаратор, выбирающий информативный параметр с максимальным отношением (S/N)max,8 - a comparator choosing an informative parameter with a maximum ratio (S / N) max ,

9 - автоматический обнаружитель порогового типа, устанавливающий пороговое значение отношения (S/N)0,9 is an automatic threshold type detector that sets the threshold value of the ratio (S / N) 0 ,

10 - визуальный обнаружитель (планшет), формирующий сонограмму процесса обнаружения в координатах частота-время наблюдения.10 - visual detector (tablet), forming a sonogram of the detection process in coordinates of the frequency-time of observation.

Заявленный способ реализуется следующей последовательностью действий. Сигнал от шумящего объекта принимается комбинированным приемником 1, с выхода которого сигналы звукового давления и компонент вектора градиента давления поступают в блок 2 - анализатора спектра суммарного процесса сигнал плюс помеха (S+N). В этом блоке:The claimed method is implemented by the following sequence of actions. The signal from the noisy object is received by the combined receiver 1, from the output of which the sound pressure signals and the components of the pressure gradient vector are sent to block 2 - the spectrum analyzer of the total signal-plus-interference process (S + N). In this block:

- формируют методами частотно-временной обработки сигналов набор частотных каналов в заданном фиксированном частотном диапазоне,- form a set of frequency channels in a given fixed frequency range using frequency-time signal processing methods,

- вычисляют в каждом частотном канале комплексные амплитуды звукового давления, трех компонент вектора градиента давления, в локальной системе координат, связанной с комбинированным приемником, для суммарного процесса (S+N)- calculate in each frequency channel the complex amplitudes of sound pressure, the three components of the pressure gradient vector, in the local coordinate system associated with the combined receiver for the total process (S + N)

Figure 00000004
Figure 00000004

где

Figure 00000005
- комплексные амплитуды звукового давления и вектора градиента давления, соответственно,Where
Figure 00000005
- complex amplitudes of sound pressure and pressure gradient vector, respectively,

Вычисленные в блоке 2 сигналы поступают на вход блока 3 выделения шумовой помехи (N) по алгоритму (1)The signals calculated in block 2 are fed to the input of block 3 of noise interference isolation (N) according to the algorithm (1)

Figure 00000006
Figure 00000006

где f0 - средняя частота канала, Δf0 - заранее определенная полоса усреднения, примерно на порядок превышающая ширину дискретной составляющей Δf в спектре суммарного процесса (S+N), AS+N, AN - любой из перечисленных выше параметров звукового поля, вычисленный для суммарного процесса (S+N) и для помехи N.where f 0 is the average frequency of the channel, Δf 0 is the predefined averaging band, approximately an order of magnitude greater than the width of the discrete component Δf in the spectrum of the total process (S + N), A S + N , A N is any of the above sound field parameters, calculated for the total process (S + N) and for interference N.

Сформированные в блоках 2, 3 сигналы поступают в блоки 4 формирования пространственных каналов, в которомFormed in blocks 2, 3, the signals are supplied to blocks 4 of the formation of spatial channels, in which

- вычисляют в каждом частотном канале комплексные амплитуды вектора колебательной скорости и вектора интенсивности в локальной системе координат, связанной с комбинированным приемником, для суммарного процесса (S+N) и для помехи N по формулам- calculate in each frequency channel the complex amplitudes of the vibrational velocity vector and the intensity vector in the local coordinate system associated with the combined receiver for the total process (S + N) and for the interference N by the formulas

Figure 00000007
Figure 00000007

- вычисляют в каждом частотном канале две горизонтальные компоненты вектора колебательной скорости в повернутой на 45° системе координат (α, β) для суммарного процесса (S+N) и для помехи N по формулам- calculate in each frequency channel two horizontal components of the vector of vibrational velocity in the coordinate system rotated by 45 ° (α, β) for the total process (S + N) and for the interference N by the formulas

Figure 00000008
Figure 00000008

Figure 00000009
Figure 00000009

где

Figure 00000010
комплексные амплитуды спектральных составляющих на частоте со на расстоянии r(t) для компонент вектора колебательной скорости в локальной системе координат (х,у), связанной с приемником, ϕ0 угол поворота,Where
Figure 00000010
the complex amplitudes of the spectral components at a frequency co at a distance r (t) for the components of the vibrational velocity vector in the local coordinate system (x, y) associated with the receiver, ϕ 0 angle of rotation,

С выхода блока 4 сигналы поступают в блоки 5, 6 формирования набора усредненных за время T1 информативных параметров, в которомFrom the output of block 4, the signals arrive at blocks 5, 6 of forming a set of informative parameters averaged over time T 1 , in which

