RU2725517C1 - Method of processing and classifying hydrolocation information - Google Patents
Method of processing and classifying hydrolocation information Download PDFInfo
- Publication number
- RU2725517C1 RU2725517C1 RU2019126526A RU2019126526A RU2725517C1 RU 2725517 C1 RU2725517 C1 RU 2725517C1 RU 2019126526 A RU2019126526 A RU 2019126526A RU 2019126526 A RU2019126526 A RU 2019126526A RU 2725517 C1 RU2725517 C1 RU 2725517C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- amplitude
- time intervals
- correlation coefficient
- echo signal
- display
- 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
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Radar, Positioning & Navigation (AREA)
- Remote Sensing (AREA)
- Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Measurement Of Velocity Or Position Using Acoustic Or Ultrasonic Waves (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области гидроакустики и может быть использовано при проектировании и разработке систем активной гидролокации.The invention relates to the field of sonar and can be used in the design and development of active sonar systems.
Известна навигационная гидроакустическая станция освещения ближней обстановки (НГАС ОБО) по патенту РФ №2225991 от 24.12.2001 г. Станция реализует следующую последовательность операций: излучение сигнала, прием эхосигнала, предварительную обработку, измерение параметров эхосигнала, определение классификационных признаков, измерение скорости звука, прослушивание сигнала шумоизлучения, классификацию целей по измеренным классификационным признакам и отображение на индикаторе.Known navigation sonar near-field lighting station (NGAS OBO) according to the patent of the Russian Federation No. 2225991 of 12.24.2001, the station implements the following sequence of operations: signal emission, receiving an echo signal, preliminary processing, measuring the parameters of the echo signal, determining classification characteristics, measuring the speed of sound, listening noise signal, classification of targets according to the measured classification criteria and display on the indicator.
Недостатком этого технического решения является то, что измерение параметров и принятие решения производится оператором по виду отображаемых отметок на яркостном индикаторе и это может приводить к ошибкам, связанным с его квалификацией и психологическими особенностями.The disadvantage of this technical solution is that the parameters are measured and the decision is made by the operator according to the type of displayed marks on the brightness indicator, and this can lead to errors related to his qualifications and psychological characteristics.
Известен гидролокационный способ обнаружения подводных объектов в контролируемой акватории по патенту РФ №2242021 от 15.07.2002, содержащий облучение водного пространства, прием эхосигналов, фильтрацию и отображение на экране двух координатного индикатора, который формирует трассы, образованные яркостными отметками и по наклону трасс производит классификацию объектов.The known sonar method for detecting underwater objects in a controlled area according to the patent of the Russian Federation No. 2222021 of 07.15.2002, containing irradiation of the water space, receiving echo signals, filtering and displaying on the screen two coordinate indicators that forms tracks formed by brightness marks and classifies objects according to the slope of the tracks .
Недостатком данного технического предложения является отсутствие автоматического обнаружения объектов и измерения параметров эхосигнала по визуальному отображению временных реализаций эхосигнала.The disadvantage of this technical proposal is the lack of automatic detection of objects and measuring the parameters of the echo signal by visual display of temporary implementations of the echo signal.
Известен способ обработки гидролокационной информации по патенту РФ №2529441 от 03.06.2013, содержащий излучение сигнала, прием отраженного эхосигнала, формирование веера статических характеристик направленности, цифровую многоканальную обработку, отображение на индикаторе в яркостном виде всего массива обработки, определение порога, пороговое обнаружение эхосигнала, определение эхосигналов превысивших порог по всей шкале дистанции, формирование строба по каждому обнаружению, автоматическое определение классификационных признаков по каждому обнаружению, формирование банка классификации по каждой обнаруженной цели, и отображение на индикаторе табло результатов классификации.A known method of processing sonar information according to the patent of the Russian Federation No. 2529441 dated 06/03/2013, comprising signal emission, receiving a reflected echo signal, forming a fan of static directivity characteristics, digital multi-channel processing, displaying on the indicator in brightness form the entire processing array, determining a threshold, threshold detection of an echo signal, determination of echoes that exceeded the threshold on the entire distance scale, the formation of a strobe for each detection, the automatic determination of classification features for each detection, the formation of a classification bank for each detected target, and the display of classification results on the indicator.
