RU2746342C1 - Method of recording noise emission of marine object - Google Patents
Method of recording noise emission of marine object Download PDFInfo
- Publication number
- RU2746342C1 RU2746342C1 RU2020117400A RU2020117400A RU2746342C1 RU 2746342 C1 RU2746342 C1 RU 2746342C1 RU 2020117400 A RU2020117400 A RU 2020117400A RU 2020117400 A RU2020117400 A RU 2020117400A RU 2746342 C1 RU2746342 C1 RU 2746342C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- noise
- signal
- marine object
- afc
- marine
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
- G01S15/00—Systems using the reflection or reradiation of acoustic waves, e.g. sonar systems
- G01S15/02—Systems using the reflection or reradiation of acoustic waves, e.g. sonar systems using reflection of acoustic waves
- G01S15/04—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 Velocity Or Position Using Acoustic Or Ultrasonic Waves (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области гидроакустики, а именно к способу регистрации уровня шумоизлучения морского объекта в широкой полосе частот в условиях повышенного уровня шумов морской акватории и их нестационарности в пределах времени регистрации прохода морского объекта. Изобретение может быть использовано для регистрации и измерения параметров первичного гидроакустического поля (в частности гидроакустического давления) движущегося морского объекта, а также может быть использовано для обнаружения морских объектов подводным объектом, находящимся в неблагоприятных, для обнаружения, гидрологических условиях, например при наличии горизонтального слоя скачка (ГСС). Сигнал, от цели проходящий через ГСС ослабляется на 40 дБ, что может привести к невозможности обнаружения морских объектов, объектом, находящимся ниже слоя скачка.The invention relates to the field of hydroacoustics, and in particular to a method for recording the level of noise emission of a marine object in a wide frequency band under conditions of an increased level of noise in the sea area and their non-stationarity within the time of registration of the passage of the marine object. The invention can be used to register and measure the parameters of the primary hydroacoustic field (in particular, hydroacoustic pressure) of a moving marine object, and can also be used to detect marine objects by an underwater object that is in unfavorable hydrological conditions for detection, for example, in the presence of a horizontal layer of a jump (GSS). The signal from the target passing through the GSS is attenuated by 40 dB, which can lead to the impossibility of detecting marine objects by an object located below the jump layer.
Процедура измерения шумоизлучения движущегося морского объекта (МО) заключается в фиксации уровней значения проходной характеристики, получаемых путём измерений текущих значений звукового давления шума движущегося морского объекта. Измерения производятся в условиях фоновых шумов (помех), что в реальных условиях затрудняет, а в некоторых условиях делает невозможным регистрацию проходной характеристики движущегося морского объекта, поскольку при высоком уровне помех характеристика прохода оказывается искаженной случайными флуктуациями нестационарной гидроакустической помехи.The procedure for measuring the noise emission of a moving marine object (MO) consists in fixing the levels of the transmission characteristic value obtained by measuring the current values of the sound pressure of the noise of a moving marine object. Measurements are carried out in conditions of background noise (interference), which in real conditions makes it difficult, and in some conditions makes it impossible to register the transmission characteristics of a moving sea object, since at a high level of interference, the passage characteristic turns out to be distorted by random fluctuations of non-stationary hydroacoustic interference.
Существует несколько методов выделения сигнала из смеси сигнал+помеха при регистрации проходной характеристики морского объекта.There are several methods for separating a signal from a signal + interference mixture when registering the transmission characteristics of a marine object.
Известен метод энергетического вычитания помехи (ЭВП) при измерении шумоизлучения морского объекта. Сущность метода заключается в оценке уровня помехи по краям проходной характеристики (т.е. там, где уровень полезного сигнала во много раз меньше уровня помехи) и последующего вычитания этого уровня из максимального значения проходной характеристики. [Новиков А.К. Статистические измерения и обнаружение сигналов.- СПб.: ЦНИИ им. акад. А.Н. Крылова, 2006 г., стр. 151-154].The known method of energy subtraction of interference (EEC) when measuring the noise emission of a marine object. The essence of the method is to estimate the level of interference at the edges of the transmission characteristic (i.e., where the level of the useful signal is many times lower than the interference level) and then subtract this level from the maximum value of the transmission characteristic. [Novikov A.K. Statistical measurements and signal detection. - SPb .: TsNII im. acad. A.N. Krylova, 2006, pp. 151-154].
Основным недостатком метода ЭВП является то, что этот метод имеет малую помехоустойчивость в условиях нестационарной помехи в пределах времени регистрации прохода морского объекта. Кроме этого, при направленном в нос или корму характере шумоизлучения источника оценка помехи производится с большой погрешностью, обусловленной недостаточным спадом сигнальной составляющей.The main disadvantage of the EEC method is that this method has low noise immunity in conditions of non-stationary interference within the time of registration of the passage of the sea object. In addition, with the nature of the noise emission of the source directed to the bow or stern, the interference is estimated with a large error due to the insufficient decay of the signal component.