- вычисляют и усредняют за время T1 компоненты вектора интенсивности Iα, Iβ в повернутой системе координат (α, β) для суммарного процесса (S+N) и для помехи N по формулам- calculate and average over time T 1 the components of the intensity vector I α , I β in the rotated coordinate system (α, β) for the total process (S + N) and for the interference N according to the formulas

Figure 00000011
Figure 00000011

p(ω,r(t)) - комплексная амплитуда спектральной составляющей на частоте ω на расстоянии r(t) для звукового давления,p (ω, r (t)) is the complex amplitude of the spectral component at a frequency ω at a distance r (t) for sound pressure,

- вычисляют и усредняют за время T1 для суммарного процесса (S+N) и для помехи N величины- calculate and average over time T 1 for the total process (S + N) and for the interference N values

Figure 00000012
Figure 00000012

Figure 00000013
Figure 00000013

где

Figure 00000014
чувствительность приемника звукового давления и приемника колебательной скорости на частоте ω соответственно, I1x,Ily,I2x,I2y - горизонтальные компоненты вещественной и мнимой составляющих вектора интенсивности в локальной системе координат, связанной с приемником, которым соответствует статический веер характеристик направленности в горизонтальной плоскости видаWhere
Figure 00000014
the sensitivity of the sound pressure receiver and the vibrational velocity receiver at a frequency ω, respectively, I 1x , I ly , I 2x , I 2y are the horizontal components of the real and imaginary components of the intensity vector in the local coordinate system associated with the receiver, which corresponds to a static fan of horizontal directivity view planes

Figure 00000015
Figure 00000015

где ϕ, θ - азимутальный угол и угол места,where ϕ, θ is the azimuthal angle and elevation angle,

- вычисляют величины- calculate the values

Figure 00000016
Figure 00000016

которым соответствует статический веер характеристик направленности в вертикальной плоскости видаwhich corresponds to a static fan of directivity characteristics in the vertical plane of the view

Figure 00000017
Figure 00000017

для вещественной и мнимой составляющих вертикальной компоненты вектора интенсивностиfor the real and imaginary components of the vertical component of the intensity vector

- вычисляют вещественные и мнимые составляющие вектора интенсивности во всех 10-пространственных каналах (4), (6) для суммарного процесса (S+N) и для помехи N,- calculate the real and imaginary components of the intensity vector in all 10-spatial channels (4), (6) for the total process (S + N) and for interference N,

- вычисляют и усредняют за время T1 6 квадратичных компонент вектора градиента давления по формулам- calculate and average over time T 1 6 quadratic components of the pressure gradient vector by the formulas

Figure 00000018
Figure 00000018

- вычисляют и усредняют за время T1 5 компонент ротора вектора интенсивности и квадрат звукового давления по формулам- calculate and average over time T 1 5 the components of the rotor of the intensity vector and the square of sound pressure by the formulas

Figure 00000019
Figure 00000019

С выходов блоков 5, 6 сигналы, сформированные по алгоритмам (3), (5), (7), (8) информативные параметры поступают на вход блока 7 формирования отношения сигнал/помеха (S/N)m по каждому информативному параметру Am (m=1-32). Для этого усредненные за время T1 информативные параметры, сформированные в блоке 5, центрируют и нормируют на соответствующие параметры Am, вычисленные в блоке 6 для помехи N.From the outputs of blocks 5, 6, the signals generated by the algorithms (3), (5), (7), (8) informative parameters are input to the block 7 of the formation of the signal-to-noise ratio (S / N) m for each informative parameter A m (m = 1-32). For this, the informative parameters averaged over time T 1 generated in block 5 are centered and normalized to the corresponding parameters A m calculated in block 6 for interference N.

При выборе интервала усреднения T1 учитывают, что время усреднения Т1, необходимое для усреднения изотропной составляющей помехи, должно составлять порядка 50-60 с, Сформированные в блока 7 нормированные параметры (S/N)m поступают на вход блока 8 - компаратора, в котором вычисляют максимальное отношение сигнал/помеха по одному из 32 параметров. Вычисленные максимальные значения отношения сигнал/помеха сравниваются с заданным в блоке 9 пороговым значением отношения сигнал/помеха и отображаются в блоке 10, который представляет собой визуальный обнаружитель (планшет), формирующий сонограмму процесса обнаружения в координатах частота-время наблюдения.When choosing the averaging interval T 1 take into account that the averaging time T 1 necessary for averaging the isotropic component of the interference should be about 50-60 s. The normalized parameters (S / N) m formed in block 7 are fed to the input of block 8 - the comparator, in which calculates the maximum signal to noise ratio using one of 32 parameters. The calculated maximum signal-to-noise ratio values are compared with the threshold signal-to-noise ratio value specified in block 9 and displayed in block 10, which is a visual detector (tablet) that generates a sonogram of the detection process in the frequency-time coordinates of the observation.