Недостатком данного способа является то, что оператору не предоставляется визуальная временная реализация эхосигналов, принадлежащих цели, выбранной для классификации. Как правило, оператору предоставляется отображение от всех целей в виде ярких точек, разной интенсивности по всем пространственным каналам и по всей шкале дальности на индикаторе обнаружения и оператор должен выбрать цель по виду яркостной отметкиThe disadvantage of this method is that the operator is not provided with a visual temporary implementation of the echo signals belonging to the target selected for classification. As a rule, the operator is provided with a display from all targets in the form of bright points, of different intensities for all spatial channels and throughout the range scale on the detection indicator, and the operator must choose a target by the type of brightness mark
Наиболее близким аналогом заявленного предложения является способ, реализованный системой автоматического обнаружения и классификации гидролокатора ближнего действия по патенту РФ №2626295 от 08 09 2016.The closest analogue of the claimed proposal is the method implemented by the automatic detection and classification system of short-range sonar according to the patent of the Russian Federation No. 2626295 from 08 09 2016.
Система автоматического обнаружения и классификации, содержит последовательно соединенные антенну, коммутатор приема передачи, приемное устройство со статическим веером характеристик направленности, процессор цифровой многоканальной обработки, процессор классификации, процессор цифровой многоканальной обработки, последовательно соединенные блок выбора временных интервалов отсчетов по последовательным пространственным каналам для обработки за весь интервал приема, блок определения коэффициента корреляции между последовательными временными интервалами соседних пространственных каналов, блок выбора последовательных временных интервалов между пространственными каналами с коэффициентом корреляции (КК) больше 0,5, блок определения амплитуд временных отсчетов выбранных временных интервалов, блок выбора максимальных амплитуду во временных интервалах с коэффициентом корреляции больше 0,5, блок идентификации интервалов с КК>05 по общему времени и блок формирования банка обнаруженных объектов.The system of automatic detection and classification, contains a series-connected antenna, a transmission receiving switch, a receiving device with a static fan of directivity characteristics, a digital multi-channel processing processor, a classification processor, a digital multi-channel processing processor, series-connected units for selecting time intervals of samples over sequential spatial channels for processing in the entire reception interval, the unit for determining the correlation coefficient between consecutive time intervals of adjacent spatial channels, the unit for selecting successive time intervals between spatial channels with a correlation coefficient (CC) of more than 0.5, the unit for determining the amplitudes of time samples of selected time intervals, the unit for selecting the maximum amplitude in time intervals with a correlation coefficient greater than 0.5, an interval identification unit with QC> 05 in total time, and a block for generating a bank of detected objects.
Процесс обнаружения и классификации посредством указанной системы содержит следующую последовательность операций: излучение зондирующего сигнала, прием эхосигнала статическим веером характеристик направленности гидроакустической антенны, многоканальную цифровую обработку набора последовательных временных реализаций по пространственным каналам, определение коэффициента корреляции между отсчетами временных интервалов, выбор временных интервалов между пространственными каналами с коэффициентом корреляции больше 0,5, определение амплитуды временных отсчетов выбранных временных интервалов, выбор отсчетов с максимальной амплитудой во временных интервалах с коэффициентом корреляции больше 0,5, идентификацию интервалов с КК>05 по общему времени и формирование банка обнаруженных объектов.The process of detection and classification by means of this system contains the following sequence of operations: emitting a sounding signal, receiving an echo signal with a fan of the directivity characteristics of a hydroacoustic antenna, multichannel digital processing of a set of sequential time realizations over spatial channels, determining the correlation coefficient between samples of time intervals, choosing time intervals between spatial channels with a correlation coefficient greater than 0.5, determining the amplitude of time samples of selected time intervals, selecting samples with a maximum amplitude in time intervals with a correlation coefficient greater than 0.5, identifying intervals with QC> 05 by total time, and forming a bank of detected objects.
Недостатком данного способа является то, что оператору предоставляется плоская визуальная картина отображения эхосигналов в яркостном виде, что не обеспечивает качественного представления пространственных и временных характеристик эхосигнала.The disadvantage of this method is that the operator is provided with a flat visual picture of the display of echo signals in luminance form, which does not provide a high-quality representation of the spatial and temporal characteristics of the echo signal.
Задачей изобретения является повышение достоверности классификации эхосигналов от целей в условиях априорной неопределенности по помеховой ситуации, условиям работы и не известным классам.The objective of the invention is to increase the reliability of the classification of echo signals from targets in conditions of a priori uncertainty in the noise situation, working conditions and unknown classes.
Технический результат заключается в обеспечении оператора визуальной информацией по структуре эхосигнала по времени и по пространству в объемном отображении пространственных и временных признаков для анализа и корректировки результатов автоматической классификации в условиях воздействия поверхностной и донной реверберации.The technical result consists in providing the operator with visual information on the structure of the echo signal in time and space in a three-dimensional display of spatial and temporal features for analysis and adjustment of the results of automatic classification under the influence of surface and bottom reverberation.