Эти недостатки устранены другим известным методом для увеличения динамического диапазона измерений и увеличения отношения сигнал/помеха, наиболее близким к заявленному изобретению техническим решением для регистрации морского объекта и выбранным в качестве прототипа. These disadvantages are eliminated by another known method for increasing the dynamic range of measurements and increasing the signal-to-noise ratio, the technical solution closest to the claimed invention for registering a marine object and selected as a prototype.
Существенно большими возможностями с точки зрения помехоустойчивости и точности измерения уровня шума при наличии помех обладает метод энергетической согласованной обработки (ЭСО), реализованный в комплексе технических средств КТС «Тополь-СФП» и разработанный во ВНИИФТРИ В.И. Теверовским, А.О. Кюльян и др. [Новиков А.К. Статистические измерения и обнаружение сигналов.- СПб.: ЦНИИ им. акад. А.Н. Крылова, 2006 г., С. 151-154].The method of energy matched processing (ESP), implemented in the complex of technical means of the Topol-SFP KTS and developed at VNIIFTRI by V.I. Teverovsky, A.O. Kyulyan and others [Novikov A.K. Statistical measurements and signal detection. - SPb .: TsNII im. acad. A.N. Krylova, 2006, S. 151-154].
Сущность метода заключается в том, что по мере прохода источника относительно приёмника в полосе анализа регистрируется энергетическая сумма полезного сигнала и помехи, которая затем подвергается обработке при помощи фильтра, согласованного с формой энергетической нестационарности полезного сигнала. При этом происходит фильтрация высокочастотных флюктуаций помехи при сохранении формы низкочастотной (относительно медленной по сравнению с быстрыми флюктуациями помехи) нестационарности полезной компоненты.The essence of the method lies in the fact that as the source passes relative to the receiver, the energy sum of the useful signal and interference is recorded in the analysis band, which is then processed using a filter matched to the shape of the energy unsteadiness of the useful signal. In this case, filtering of high-frequency noise fluctuations occurs while maintaining the shape of the low-frequency (relatively slow compared to fast noise fluctuations) non-stationarity of the useful component.
При реализации данного метода выполняется обработка следующим образом:When this method is implemented, processing is performed as follows:
1. Производится запись характеристики прохода по интенсивности с небольшим предварительным сглаживанием.1. The characteristic of the pass by intensity is recorded with a slight preliminary smoothing.
2. Выполняется расчетная характеристика прохода для тех же параметров, что и для измеренной характеристики прохода.2. The calculated passage characteristic is carried out for the same parameters as for the measured passage characteristic.
3. Вычисляются взаимные корреляционные функции между измеренной характеристикой и расчетными функциями, с возможностью изменять ширину расчетной характеристики прохода и приближать ее к реальной характеристике прохода.3. Mutual correlation functions are calculated between the measured characteristic and the calculated functions, with the ability to change the width of the calculated characteristic of the passage and bring it closer to the real characteristic of the passage.
4. Вычисляется уровень максимума характеристики прохода.4. The level of the maximum of the passage characteristic is calculated.
Метод ЭСО основан на применении алгоритма вычисления корреляционной функции, где сравниваются две функции различного происхождения - измеренная характеристика прохода и расчетная функция. The ESP method is based on the application of an algorithm for calculating the correlation function, where two functions of different origins are compared - the measured characteristic of the passage and the calculated function.
Недостатком описанного метода, реализованного в комплексе технических средств КТС «Тополь-СФП» и взятого за прототип является то, что метод ЭСО имеет малую помехоустойчивость в условиях нестационарной помехи в пределах времени регистрации прохода морского объекта. Динамический диапазон анализа методом ЭСО зависит от свойств случайной нестационарности помехи, амплитуды и ширины флюктуационных «всплесков» помехи.The disadvantage of the described method, implemented in the complex of technical means of the CTS "Topol-SFP" and taken as a prototype, is that the ESO method has low noise immunity in conditions of non-stationary interference within the time of registration of the passage of the sea object. The dynamic range of the analysis by the ESP method depends on the properties of the random nonstationarity of the noise, the amplitude and width of the fluctuation "bursts" of the noise.
Поэтому использование метода ЭСО, рассмотренного выше и основанного на предположении стационарности помехи в интервале проходной характеристики неэффективно.Therefore, the use of the ESP method considered above and based on the assumption of the stationarity of the interference in the range of the transmission characteristic is ineffective.
На устранение этого недостатка направлено заявленное изобретение, технической задачей которого является повышение помехоустойчивости гидроакустических систем и точности измерения уровня шумоизлучения путем создания способа регистрации шумоизлучения морского объекта.The claimed invention is aimed at eliminating this drawback, the technical task of which is to increase the noise immunity of hydroacoustic systems and the accuracy of measuring the level of noise emission by creating a method for recording the noise emission of a marine object.