Claims (1)

Способ обнаружения шумящих объектов в мелком море в фиксированном частотном диапазоне, в котором принимают шумовой сигнал комбинированным приемником, содержащим канал звукового давления и трехкомпонентный приемник вектора колебательной скорости, вычисляют и усредняют за заранее определенный временной интервал T1 в каждом частотном канале, сформированном в результате частотно-временной обработки принятых шумовых сигналов, комплексные амплитуды звукового давления, трех компонент вектора колебательной скорости, трех компонент вектора интенсивности для суммарного процесса сигнал плюс помеха (S+N), выделяют из текущих значений суммарного случайного процесса (S+N) текущие значения помехи N, вычисляют и усредняют за заранее определенный временной интервал T1 комплексные амплитуды звукового давления, трех компонент вектора колебательной скорости, трех компонент вектора интенсивности для помехи N, нормируют квадрат звукового давления и компоненты комплексного вектора интенсивности, усредненные за время Т1, вычисленные для суммарного процесса (S+N), на соответствующие значения квадрата звукового давления и компоненты комплексного вектора интенсивности, усредненные за время Т1, вычисленные для помехи N, вычисляют максимальное отношение сигнал/помеха из набора нормированных отношений сигнал-помеха, принимают в качестве модельной статистики поля помехи в канале звукового давления и в каналах вектора колебательной скорости гауссову статистику, принимают в качестве модельной статистики поля помехи в каналах вектора интенсивности лапласову статистику, вычисляют на основе принятых статистик аналитическую зависимость вероятности правильного обнаружения при заданной вероятности ложной тревоги от порогового отношения сигнал-помеха по методу максимального правдоподобия, принимают решение об обнаружении путем сравнения с пороговым значением отношения сигнал/помеха максимального отношения сигнал/помеха, вычисленного из набора нормированных отношений сигнал-помеха, отличающийся тем, что формируют в каждом частотном канале с использованием смешанных аддитивно-мультипликативных алгоритмов обработки 8 пространственных каналов в горизонтальной плоскости для горизонтальной компоненты комплексного вектора интенсивности, 2 пространственных канала в вертикальной плоскости для вертикальной компоненты комплексного вектора интенсивности, 4 пространственных канала в горизонтальной плоскости для горизонтальной компоненты ротора вектора интенсивности, 1 пространственный канал в вертикальной плоскости для вертикальной компоненты ротора вектора интенсивности, вычисляют и усредняют за время T1 в каждом частотном канале набор из 32 информативных параметров, включающий квадрат звукового давления, квадраты 3 вещественных компонент вектора градиента давления и квадраты 3 мнимых компонент вектора градиента давления в локальной системе координат, связанной с комбинированным приемником, комплексные амплитуды 10 компонент вектора интенсивности в 10 сформированных пространственных каналах, 5 вещественных амплитуд 5 компонент ротора вектора интенсивности в 5 сформированных пространственных каналах для суммарного процесса (S+N), вычисляют и усредняют за время T1 в каждом частотном канале набор из 32 информативных параметров, включающий квадрат звукового давления, квадраты 3 вещественных компонент вектора градиента давления и квадраты 3 мнимых компонент вектора градиента давления в локальной системе координат, связанной с комбинированным приемником, комплексные амплитуды 10 компонент вектора интенсивности в 10 сформированных пространственных каналах, 5 вещественных амплитуд 5 компонент ротора вектора интенсивности в 5 сформированных пространственных каналах для помехи N, нормируют 32 информативных параметра, усредненные за время Т1, вычисленные для суммарного процесса (S+N), на соответствующие значения 32 информативных параметра, усредненных за время Т1, вычисленные для помехи N, вычисляют в каждом частотном канале максимальное отношение сигнал/помеха
Figure 00000020