Для достижения указанного технического результата в способ обработки гидролокационной информации, содержащий излучение зондирующего сигнала, прием эхосигнала статическим веером характеристик направленности, многоканальную цифровую обработки набора последовательных временных реализаций по последовательным пространственным каналам, определение коэффициента корреляции (КК) между последовательными временными интервалами, выбор последовательных временных интервалов между пространственными каналами с коэффициентом корреляции больше 0,5, определение амплитуд временных отсчетов выбранных временных интервалов, выбор максимальных амплитуд во временных интервалах с коэффициентом корреляции больше 0,5, идентификацию интервалов с КК>05 по общему времени обнаружения введены новые признаки, а именно выбирают все временные интервалы с коэффициентом корреляции больше 0,5 по всем пространственным каналам и определяют среднее значение амплитуд Аср, которое определяет амплитуду порога Апор, определяют временные интервалы, имеющие одинаковое время, из них определяют временные интервалы, принадлежащие соседним пространственным каналам, формируют отображение амплитуд выбранных временных интервалов в координатах дальность - пространственный канал (курсовой угол), смещают и поворачивают шкалу «начало координат отображения дальности» до получения наилучшего отображения на угол Q в пределах 360°, формируют объемное отображение амплитуд выбранных временных интервалов, где по каждому пространственному каналу выводят амплитуду эхосигнала и отображают зеленым цветом амплитуду помехи до Апор, и красным цветом амплитуду сигнала, превышающего Апор, яркостью тем светлее, чем больше амплитуда эхосигнала, при этом амплитуду эхосигнала отображают в логарифмическом масштабе с сохранением исходного цвета.To achieve the technical result, a method for processing sonar information, comprising emitting a probing signal, receiving an echo signal with a static fan of directional characteristics, multi-channel digital processing of a set of sequential time realizations over successive spatial channels, determining the correlation coefficient (CC) between consecutive time intervals, choosing consecutive time intervals between spatial channels with a correlation coefficient greater than 0.5, the determination of the amplitudes of time samples of the selected time intervals, the choice of maximum amplitudes in time intervals with a correlation coefficient greater than 0.5, the identification of intervals with QC> 05 by the total detection time introduced new features, namely, choose all time intervals with a correlation coefficient greater than 0.5 for all spatial channels and determine the average value of the amplitudes Asr, which determines the amplitude of the threshold Apor, determine the time variable intervals having the same time, from them determine the time intervals belonging to adjacent spatial channels, form a display of the amplitudes of the selected time intervals in the coordinates of the range - spatial channel (course angle), shift and rotate the scale "the origin of the coordinates of the range display" to obtain the best display on angle Q within 360 °, form a three-dimensional display of the amplitudes of the selected time intervals, where the amplitude of the echo signal is output for each spatial channel and the interference amplitude up to Apor is displayed in green and the amplitude of the signal exceeding Apor is displayed in red, the brighter the lighter the larger the echo signal amplitude, wherein the amplitude of the echo signal is displayed on a logarithmic scale while maintaining the original color.
Угол поворота шкалы дальности Q выбирает оператор для обеспечения наглядности отображения нужного эхосигнала на фоне посторонних эхосигналов.The operator selects the angle of rotation of the range scale Q to ensure the visualization of the display of the desired echo signal against the background of extraneous echo signals.
Физическая сущность изобретения заключается в следующем.The physical essence of the invention is as follows.