Реализация поставленной технической задачи позволяет добиться следующего технического результата:Implementation of the set technical task allows achieving the following technical result:
- создан новый способ регистрации шумоизлучения морского объекта в широкой полосе частот в условиях повышенного уровня и нестационарности фоновых шумов (помех) в пределах времени регистрации прохода морского объекта. - a new method has been created for recording the noise emission of a marine object in a wide frequency band under conditions of an increased level and non-stationarity of background noise (interference) within the time of registration of the passage of the marine object.
Сущность способа заключается в применении метода адаптивной фильтрации, основанного на алгоритме Фильтра Калмана. Данный алгоритм позволяет производить фильтрацию случайного процесса с известными динамическими свойствами в реальном масштабе времени без использования образцового сигнала, который часто используется в наиболее распространённых адаптивных фильтрах, таких как LMS, RLS фильтры. Также алгоритм фильтра Калмана имеет наибольшую скорость сходимости и дает наименьшие остаточные шумы по сравнению с алгоритмами LMS и RLS. Данный факт позволит с наименьшими временными затратами выделить полезный сигнал шумоизлучения морского объекта в неблагоприятных гидрологических условиях, когда затруднено обнаружение, даже сильношумящих морских объектов. The essence of the method lies in the application of the adaptive filtering method based on the Kalman Filter algorithm. This algorithm allows filtering a random process with known dynamic properties in real time without using a reference signal, which is often used in the most common adaptive filters, such as LMS, RLS filters. Also, the Kalman filter algorithm has the highest convergence rate and gives the least residual noise compared to the LMS and RLS algorithms. This fact will make it possible to isolate a useful signal of noise emission from a marine object in unfavorable hydrological conditions, when it is difficult to detect even highly noisy marine objects, with the least amount of time.
Для достижения указанного выше технического результата предложен «способ регистрации шумоизлучения морского объекта» с учетом постоянно изменяющейся помеховой обстановки в районе измерения, заключающийся в том, что сначала регистрируют в приемном устройстве амплитудно-частотную характеристику (АЧХ) шумового поля водного пространства, затем ее используют для последующей обработки в блоке первичной обработки сигналов. Далее во время регистрации морского объекта в водном пространстве в области расположения приемного устройства формируют АЧХ смеси сигнала шумоизлучения морского объекта и помехи шумового поля водного пространства (АЧХ смеси), затем АЧХ смеси подают на вход блока первичной обработки сигналов и используют для последующей обработки.To achieve the above technical result, a "method for recording the noise emission of a marine object" is proposed, taking into account the constantly changing interference environment in the measurement area, which consists in the fact that first the amplitude-frequency characteristic (AFC) of the noise field of the water space is recorded in the receiving device, then it is used for post-processing in the block of primary signal processing. Further, during the registration of a sea object in the water space in the area of the receiving device, the AFC of the mixture of the signal of the sea object noise emission and the interference of the noise field of the water space (AFC of the mixture) are formed, then the AFC of the mixture is fed to the input of the primary signal processing unit and used for subsequent processing.
Принципиальным отличием от прототипа является то, что АЧХ смеси подают на вход дополнительно введенного линейного фильтра Калмана. Затем выделенную АЧХ сигнала шумоизлучения морского объекта через амплитудный детектор подают на регистрирующие устройство, где регистрируют АЧХ морского объекта.The fundamental difference from the prototype is that the AFC of the mixture is fed to the input of an additionally introduced linear Kalman filter. Then the selected AFC of the signal of the sea object noise emission is fed through the amplitude detector to the recording device, where the AFC of the marine object is recorded.
Заявленный способ реализуется в устройстве содержащем приемное устройство, включающее последовательно соединенные подводное устройство и блок согласования с возможностью передачи принятого сигнала на вход блока первичной обработки сигналов, состоящего из приемного канала, включающего блок фильтров и последовательно соединенный с ним аналого-цифровой преобразователь. Выход аналого-цифрового преобразователя блока первичной обработки сигналов соединен с входом линейного фильтра Калмана. Выход линейного фильтра Калмана соединен с входом амплитудного детектора. Выход амплитудного детектора соединен через регистрирующие устройство с входом блока отображения информации.The claimed method is implemented in a device containing a receiving device that includes a series-connected underwater device and a matching unit with the possibility of transmitting the received signal to the input of the primary signal processing unit, consisting of a receiving channel including a filter unit and an analog-to-digital converter connected in series with it. The output of the analog-to-digital converter of the primary signal processing unit is connected to the input of the linear Kalman filter. The output of the linear Kalman filter is connected to the input of the amplitude detector. The output of the amplitude detector is connected via a recording device to the input of the information display unit.