из суммарного набора 32 отношений сигнал-помеха, вычисленных для 32 информативных параметров (S/N), усредненных за время T1, принимают решение об обнаружении путем сравнения с пороговым значением отношения сигнал/помеха максимального отношения сигнал/помеха, вычисленного из набора 32 информативных параметров.A method for detecting noisy objects in a shallow sea in a fixed frequency range in which a noise signal is received by a combined receiver containing a sound pressure channel and a three-component receiver of the vibrational velocity vector are calculated and averaged over a predetermined time interval T 1 in each frequency channel generated as a result of frequency -time processing of received noise signals, complex amplitudes of sound pressure, three components of the vibrational velocity vector, three components of the vecto and intensity to the total process signal plus noise ratio (S + N), isolated from the current values of the total random process (S + N) the current values of noise N, is calculated and averaged over a predetermined time interval T 1, the complex amplitudes of the sound pressure, the three components of vibrational the velocity, the three components of the intensity vector for interference N, normalize the square of sound pressure and the components of the complex intensity vector averaged over time T 1 calculated for the total process (S + N) by the corresponding values the squares of sound pressure and the components of the complex intensity vector averaged over time T 1 calculated for interference N, calculate the maximum signal-to-noise ratio from a set of normalized signal-to-noise ratios, take as model statistics the noise fields in the sound pressure channel and in the vector channels vibrational velocity Gaussian statistics, take as model statistics the interference fields in the channels of the intensity vector, the Laplace statistics are calculated on the basis of the received statistics analytical the dependence of the probability of correct detection at a given probability of false alarm on the threshold signal-to-noise ratio using the maximum likelihood method, they decide to detect, by comparison with the threshold value of the signal-to-noise ratio, the maximum signal-to-noise ratio calculated from the set of normalized signal-to-noise ratios, characterized in that is formed in each frequency channel using mixed additive-multiplicative processing algorithms for 8 spatial channels in the horizon 1 spatial channel for the horizontal component of the complex intensity vector, 2 spatial channels in the vertical plane for the vertical component of the complex intensity vector, 4 spatial channels in the horizontal plane for the horizontal component of the rotor of the intensity vector, 1 spatial channel in the vertical plane for the vertical component of the rotor of the intensity vector, calculate and averaged over the time T 1 in each frequency channel, a set of 32 informative parameters including square of pressure, squares of 3 real components of the pressure gradient vector and squares of 3 imaginary components of the pressure gradient vector in the local coordinate system associated with the combined receiver, complex amplitudes 10 components of the intensity vector in 10 formed spatial channels, 5 real amplitudes 5 components of the rotor of the intensity vector in 5 the generated spatial channels for the total process (S + N), a set of 32 informative parameters is calculated and averaged over time T 1 in each frequency channel s, including the square of sound pressure, the squares of 3 real components of the pressure gradient vector and the squares of 3 imaginary components of the pressure gradient vector in the local coordinate system associated with the combined receiver, complex amplitudes 10 components of the intensity vector in 10 formed spatial channels, 5 real amplitudes 5 components of the rotor intensity vectors in 5 generated spatial channels for interference N, 32 informative parameters averaged over time T 1 , calculated for the sum process (S + N), for the corresponding values of 32 informative parameters averaged over time T 1 calculated for interference N, the maximum signal / noise ratio is calculated in each frequency channel
Figure 00000020
from the total set of 32 signal-to-noise ratios calculated for 32 informative parameters (S / N) averaged over time T 1 , a decision is made to detect, by comparison with the threshold signal-to-noise ratio, the maximum signal-to-noise ratio calculated from the set of 32 informative parameters.
RU2019105576A 2019-02-27 2019-02-27 Method to detect noisy objects in shallow sea RU2700797C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2019105576A RU2700797C1 (en) 2019-02-27 2019-02-27 Method to detect noisy objects in shallow sea