Объекты, которые могут быть обнаружены гидролокатором, имеют различные физические характеристики. Объекты могут находиться на поверхности или могут быть погружены на различную глубину, или просто располагаться на дне. Эхосигналы от этих объектов будут различаться по своим амплитудным, пространственным и временным характеристикам. Для определения этих характеристик используется многоканальный прием эхосигнала статическим веером характеристик направленности, что обеспечивает пространственную селекцию обнаруженных объектов по всем пространственным каналам. Эхосигнал от объекта, как конфигурация амплитудных отсчетов, может находиться в нескольких пространственных каналах, поскольку они перекрываются, и число этих каналов определяет угловую протяженность объекта. При этом, как правило, локальные отражатели принадлежат к классу отражателей искусственного происхождения. Поскольку локальный отражатель находится в дальнем поле и имеет ограниченные размеры, то эхосигнал от такого отражателя представляет плоскую, мало искаженную волну и будет приниматься несколькими характеристиками направленности одновременно и, соответственно, энергетические характеристики эхосигнала будут по физическим свойствам достаточно близкими в нескольких соседних пространственных каналах. Поэтому, если использовать узкие характеристики направленности, то эхосигналы, принимаемые ими, будут похожими и коэффициент корреляции между временными реализациями будет достаточно высоким. Отражение от поверхности и от дна, образующее реверберационную помеху, не имеет таких свойств. Единственным способом, который позволит отличить наличие когерентного локального отражателя является корреляционная обработка временных реализаций, принимаемых одновременно в соседних пространственных каналах. Таким образом, для реализации предлагаемого метода обработки, необходим прием эхосигнала веером статических характеристик направленности, определения степени корреляционной связи между каналами и определении числа каналов, в которых эта связь существует, Число каналов, между которыми определится высокий коэффициент корреляции, и будет характеризовать угловую протяженность объекта. Коэффициент корреляции должен определяться между временными интервалами всех соседних пространственных каналов последовательно. При этом в результате должны быть отобраны пространственные каналы, которые имеют одно и тоже временное положение по дистанции. Поскольку эхосигналы, которые характеризуют реальные объекты, имеют маленькую амплитуду по сравнению с отражениями от дна и реверберацией, они будут отображаться на экране малым уровнем, что не позволит оператору их обнаружить. Для того чтобы повысить эффективность обнаружения эхосигналов от реальных объектов предлагается отображать их в объемном 3-мерном 3Д-отображении. Для чего предлагается оператору развернуть плоское отображение линий дистанции под углом Q и отобразить амплитуды всех эхосигналов, которая используется в современной аппаратуре.(Афанасьев А.Н., Губарев Н.В., Ежов С.Н., Шейнман Е.Л. «Трехмерная визуализация сигнала в пассивных и активных гидроакустических средствах подводного наблюдения» НТС «Гидроакустика» 18(2) 2013.) В реальных условиях работы гидролокатора оператор должен иметь возможность выбрать угол поворота таким образом, что бы наиболее удобно рассматривать полученное амплитудное объемное отображение.Objects that can be detected by sonar have different physical characteristics. Objects can be on the surface or can be immersed at various depths, or simply located at the bottom. Echo signals from these objects will vary in their amplitude, spatial and temporal characteristics. To determine these characteristics, multichannel echo reception is used with a static fan of directivity characteristics, which provides spatial selection of detected objects over all spatial channels. The echo signal from the object, as the configuration of the amplitude samples, can be in several spatial channels, since they overlap, and the number of these channels determines the angular extent of the object. Moreover, as a rule, local reflectors belong to the class of reflectors of artificial origin. Since the local reflector is located in a far field and has limited dimensions, the echo signal from such a reflector is a plane, slightly distorted wave and will be received by several directivity characteristics simultaneously and, accordingly, the energy characteristics of the echo signal will be quite close in physical properties to several adjacent spatial channels. Therefore, if we use narrow directivity characteristics, then the echo signals received by them will be similar and the correlation coefficient between temporary realizations will be quite high. Reflection from the surface and from the bottom, forming a reverberation noise, does not have such properties. The only way to distinguish the presence of a coherent local reflector is the correlation processing of temporal realizations taken simultaneously in neighboring spatial channels. Thus, to implement the proposed processing method, it is necessary to receive an echo signal with a fan of static directivity characteristics, determine the degree of correlation between the channels and determine the number of channels in which this connection exists, the number of channels between which a high correlation coefficient is determined, and will characterize the angular extent of the object . The correlation coefficient should be determined between the time intervals of all adjacent spatial channels in series. In this case, spatial channels that have the same temporal distance position should be selected as a result. Since the echo signals that characterize real objects have a small amplitude compared to reflections from the bottom and reverb, they will be displayed on the screen at a low level, which will not allow the operator to detect them. In order to increase the detection efficiency of echo signals from real objects, it is proposed to display them in a three-dimensional 3D display. Why is it proposed that the operator deploy a flat display of distance lines at an angle Q and display the amplitudes of all echo signals that are used in modern equipment (Afanasyev A.N., Gubarev N.V., Yezhov S.N., Sheinman E.L. “Three-dimensional visualization of the signal in passive and active sonar aids ”Underwater technology“ Hydroacoustics ”18 (2) 2013.) In real-life sonar conditions, the operator should be able to choose the angle of rotation in such a way that it is most convenient to consider the resulting amplitude three-dimensional display.