Такое конструктивное решение изобретения за счет отличительного признака дало новые технические эффекты.This constructive solution of the invention, due to the distinctive feature, has given new technical effects.
Использование блока ЛФК расширило возможности изобретения, в результате которого заявленный способ производит регистрацию шумоизлучения морского объекта.The use of the exercise therapy unit has expanded the possibilities of the invention, as a result of which the claimed method records the noise emission of a marine object.
Блок ЛФК необходим для выделения полезного сигнала на фоне помех или в гидрологических условиях, ослабляющих уровень полезного сигнал. The exercise therapy unit is necessary to isolate the useful signal against the background of interference or in hydrological conditions that attenuate the level of the useful signal.
Предложенный способ экспериментально обоснован.The proposed method is experimentally substantiated.
Результаты экспериментальных исследований Experimental research results
На фиг.1 показана структурная схема фильтра Калмана. Алгоритм работы структурной схемы состоит из двух повторяющихся фаз: предсказание и корректировка. На фиг.2 показан алгоритм работы. [Прохоров М.Б. Метод оптимальной фильтрации Калмана-Бьюси и его обобщения / М.Б. Прохоров, В.К. Саульев. - М.: ВИНИТИ, 1977. - С. 167-207. -- (Итоги науки и техники. Сер. Математический анализ, т. 14)]Figure 1 shows a block diagram of a Kalman filter. The block diagram operation algorithm consists of two repeating phases: prediction and correction. Figure 2 shows a flow chart. [Prokhorov M.B. Kalman-Bucy Optimal Filtration Method and Its Generalizations / M.B. Prokhorov, V.K. Sauliev. - M .: VINITI, 1977 .-- S. 167-207. - (Results of science and technology. Ser. Mathematical analysis, vol. 14)]
На первом этапе рассчитывается предсказание состояния в следующий момент времени (с учетом неточности их измерения). На втором, новая информация с датчика корректирует предсказанное значение (также с учетом неточности и зашумленности этой информации). Следует отметить, что в ряде случаев при использовании фильтра Калмана полезным сигналом является не выходной сигнал фильтра, а сигнал ошибки, т. е. разность между образцовым сигналом и выходным сигналом адаптивного фильтра. В виде образцового сигнала может выступить как сигнал, так и помеха, в зависимости от того, какая задача нас интересует. В нашем случае мы можем за начальное состояние системы взять значение помехи и за счет алгоритма показанного на фиг.2, выделять полезный сигнал.At the first stage, the prediction of the state at the next moment in time is calculated (taking into account the inaccuracy of their measurement). On the second, the new information from the sensor corrects the predicted value (also taking into account the inaccuracy and noisiness of this information). It should be noted that in some cases, when using the Kalman filter, the useful signal is not the filter output signal, but the error signal, that is, the difference between the reference signal and the output signal of the adaptive filter. In the form of an exemplary signal, both a signal and a disturbance can appear, depending on what problem we are interested in. In our case, we can take the value of the noise as the initial state of the system and, due to the algorithm shown in Fig. 2, select the useful signal.
Район проведения экспериментальных исследований географически расположен в северо-западной части японского моря и представлен на фиг.3.The experimental research area is geographically located in the northwestern part of the Sea of Japan and is shown in Fig. 3.
На фиг.4. представлена схема взаимного расположения судна контроля физических полей, размещение выносного устройства, измерительной аппаратуры, маршрут движения морского объекта и профиль вертикального распределения скорости звука (ВРСЗ) при проведении экспериментальных исследований. Морской объект двигался по указанному маршруту со скоростью хода 8 узла.Fig. 4. shows a diagram of the relative position of the vessel for monitoring physical fields, the location of the remote device, measuring equipment, the route of the sea object and the profile of the vertical distribution of the speed of sound (VRSV) during experimental research. The offshore object moved along the specified route at a speed of 8 knots.
В начале экспериментальных исследований производилась регистрация прохода морского объекта на скорости хода 8 узлов. На фиг.5. представлена проходная характеристика объекта, записанного с ПУ. At the beginning of the experimental studies, the passage of the offshore object was recorded at a speed of 8 knots. Fig. 5. the transmission characteristic of the object recorded from the control unit is presented.
Из анализа фиг.5 видно, что с 190-420 секунд проявляется проходная характеристика морского объекта. Общая длительность записи составила 800 сек.From the analysis of Fig. 5, it can be seen that from 190-420 seconds the passage characteristic of the sea object appears. The total recording time was 800 seconds.
На фиг.6 представлен спектр сигнала шумоизлучения морского объекта на скорости хода 8 узлов.Fig. 6 shows the spectrum of the noise emission signal of a marine object at a speed of 8 knots.