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2019105576A RU2700797C1 (en) 2019-02-27 2019-02-27 Method to detect noisy objects in shallow sea

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2700797C1 true RU2700797C1 (en) 2019-09-23

Family

ID=68063210

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2019105576A RU2700797C1 (en) 2019-02-27 2019-02-27 Method to detect noisy objects in shallow sea

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2700797C1 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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
RU2794716C1 (en) * 2022-07-11 2023-04-24 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт проблем морских технологий им. академика М.Д. Агеева Дальневосточного отделения Российской академии наук (ИПМТ ДВО РАН) Method for detecting noisy objects in the shallow sea in the infrasonic frequency range

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2298203C2 (en) * 2005-05-03 2007-04-27 Федеральное государственное унитарное предприятие "Центральный научно-исследовательский институт "Морфизприбор" Mode of detection of noisy objects in the sea
RU2339050C1 (en) * 2007-05-21 2008-11-20 ОАО "Концерн "Океанприбор" Method of sea noisy objects detection
US8620082B1 (en) * 2011-04-01 2013-12-31 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy Sonar image texture segmentation
RU2653189C1 (en) * 2017-06-07 2018-05-07 Российская Федерация, от имени которой выступает ФОНД ПЕРСПЕКТИВНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ Method of detecting noisy objects in shallow and deep sea
RU2653587C1 (en) * 2017-06-07 2018-05-11 Российская Федерация, от имени которой выступает ФОНД ПЕРСПЕКТИВНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ Hydroacoustic system for detection of moving sound source, measurement of azimuth angle of source and horizon of sound source in shallow sea
RU2653585C1 (en) * 2017-09-08 2018-05-11 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт проблем морских технологий Дальневосточного отделения Российской академии наук (ИМПТ ДВО РАН) Method of detecting the noise-producing, moving in the sea objects
RU2654335C1 (en) * 2017-06-07 2018-05-17 Российская Федерация, от имени которой выступает ФОНД ПЕРСПЕКТИВНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ Method of detecting noisy objects in sea with combined receiver

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2298203C2 (en) * 2005-05-03 2007-04-27 Федеральное государственное унитарное предприятие "Центральный научно-исследовательский институт "Морфизприбор" Mode of detection of noisy objects in the sea
RU2339050C1 (en) * 2007-05-21 2008-11-20 ОАО "Концерн "Океанприбор" Method of sea noisy objects detection
US8620082B1 (en) * 2011-04-01 2013-12-31 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy Sonar image texture segmentation
RU2653189C1 (en) * 2017-06-07 2018-05-07 Российская Федерация, от имени которой выступает ФОНД ПЕРСПЕКТИВНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ Method of detecting noisy objects in shallow and deep sea
RU2653587C1 (en) * 2017-06-07 2018-05-11 Российская Федерация, от имени которой выступает ФОНД ПЕРСПЕКТИВНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ Hydroacoustic system for detection of moving sound source, measurement of azimuth angle of source and horizon of sound source in shallow sea
RU2654335C1 (en) * 2017-06-07 2018-05-17 Российская Федерация, от имени которой выступает ФОНД ПЕРСПЕКТИВНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ Method of detecting noisy objects in sea with combined receiver
RU2653585C1 (en) * 2017-09-08 2018-05-11 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт проблем морских технологий Дальневосточного отделения Российской академии наук (ИМПТ ДВО РАН) Method of detecting the noise-producing, moving in the sea objects

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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
RU2794716C1 (en) * 2022-07-11 2023-04-24 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт проблем морских технологий им. академика М.Д. Агеева Дальневосточного отделения Российской академии наук (ИПМТ ДВО РАН) Method for detecting noisy objects in the shallow sea in the infrasonic frequency range

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2653189C1 (en) Method of detecting noisy objects in shallow and deep sea
RU2702917C1 (en) Method of detecting noisy objects in shallow and deep sea
RU2653585C1 (en) Method of detecting the noise-producing, moving in the sea objects
RU2005113369A (en) METHOD FOR DETECTING NOISY IN THE SEA OBJECTS
RU2339050C1 (en) Method of sea noisy objects detection
RU2602732C1 (en) Method for passive determination of coordinates of noisy object in the 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
RU2654335C1 (en) Method of detecting noisy objects in sea with combined receiver
RU2718144C1 (en) Method of classification, determination of coordinates and parameters of movement of a noisy object in the infrasound frequency range
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
KR101745995B1 (en) Device and method for detecting moving object using high frequency radar
RU2353946C1 (en) Method to receive information on sound-producing objects in sea
RU2537472C1 (en) Hydroacoustic system for detecting submerged moving sound source and measuring coordinates thereof in shallow sea
RU2711406C1 (en) Method of classification of hydro acoustic signals of marine objects noise emission
RU2700797C1 (en) Method to detect noisy objects in shallow sea
RU2653587C1 (en) Hydroacoustic system for detection of moving sound source, measurement of azimuth angle of source and horizon of sound source in shallow sea
KR100902560B1 (en) Apparatus and method for generating warning alarm in a tracking-while-scanning radar
RU2794716C1 (en) Method for detecting noisy objects in the shallow sea in the infrasonic frequency range
Ansari et al. Gradient descent approach to secure localization for underwater wireless sensor networks
JP5996325B2 (en) Pulse detector
RU2699923C1 (en) Method for detection of underwater source of broadband noise
RU2591030C1 (en) Hydroacoustic system for detection of moving sound source, measurement of azimuth angle of source and horizon of sound source in shallow sea
RU2694782C1 (en) Method of detecting noisy objects in sea
KR100987981B1 (en) Apparatus and method for distinguishing between activity signal and transition noise
RU2784699C1 (en) Underwater broadband noise detection device