В зависимости от амплитуды сигнала цвет отображения должен изменяться от темного при малой амплитуде до светлого при большой. В гидроакустической аппаратуре место для отображения информации ограничено и поэтому эхосигналы с большой амплитудой могут закрывать эхосигналы с малой амплитудой в соседних пространственных каналах. Поэтому предлагается выводить амплитудную информацию не в реальных соотношениях, а в логарифмическом представлении амплитуд. Это известная процедура, которая позволяет ограничить динамический диапазон представляемых эхосигналов. (А.Е. Колесников «Акустические измерения» Л. Судостроение 1983 г стр. 151) Тогда эхосигналы малой амплитуды будут выводиться почти в реальном виде, а эхосигналы большой амплитуды в логарифмическом виде, что обеспечит сокращение амплитуды выводимой информации на индикатор, при этом отображение цветом должно сохраняться. Поэтому на индикаторе будет отображение эхосигнала малой амплитуды и большой амплитуды в сравнимых соотношениях, но цвет большой амплитуды будет подсказывать оператору реальные соотношения для оценки и принятия решения.Depending on the amplitude of the signal, the display color should change from dark at low amplitude to light at large. In sonar equipment, the place for displaying information is limited and therefore large-amplitude echo signals can close small-amplitude echo signals in adjacent spatial channels. Therefore, it is proposed to derive amplitude information not in real relationships, but in the logarithmic representation of amplitudes. This is a well-known procedure that allows you to limit the dynamic range of the presented echo signals. (AE Kolesnikov “Acoustic measurements” L. Sudostroenie 1983, p. 151) Then, small-amplitude echo signals will be output in almost real form, and large-amplitude echo signals in a logarithmic form, which will reduce the amplitude of the information displayed on the indicator, while displaying color should be kept. Therefore, the indicator will display an echo signal of small amplitude and large amplitude in comparable proportions, but the color of a large amplitude will prompt the operator to real relationships for evaluating and making decisions.
Кроме того, обеспечивается вывод информации по всем соседним пространственным каналам с коэффициентом корреляции больше 0,5, что обеспечивает классификацию протяженных по пространству объектов.In addition, information is output on all adjacent spatial channels with a correlation coefficient greater than 0.5, which provides a classification of objects extended in space.
Сущность изобретения поясняется фиг. 1, на которой представлено устройство, реализующее способ.The invention is illustrated in FIG. 1, which shows a device that implements the method.
Устройство (фиг. 1) содержит гидролокатор 1, в состав которого входит антенна, коммутатор, генератор и СФХН. Генератор 1 соединен с спецпроцессором 2. В состав спецпроцессора 2 входят последовательно соединенные блок 3 многоканальной обработки по пространственным каналам ПК, блок 4 формирования массива пространственной обработки, блок 5 определения коэффициентов корреляции, блок 6 выбора каналов с коэффициентом корреляции КК больше 0,5, блок 7 формирования картины отображения в плоскости Д и КУ, блок 8 поворота на угол Q и угол G, блок 9 формирования 3D отображения, блок 10 формирования цветового отображения, блок 11 логарифмирования амплитуд, блок 12 формирования отображения на индикаторе, блок 13 управления. Второй выход блока 13 через блок 14 формирования угла поворота соединен со вторым входом блока 8 поворота на угол Q и угол G. Блок 13 двухсторонней связью соединен с гидролокатором 1. Второй выход блока 4 соединен со вторым входом блока 13.The device (Fig. 1) contains a sonar 1, which includes an antenna, a switch, a generator and SPS. The generator 1 is connected to the special processor 2. The special processor 2 includes sequentially connected block 3 of multi-channel processing through the PC spatial channels, block 4 for forming the array of spatial processing, block 5 for determining the correlation coefficients, block 6 for selecting channels with a correlation coefficient KK greater than 0.5, block 7 forming a display pattern in the plane D and KU, a block 8 of rotation at an angle Q and an angle G, a block 9 for generating a 3D display, a block 10 for generating a color display, a block 11 for the logarithm of the amplitudes, a block 12 for forming a display on the indicator, a control unit 13. The second output of block 13 through the rotation angle forming block 14 is connected to the second input of the rotation block 8 by the angle Q and angle G. Block 13 is connected by two-way communication with sonar 1. The second output of block 4 is connected to the second input of block 13.
Предлагаемый способ целесообразно рассмотреть на примере функционирования устройства, реализующий способ.The proposed method, it is advisable to consider the example of the functioning of the device that implements the method.