Далее с целью, приближенного создания реальных условий, в которых происходит распространение акустического сигнала в морской среде, как неблагоприятные гидрологические условия (наличие ГСС), различные степени волнения, шумы различного происхождения и т.д., полученная реализация записи последовательно зашумлялась путем аддитивного добавления к ней ранее записанного шума моря без наличия мешающих целей.Further, with the aim of approximating the creation of real conditions in which the acoustic signal propagates in the marine environment, such as unfavorable hydrological conditions (the presence of GSS), various degrees of excitement, noises of various origins, etc., the resulting recording implementation was sequentially noisy by adding to her previously recorded sea noise without interfering targets.
Таким образом, формировалась аддитивная смесь «сигнал+помеха» с различным входным отношением сигнал помеха(ОСП) от 0 до -10 дБ. Thus, an additive “signal + noise” mixture was formed with a different input signal-to-noise ratio (SNR) from 0 to -10 dB.
На фиг.7 представлены спектры несущей сигнала и помехи при разных параметрах входных ОСП.Figure 7 shows the spectra of the carrier signal and interference for different parameters of the input SIR.
Далее полученные реализации сигналов обрабатывались с использованием классической схемы типового тракта обнаружения и по схеме предлагаемого способа, как показано на фиг.8, где ПУ-226 - приемное устройство, ПФ - полосовой фильтр, ИНТ - интегратор, ЛФК - линейный фильтр Калмана, КРАС «Кряква-В» - спектроанализатор. Further, the obtained signal realizations were processed using the classical scheme of a typical detection path and according to the scheme of the proposed method, as shown in Fig. 8, where PU-226 is a receiving device, PF is a band-pass filter, INT is an integrator, LFK is a linear Kalman filter, KRAS " Mallard-V "is a spectrum analyzer.
Оценка результатов, полученных при проведении экспериментальных исследований, осуществлялась путем измерения отношения «сигнал+помеха» или превышение уровня сигнала шумоизлучения морского объекта над уровнем сплошной части спектра (СЧС) при применении фильтрации сигнала шумоизлучения, основанной на алгоритме фильтра Калмана и без нее.Evaluation of the results obtained during experimental studies was carried out by measuring the signal-to-noise ratio or the excess of the level of the noise emission of the marine object over the level of the continuous part of the spectrum (SCS) when applying noise filtering based on the Kalman filter algorithm and without it.
На фиг.9 представлены характерные результаты сравнительного анализа обработки сигналов шумоизлучения морского объекта, двигающегося со скоростью 8 узлов при классической схеме обработки и с использованием разработанного алгоритма на основе линейного фильтра Калмана для входного ОСП -10 дБ.Figure 9 shows the characteristic results of a comparative analysis of the processing of noise emission signals of a marine object moving at a speed of 8 knots with the classical processing scheme and using the developed algorithm based on the linear Kalman filter for the input OSB -10 dB.
Анализ фиг.9 показывает, что выходное ОСП при выделении сигналов шумоизлучения морского объекта по классической схеме составило примерно 2 дБ (см. фиг.9а) и 8 дБ с применением ЛФК (см. фиг.9б). Время наблюдения шумоизлучения цели без обработки составляет примерно 2 с. Время наблюдения шумоизлучения при использовании адаптивной обработки составило примерно 350 с.An analysis of Fig. 9 shows that the output SIR when extracting noise emission signals from a marine object according to the classical scheme was approximately 2 dB (see Fig. 9a) and 8 dB using the LPC (see Fig. 9b). The observation time of the target's noise emission without processing is approximately 2 s. The observation time of noise emission when using adaptive processing was approximately 350 s.
На фиг.10 представлены результаты обработки проходной характеристики цели на скорости 8 узлов, по классической схеме и с применением ЛФК при входном ОСП 0 дБ.Figure 10 shows the results of processing the passing characteristics of the target at a speed of 8 knots, according to the classical scheme and with the use of exercise therapy at an input OSP of 0 dB.
Из анализа фиг.10 видно, что выходное ОСП при выделении сигналов шумоизлучения морского объекта по классической схеме составило примерно около 8 дБ (см. фиг.10.а) и 19 дБ при обработке с применением ЛФК (см. фиг.10 а). Время наблюдения проходной характеристики цели без обработки составляет примерно 8 секунд. Время наблюдения шумоизлучения при использовании ЛФК составило примерно 560 секунд.From the analysis of Fig. 10, it can be seen that the output SIR when extracting the noise emission signals of the marine object according to the classical scheme was about 8 dB (see Fig. 10.a) and 19 dB when processing with the use of exercise therapy (see Fig. 10 a). The observation time of the passing characteristics of the target without processing is approximately 8 seconds. The observation time of noise emission when using exercise therapy was approximately 560 seconds.
Оценка результатов, полученных при проведении экспериментальных исследований осуществлялось путем измерения отношения «сигнал+помеха» или превышения уровня сигнала шумоизлучения МО над уровнем сплошной части спектра (СЧС) при применении фильтрации сигнала шумоизлучения, основанной на алгоритме фильтра Калмана и без нее.Evaluation of the results obtained during the experimental studies was carried out by measuring the signal-to-noise ratio or the excess of the noise emission signal level of the MO over the level of the continuous part of the spectrum (SCS) when filtering the noise emission signal based on the Kalman filter algorithm and without it.