С блока 13 управления и отображения поступает сигнал в блок 1 гидролокатора, который работает в своем штатном режиме. Гидролокатор является известным устройством, который используется в прототипе, где формируется зондирующий сигнал, излучают его в водную среду, принимают эхосигнал, производят фильтрацию принятого сигнала, формируют характеристики направленности в приеме, которые обеспечивают требуемую ширину характеристики направленности. Приемное устройство гидролокатора совместно со статическим веером характеристик направленности является известным устройством, которое используется в прототипе и описано в современной гидроакустической аппаратуре. (А.С. Колчеданцев. «Гидроакустические станции». Судостроение. Л. 1982 с 116.). Устройство производит предварительную фильтрацию входного сигнала и преобразует аналоговый сигнал в последовательные интервалы дискретизированных цифровых отсчетов всех пространственных характеристик. Спецпроцессор 2 принятия решения осуществляет пространственную и временную обработку поступившей информации с целью автоматического обнаружение эхосигнала и измерения основных параметров эхосигнала и измерения классификационных признаков. В блоке 3 осуществляется последовательное формирование принятых цифровых массивов и подготовки их для последующей обработки по всем пространственным каналам статического веера характеристик направленности. В блоке 4 поступившая временная и последовательная пространственная информация без предварительной обработки передается в блок 13 на систему отображения для предоставления оператору. В этом же блоке 4 формируются временные массивы для последовательного определения коэффициентов корреляции по соседним пространственным каналам. В блоке 5 осуществляется выбор временных интервалов соседних пространственных каналов из всего массива и определение коэффициента корреляции. Определение коэффициента корреляции является известной операцией, которое осуществляется во всех современных цифровых устройствах с использованием стандартных процедур. Практически все указанные процедуры могут быть реализованы на спецпроцессорах и современных компьютерах, в которых реализованы вычислительные программы Матлаб, Маткад и др. (А.Б. Сергиенко «Цифровая обработка сигналов» СПб. «БХВ - Петербург» 2011 г.). Полученные значения коэффициентов корреляции поступают в блок 6, где осуществляются выбор временных интервалов, коэффициент корреляции между которыми превысил порог 0,5 в соседних пространственных каналов.From the control and display unit 13, a signal is supplied to the sonar unit 1, which operates in its normal mode. The sonar is a known device that is used in the prototype, where a probing signal is formed, emit it into the aquatic environment, receive an echo signal, filter the received signal, form directivity characteristics in the reception, which provide the required directivity width. The sonar receiving device together with a static fan of directivity characteristics is a known device that is used in the prototype and described in modern sonar equipment. (A. S. Kolchedantsev. “Hydroacoustic stations.” Shipbuilding. L. 1982, p. 116.). The device pre-filters the input signal and converts the analog signal into consecutive intervals of sampled digital samples of all spatial characteristics. The decision-making special processor 2 performs spatial and temporal processing of the received information in order to automatically detect the echo signal and measure the main parameters of the echo signal and measure the classification features. In block 3, the received digital arrays are sequentially formed and prepared for subsequent processing through all spatial channels of a static fan of directivity characteristics. In block 4, the received temporal and sequential spatial information without preliminary processing is transmitted to block 13 to the display system for presentation to the operator. In the same block 4, temporary arrays are formed for sequentially determining the correlation coefficients for neighboring spatial channels. In block 5, the time intervals of adjacent spatial channels are selected from the entire array and the correlation coefficient is determined. The determination of the correlation coefficient is a well-known operation that is carried out in all modern digital devices using standard procedures. Almost all of these procedures can be implemented on special processors and modern computers that use the computer programs Matlab, Matkad, etc. (A.B. Sergienko “Digital Signal Processing”, St. Petersburg, “BHV - Petersburg” 2011). The obtained values of the correlation coefficients go to block 6, where time intervals are selected, the correlation coefficient between which exceeded the threshold of 0.5 in adjacent spatial channels.