Использование предложенного способа позволяет повысить соотношение сигнал/помеха (фиг.9, 10).Using the proposed method allows you to increase the signal / noise ratio (Fig. 9, 10).
На фиг.11 представлена функциональная схема устройства для регистрации шумоизлучения морского объекта.Figure 11 shows a functional diagram of a device for recording noise emission from a marine object.
На схеме представлено:The diagram shows:
1. Приемное устройство1. Receiving device
1.1 Подводное устройство1.1 Underwater device
1.2. Блок согласования 1.2. Matching block
2. Блок первичной обработки сигналов2. Block of primary signal processing
2.1. Приемный канал2.1. Receiving channel
2.1.1. Блок фильтров2.1.1. Filter block
2.1.2. Аналого-цифровой преобразователь2.1.2. Analog-to-digital converter
3. Линейный фильтр Калмана(ЛФК)3. Linear Kalman filter (LFK)
4. Амплитудный детектор4. Amplitude detector
5. Регистрирующее устройство5. Recorder
6. Блок отображения информации 6. Information display unit
Все конструктивные элементы в приемном устройстве 1, в блоке первичной обработки сигналов 2, в ЛФК 3, а также в амплитудном детекторе 4, регистрирующем устройстве 5 и блоке отображения информации 6 соединены электрическими связями.All structural elements in the receiving
В качестве устройства для приема сигнала, в блоке приемного устройства 1 сформировано подводное устройство 1.1, принимающий электроакустический элемент с возможностью приема акустических сигналов в водной среде, выход которого последовательно соединен с входом блока согласования, служащего для согласования принятых подводным устройством акустических сигналов в электрические для передачи на вход блока фильтров 2.1.1, входящего в состав приемного канала 2.1, блока первичной обработки сигналов 2.As a device for receiving a signal, in the block of the receiving
В блоке первичной обработки сигналов 2 выход блока фильтров 2.1.1, последовательно соединен с входом аналого-цифрового преобразователя 2.1.2 для возможности пропускания передающегося электрического сигнала оптимальной полосы частот. Выход аналого-цифрового преобразователя 2.1.2 последовательно соединен с входом блока ЛФК 3 для выделения полезного сигнала из смеси сигнал+помеха. Выход ЛФК 3 соединен с входом амплитудного детектора 4. Выход амплитудного детектора 4 соединен с входом регистрирующего устройства 5. Регистрирующее устройство 5 использовано с возможностью визуального отображения обработанного сигнала. Кроме того, выход регистрирующего устройства 5 соединен с входом блока отображения информации 6 для документирования данных.In the block of primary signal processing 2, the output of the filter block 2.1.1 is connected in series with the input of the analog-to-digital converter 2.1.2 to enable the transmission of the transmitted electrical signal of the optimal frequency band. The output of the analog-to-digital converter 2.1.2 is connected in series with the input of the
Осуществление способаImplementation of the method
Для осуществления заявленного способа устройство регистрации уровня шумоизлучения морского объекта снабжено общепринятым переносным или стационарным источником питания, расположенным на мобильном посту.To implement the claimed method, the device for recording the level of noise emission of a marine object is equipped with a conventional portable or stationary power source located at a mobile post.
При работе подводное устройство 1.1, в качестве которого использован электроакустический элемент, широко используемый в гидроакустике, расположенный в определенной точке подводного пространства акватории, принимает со всех направлений подводного пространства амплитудно-чачтотная характеристика шумового поля водного пространства(АЧХ). Принимаемая АЧХ шумового поля водного пространства через блок согласования 1.2, поступает на последовательно соединенный приемный канал 2.1, блока первичной обработки сигналов 2, включающий последовательно соединенные блок фильтров 2.1.1 и аналого-цифровой преобразователь 2.1.2, для пропускания электрических сигналов оптимальной полосы частот и преобразования их в цифровой вид для последовательной передачи на вход блока линейного фильтра Калмана 3, в котором производится выделение полезного сигнала из смеси сигнал+помеха. During operation, the underwater device 1.1, which is used as an electroacoustic element, widely used in hydroacoustics, located at a certain point in the underwater space of the water area, receives from all directions of the underwater space the amplitude-frequency characteristic of the noise field of the water space (AFC). The received frequency response of the noise field of the water space through the matching unit 1.2, is fed to the serially connected receiving channel 2.1, the primary signal processing unit 2, which includes the series-connected filter bank 2.1.1 and the analog-to-digital converter 2.1.2, to transmit the electrical signals of the optimal frequency band and converting them into digital form for sequential transmission to the input of the linear
При прохождении морского объекта в области расположения приемного устройства сформированная АЧХ смеси шумоизлучения морского объекта и помехи шумового поля водного пространства с выхода аналого-цифрового преобразователя 2.1.2 приемного канала 2.1. блока первичной обработки сигналов 2 поступает на вход блока линейного фильтра Калмана 3. When the sea object passes in the area of the receiving device, the generated AFC of the mixture of the sea object's noise emission and the noise field interference of the water space from the output of the analog-to-digital converter 2.1.2 of the receiving channel 2.1. block of primary signal processing 2 is fed to the input of the linear
После обработки в блоке ЛФК 3 выделенная АЧХ морского объекта из смеси полезного сигнала и помехи, подается на вход амплитудного детектора 4 для выделения амплитудной огибающей.After processing in the
Далее продетектированный сигнал поступает на вход регистрирующего устройства 5 для регистрации и документирования полученных в результате измерений данных. Визуальное наблюдение принятого акустического сигнала происходит в блоке отображения информации 6.Further, the detected signal is fed to the input of the recording device 5 for recording and documenting the data obtained as a result of measurements. Visual observation of the received acoustic signal occurs in the
После на экране регистрирующего устройства 5 наблюдается АЧХ морского объекта.Afterwards, the AFC of the sea object is observed on the screen of the recording device 5.