В блоке 7 формируются картина отображения в координатах дистанция пространственный канал по всем соседним пространственным каналам и по дистанции равной максимальной протяженности реального объекта. В блоке 8 осуществляется поворот плоской пространственной картины отображения на фиксированный угол Q по дальности и G по курсовому углу, которые определяются оператором. Это операция связана с изменением положения координат шкалы дистанции и шкалы пространственных углов. Относительно этого положения осуществляется формирование объемного отображения амплитуд временных реализаций в блоке 9 формирование изображения в формате 3D. Эта операция также известная и достаточно подробно рассмотрена в работе. (Торн А. Графика в формате DirectX 9. «Полное руководство по использованию 3D-пространства». Пер с англ. НТ Пресс, 2007.). В блоке 10 производится цветовое окрашивание амплитуд временных реализаций в зависимости от значения амплитуды. Чем больше амплитуда временной реализации, тем светлее цвет отображения. Однако большие амплитуды эхосигналов от поверхности или дна могут перекрывать слабые эхосигналы от реальных объектов. Разность в амплитудном соотношении может достигать в 100 раз, и поэтому эти амплитуды могут занимать много места на индикаторе. Для устранения этого недостатка проводится логарифмирование в блоке 11, в результате которого выводится логарифм амплитуды, что существенно сокращает амплитудное различие, поскольку малые амплитуды реальных сигналов уменьшаются существенно меньше, чем большие амплитуды, при этом сохраняется цветовая окраска, которая проводится в блоке 10. Сформированное таким образом отображение эхосигнала в формате 3D передается в блок 12 для определения местоположения этого отображение на индикаторе и далее в блок 13 управления и отображение, который определяет время отображения и его расположение на кадре отображения. В блоке 13 оператор определяет угол поворота объемного отображения таким образом, что бы лучше можно было рассмотреть эхосигналы от реальных объектов, и передает эту команду в блок 14, который осуществляет этот поворотIn block 7, a mapping picture is formed in the coordinates of the distance of the spatial channel for all adjacent spatial channels and for a distance equal to the maximum length of the real object. In block 8, the flat spatial picture of the display is rotated by a fixed angle Q in range and G in the course angle, which are determined by the operator. This operation is associated with a change in the position of the coordinates of the distance scale and the spatial angle scale. Relative to this position, the formation of a volumetric display of the amplitudes of the temporary realizations in block 9, the formation of the image in 3D. This operation is also known and is considered in sufficient detail in the work. (Thorne A. Graphics in DirectX 9 format. “A complete guide to the use of 3D space.” Transl. English NT Press, 2007.). In block 10, the colors of the amplitudes of the time realizations are colorized depending on the value of the amplitude. The larger the amplitude of the temporal realization, the brighter the display color. However, large amplitudes of echoes from the surface or bottom may overlap weak echoes from real objects. The difference in the amplitude ratio can reach 100 times, and therefore these amplitudes can take up a lot of space on the indicator. To eliminate this drawback, a logarithm is performed in block 11, as a result of which the amplitude logarithm is output, which significantly reduces the amplitude difference, since the small amplitudes of real signals decrease much less than large amplitudes, while the color that is stored in block 10 is preserved. Thus, the 3D echo display is transmitted to block 12 to determine the location of this display on the indicator and then to the control unit 13 and a display that determines the display time and its location on the display frame. In block 13, the operator determines the angle of rotation of the volumetric display in such a way that it would be better to consider echo signals from real objects, and transmits this command to block 14, which carries out this rotation
В настоящее время практически вся гидроакустическая аппаратура выполняется на спецпроцессорах, которые преобразуют акустический сигнал в цифровой вид и производят в цифровом виде формирование характеристик направленности, многоканальную обработку и обнаружение сигнала, а также корреляционную обработку и процедуры анализа временных реализаций. Вопросы разработки и применения спецпроцессоров достаточно подробно рассмотрены в литературе по цифровой обработке. (Ю.А. Корякин, С.А. Смирнов, Г.В. Яковлев «Корабельная гидроакустическая техника» Санкт-Петербург «Наука» 2004 г. стр. 281).Currently, almost all hydroacoustic equipment is performed on special processors that convert the acoustic signal into a digital form and digitally generate directivity characteristics, multichannel processing and signal detection, as well as correlation processing and analysis procedures for temporary realizations. The development and application of special processors are discussed in sufficient detail in the literature on digital processing. (Yu.A. Koryakin, S.A. Smirnov, G.V. Yakovlev “Shipborne sonar equipment” St. Petersburg “Science” 2004, p. 281).
Таким образом, может быть сформирована картина отображения эхосигнала в формате 3D, что позволит обнаружить объекты на фоне реверберационной и пространственной помехи, что повышает вероятность правильного принятия решение о классе обнаруженного объекта.Thus, a picture of the echo signal display in 3D can be formed, which will make it possible to detect objects against a background of reverberation and spatial interference, which increases the likelihood of a correct decision on the class of the detected object.
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2019126526A RU2725517C1 (en) | 2019-08-21 | 2019-08-21 | Method of processing and classifying hydrolocation information |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2019126526A RU2725517C1 (en) | 2019-08-21 | 2019-08-21 | Method of processing and classifying hydrolocation information |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2725517C1 true RU2725517C1 (en) | 2020-07-02 |
Family
ID=71509962
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2019126526A RU2725517C1 (en) | 2019-08-21 | 2019-08-21 | Method of processing and classifying hydrolocation information |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2725517C1 (en) |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20110128820A1 (en) * | 2009-12-01 | 2011-06-02 | Raytheon Company | System and method for discriminating a subsurface target in the water from a surface target in the water |
| RU2528556C1 (en) * | 2013-05-22 | 2014-09-20 | Открытое акционерное общество "Концерн "Океанприбор" | Method of processing sonar echo signal |
| RU2626295C1 (en) * | 2016-09-08 | 2017-07-25 | Акционерное Общество "Концерн "Океанприбор" | Automatic detection and classification system of short-range sonar |
| RU2627977C1 (en) * | 2016-06-17 | 2017-08-14 | Акционерное Общество "Концерн "Океанприбор" | Method of object detection and measurement of its parameters |
| RU2650835C1 (en) * | 2017-03-28 | 2018-04-17 | Акционерное Общество "Концерн "Океанприбор" | Method of the target parameters determining by the sonar |
| RU2692841C1 (en) * | 2018-04-12 | 2019-06-28 | Министерство Промышленности И Торговли Российской Федерации | Hydro acoustic method for determining purpose parameters when using an explosive signal with a wireless communication system |
-
2019
- 2019-08-21 RU RU2019126526A patent/RU2725517C1/en active
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20110128820A1 (en) * | 2009-12-01 | 2011-06-02 | Raytheon Company | System and method for discriminating a subsurface target in the water from a surface target in the water |
| RU2528556C1 (en) * | 2013-05-22 | 2014-09-20 | Открытое акционерное общество "Концерн "Океанприбор" | Method of processing sonar echo signal |
| RU2627977C1 (en) * | 2016-06-17 | 2017-08-14 | Акционерное Общество "Концерн "Океанприбор" | Method of object detection and measurement of its parameters |
| RU2626295C1 (en) * | 2016-09-08 | 2017-07-25 | Акционерное Общество "Концерн "Океанприбор" | Automatic detection and classification system of short-range sonar |
| RU2650835C1 (en) * | 2017-03-28 | 2018-04-17 | Акционерное Общество "Концерн "Океанприбор" | Method of the target parameters determining by the sonar |
| RU2692841C1 (en) * | 2018-04-12 | 2019-06-28 | Министерство Промышленности И Торговли Российской Федерации | Hydro acoustic method for determining purpose parameters when using an explosive signal with a wireless communication system |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| ES2443033T3 (en) | Continuous monitoring of fish stocks and behavior on a continental shelf scale | |
| US7330399B2 (en) | Sonar system and process | |
| RU2473924C1 (en) | Method of detecting and classifying signal from target | |
| Clarke | Applications of multibeam water column imaging for hydrographic survey | |
| RU2528556C1 (en) | Method of processing sonar echo signal | |
| JP2008545991A5 (en) | ||
| RU2529441C1 (en) | Method of processing sonar information | |
| Ratilal et al. | Long range acoustic imaging of the continental shelf environment: The Acoustic Clutter Reconnaissance Experiment 2001 | |
| RU2461020C1 (en) | Method for automatic classification | |
| CN109655834A (en) | Multibeam sonar sounding method and system based on CFAR detection | |
| Cotter et al. | Classification of broadband target spectra in the mesopelagic using physics-informed machine learning | |
| RU2156984C1 (en) | Process of generation of information on noisy object at sea and process of obtainment of color scales for it | |
| JP5767002B2 (en) | Ultrasonic transmission / reception device and fish quantity detection method | |
| RU2225991C2 (en) | Navigation sonar to illuminate near situation | |
| RU2626295C1 (en) | Automatic detection and classification system of short-range sonar | |
| RU2692841C1 (en) | Hydro acoustic method for determining purpose parameters when using an explosive signal with a wireless communication system | |
| RU2725517C1 (en) | Method of processing and classifying hydrolocation information | |
| RU2650419C1 (en) | Sonar method of classification of underwater objects in a controlled area | |
| RU127945U1 (en) | NAVIGATING HYDROACOUSTIC STATION | |
| RU2736188C1 (en) | Hydroacoustic information displaying method | |
| RU2660292C1 (en) | Method for determining object immersion depth | |
| RU2726312C1 (en) | Method of displaying hydrolocation information | |
| EP3754371A1 (en) | Underwater detection apparatus and underwater detection method | |
| RU2660081C1 (en) | Method of processing sonar information | |
| RU2758586C1 (en) | Automatic detection and classification system |