Заявленный способ представляет значительный интерес для народного хозяйства, так как реализуемое данным способом устройство обеспечивает охрану биологических и мобильных техногенных морских объектов. Заявленное решение не оказывает отрицательного воздействия на экологическое состояние окружающей среды.The claimed method is of significant interest for the national economy, since the device implemented by this method ensures the protection of biological and mobile man-made marine objects. The stated solution does not have a negative impact on the ecological state of the environment.
Таким образом, заявленный способ «Способ регистрации шумоизлучения морского объекта» является новым способом для оценки уровня шумоизлучения морских объектов.Thus, the claimed method "Method for registration of noise emission of a marine object" is a new method for assessing the level of noise emission of marine objects.
Заявленный способ обладает следующими достоинствами:The claimed method has the following advantages:
- возможность получения более точных (корректных) данных уровня шумоизлучения морских объектов. Данное достоинство способствует качественному решению задач по измерению и нормированию шумности морских объектов, а также более вероятному обнаружению морских объектов.- the possibility of obtaining more accurate (correct) data on the level of noise emission of marine objects. This advantage contributes to the qualitative solution of problems of measuring and standardizing the noise level of marine objects, as well as the more probable detection of marine objects.
Заявленный способ промышленно применим, так как для его осуществления используются широко распространенные компоненты и изделия радиотехнической промышленности и вычислительной техники.The claimed method is industrially applicable, since widely used components and products of the radio engineering industry and computers are used for its implementation.
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2020117400A RU2746342C1 (en) | 2020-05-18 | 2020-05-18 | Method of recording noise emission of marine object |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2020117400A RU2746342C1 (en) | 2020-05-18 | 2020-05-18 | Method of recording noise emission of marine object |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2746342C1 true RU2746342C1 (en) | 2021-04-12 |
Family
ID=75521186
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2020117400A RU2746342C1 (en) | 2020-05-18 | 2020-05-18 | Method of recording noise emission of marine object |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2746342C1 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2774731C1 (en) * | 2021-06-29 | 2022-06-22 | Федеральное Государственное Казенное Военное Образовательное Учреждение Высшего Образования "Тихоокеанское Высшее Военно-Морское Училище Имени С.О. Макарова" Министерства Обороны Российской Федерации (Г. Владивосток) | Method for registration of the passage characteristics of a marine object |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6335905B1 (en) * | 1999-12-17 | 2002-01-01 | Garmin Corporation | Method for elimination of passive noise interference in sonar |
| RU2300118C1 (en) * | 2005-08-29 | 2007-05-27 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Центральный научно-исследовательский институт "Морфизприбор" | Mode of detection noisy objects in the sea |
| RU2514154C1 (en) * | 2012-09-04 | 2014-04-27 | Открытое акционерное общество "Концерн "Центральный научно-исследовательский институт "Электроприбор" | Method for recognition of false targets caused by self-generated noise of mobile carrier |
| RU2564385C1 (en) * | 2014-06-30 | 2015-09-27 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Нижегородский государственный технический университет им. Р.Е. Алексеева", НГТУ | Method of detecting, determining coordinates and tracking aerial objects |
| RU2572052C2 (en) * | 2014-05-12 | 2015-12-27 | Степан Анатольевич Шпак | Method of detecting low-noise marine object |
| RU2659186C1 (en) * | 2017-05-29 | 2018-06-28 | Федеральное Государственное Казенное Военное Образовательное Учреждение Высшего Образования "Тихоокеанское Высшее Военно-Морское Училище Имени С.О. Макарова" Министерства Обороны Российской Федерации (Г. Владивосток) | Marine object noise emission level recording method |
-
2020
- 2020-05-18 RU RU2020117400A patent/RU2746342C1/en active
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6335905B1 (en) * | 1999-12-17 | 2002-01-01 | Garmin Corporation | Method for elimination of passive noise interference in sonar |
| RU2300118C1 (en) * | 2005-08-29 | 2007-05-27 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Центральный научно-исследовательский институт "Морфизприбор" | Mode of detection noisy objects in the sea |
| RU2514154C1 (en) * | 2012-09-04 | 2014-04-27 | Открытое акционерное общество "Концерн "Центральный научно-исследовательский институт "Электроприбор" | Method for recognition of false targets caused by self-generated noise of mobile carrier |
| RU2572052C2 (en) * | 2014-05-12 | 2015-12-27 | Степан Анатольевич Шпак | Method of detecting low-noise marine object |
| RU2564385C1 (en) * | 2014-06-30 | 2015-09-27 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Нижегородский государственный технический университет им. Р.Е. Алексеева", НГТУ | Method of detecting, determining coordinates and tracking aerial objects |
| RU2659186C1 (en) * | 2017-05-29 | 2018-06-28 | Федеральное Государственное Казенное Военное Образовательное Учреждение Высшего Образования "Тихоокеанское Высшее Военно-Морское Училище Имени С.О. Макарова" Министерства Обороны Российской Федерации (Г. Владивосток) | Marine object noise emission level recording method |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2774731C1 (en) * | 2021-06-29 | 2022-06-22 | Федеральное Государственное Казенное Военное Образовательное Учреждение Высшего Образования "Тихоокеанское Высшее Военно-Морское Училище Имени С.О. Макарова" Министерства Обороны Российской Федерации (Г. Владивосток) | Method for registration of the passage characteristics of a marine object |
| RU2781165C1 (en) * | 2021-07-12 | 2022-10-06 | Федеральное Государственное Казенное Военное Образовательное Учреждение Высшего Образования "Тихоокеанское Высшее Военно-Морское Училище Имени С.О. Макарова" Министерства Обороны Российской Федерации (Г. Владивосток) | Method for interaction of an underwater vehicle with a support watercraft |
| RU2799388C1 (en) * | 2022-11-14 | 2023-07-05 | Российская Федерация, от имени которой выступает Федеральное агентство по техническому регулированию и метрологии (Росстандарт) | Method for determining the coordinates, radiation patterns and acoustic power of radiation zones on the body of a moving noisy object |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Ferguson et al. | Convolutional neural networks for passive monitoring of a shallow water environment using a single sensor | |
| Álvarez et al. | An automatic P-phase picking algorithm based on adaptive multiband processing | |
| Li et al. | Acoustic and optical determination of bubble size distributions–Quantification of seabed gas emissions | |
| RU2572052C2 (en) | Method of detecting low-noise marine object | |
| CN111736222A (en) | Single-shot data signal-to-noise ratio determining method and device | |
| RU2746342C1 (en) | Method of recording noise emission of marine object | |
| Pflug et al. | Variability in higher order statistics of measured shallow-water shipping noise | |
| RU2616357C1 (en) | Method for recording low noise marine object by using median filtering | |
| Johansson et al. | Improved passive acoustic detection of divers in harbor environments using pre-whitening | |
| CN114927141B (en) | Method and system for detecting abnormal underwater acoustic signals | |
| Kumari et al. | Estimation of intrapulse modulation parameters of LPI radar under noisy conditions | |
| US5278774A (en) | Alarm for transient underwater events | |
| Bosworth et al. | Estimating signal-to-noise ratio (SNR) | |
| CN115345216A (en) | FMCW radar interference elimination method fusing prior information | |
| Li et al. | A novel denoising method for acoustic signal | |
| RU2774731C1 (en) | Method for registration of the passage characteristics of a marine object | |
| RU2779380C1 (en) | Detector of moving underwater objects against the background of biological noise in a shallow water area inhabited by nipper-prawns | |
| RU2112249C1 (en) | Method for detecting pulsed radio signals on narrow-band noise background | |
| Aggarwal et al. | Detection of p-wave onset in seismic signals using wavelet packet transform | |
| Lukovenkova et al. | Digital Signal Processing Methods for Geoacoustic Emission | |
| Bougher et al. | Generalized marine mammal detection based on improved band-limited processing | |
| US9106394B1 (en) | Signal event detection system | |
| CN112526611A (en) | Method and device for extracting surface seismic wave quality factor | |
| Mashoshin | Study of the applicability conditions of the correlation function of a wideband multipath signal for estimating source coordinates | |
| RU2795375C1 (en) | Hydroacoustic complex for detecting a moving underwater sound source, measuring the bearing to the sound source and the horizon of the sound source in the shallow sea in the infrasonic frequency range |