RU2758586C1 - Automatic detection and classification system - Google Patents

Abstract

FIELD: hydroacoustics.

SUBSTANCE: invention relates to the field of hydroacoustics and can be used to build systems for automatic detection of echo signals received by the sonar against the background of noise and reverberation interference, and to measure the parameters of the detected object. The claimed system contains series-connected parts: an antenna, a receiver with a static fan of directional characteristics, a digital multichannel processing processor, which includes a series-connected block of a set of sequential samples, a block for determining the correlation coefficient, a block for determining the intervals between spatial channels with a correlation coefficient (CC) greater than 0.5, a block for selecting maximum amplitudes in spatial channels with a CC greater than 0.5, a block for identifying a single time and a block for forming a data bank belonging to detected objects. In addition, the system contains a control and display block and a classification processor, which includes a block for forming pictures by range, a block for forming pictures by channels, a display indicator, as well as a sequentially connected block for selecting classification features and a classification block. The output of the display and control classification processor is connected to the generator.

EFFECT: automatic detection and classification of echo signals from real objects using spatial correlation.

1 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к области гидроакустики и может быть использовано для построения систем автоматического обнаружения эхосигналов, принятых гидролокатором на фоне шумовой и реверберационной помехи, и измерения параметров обнаруженного объекта.The invention relates to the field of hydroacoustics and can be used to build systems for automatic detection of echo signals received by the sonar against the background of noise and reverberation interference, and to measure the parameters of the detected object.

Известен «Активный гидролокатор» по патенту РФ № 2654366 опуб. 17.05. 2018, содержащий приемную антенну, передающую антенну, коммутатор приема-передачи, генератор, блок управления и отображения, блок приема и обработки эхосигнала с устройством формирования характеристик направленности, блок определения дистанции, блок определения радиальной скорости, блок определения курсового угла цели, блок определения скорости сближения, блок определения ошибки дистанции за счет собственного движения, блок ошибки измерения дистанции за счет скорости цели, блок определения текущей дистанции.Known "Active sonar" by RF patent No. 2654366 publ. 17.05. 2018, containing a receiving antenna, a transmitting antenna, a transmit-receive switch, a generator, a control and display unit, an echo signal reception and processing unit with a directional characteristic formation device, a distance determination unit, a radial velocity determination unit, a target heading angle determination unit, a speed determination unit approach, the unit for determining the distance error due to its own movement, the unit for measuring the distance due to the target speed, the unit for determining the current distance.

Недостатком данного технического решения является отсутствие классификации обнаруженного объекта.The disadvantage of this technical solution is the lack of classification of the detected object.

Известна «Система автоматической классификации гидролокатора ближнего» действия по патенту РФ № 2534731, опуб. 10.12.2014 г., которая содержит задающий генератор коммутатор, приемное устройство, процессор цифровой многоканальной обработки и обнаружения эхосигналов, индикатор, блок решения оператора, блок выбора массива для классификации, блок формирования строба, блок определения координат зоны эхосигнала, процессор классификации с блоком корректировки автоматического решения.Known "System for automatic classification of short-range sonar" according to RF patent No. 2534731, publ. 12/10/2014, which contains a master oscillator, a switch, a receiving device, a digital multichannel processing and echo detection processor, an indicator, an operator's decision block, an array selection block for classification, a strobe formation block, a block for determining the coordinates of an echo signal zone, a classification processor with a correction block automatic solution.

В этой системе выбирается положение эхосигнала на индикаторе и формируется временное и пространственное положение цели на индикаторе. Недостатком этой системы является необходимость формирования строба по обнаруженной оператором цели, и процесс классификации начинается после того, как произошло обнаружение и наведен строб в зону обнаружения эхосигнала.In this system, the position of the echo signal on the indicator is selected and the temporal and spatial position of the target on the indicator is formed. The disadvantage of this system is the need to generate a strobe according to the target detected by the operator, and the classification process begins after the detection has occurred and the strobe is aimed at the echo detection zone.

Известна «Система автоматической классификации гидролокатора ближнего действия» по патенту РФ № 2465618, опуб. 27.10. 2012, которая содержит последовательно соединенные антенну, коммутатор приема - передачи и задающий генератор, индикатор, процессор цифровой многоканальной обработки и обнаружения, блок управления задачами классификации, блок выбора порога измерения, блок отбора максимума, блок идентификации между каналами, блок измерения угловой протяженности, блок измерения радиальной протяженности, блок автоматического принятия решения, блок формирования результатов, блок формирования индикаторных картин, блок корректировки автоматического решения и блок формирования решения оператора.Known "System for automatic classification of short-range sonar" by RF patent No. 2465618, publ. 27.10. 2012, which contains a series-connected antenna, a reception-transmission switch and a master oscillator, an indicator, a digital multichannel processing and detection processor, a classification task control unit, a measurement threshold selection unit, a maximum selection unit, an identification unit between channels, an angular extent measurement unit, a unit measurements of radial length, block for automatic decision making, block for generating results, block for forming indicator pictures, block for correcting automatic decision and block for forming operator's decision.

Недостатком рассматриваемой системы классификации является обнаружение цели при сравнении амплитуды эхосигнала с порогом. При наличии шумовой или реверберационной помехи, действующей на входе антенны, уровень порога повышается, что приводит к пропуску эхосигнала от цели или к пропуску классификационных признаков.The disadvantage of the considered classification system is target detection when comparing the amplitude of the echo signal with the threshold. In the presence of noise or reverberation interference acting at the antenna input, the threshold level rises, which leads to the skipping of the echo signal from the target or to the skipping of classification signs.

По количеству общих признаков, наиболее близким аналогом к предлагаемому решению, является «Система автоматического обнаружения и классификации гидролокатора ближнего действия» по патенту Рф №. 2626295 опуб. 25.07.2017 г. Эта система содержит последовательно соединенные антенну, коммутатор приема передачи, приемное устройство, обеспечивающее статический веер характеристик направленности антенны в режиме приема, процессор цифровой многоканальной обработки, процессор классификации, при этом процессор цифровой многоканальной обработки содержит последовательно соединенные блок выбора временных интервалов отсчетов по последовательным пространственным каналам для обработки за весь интервал приема, блок определения коэффициента корреляции (КК) между последовательными временными интервалами, блок выбора последовательных временных интервалов между пространственными каналами с коэффициентом корреляции больше 0,5, блок определения амплитуд временных отсчетов выбранных временных интервалов, блок выбора максимальных амплитуд во временных интервалах с коэффициентом корреляции больше 0,5, блок идентификации интервалов с КК>05 по общему времени и блок формирования банка обнаруженных объектов, причем первый выход процессора многоканальной обработки из блока набора последовательных интервалов соединен через первый вход блока управления и отображения с генератором излучения и коммутатором приема передачи, а второй выход с блока банка классификации через процессор классификации двусторонней связью со вторым входом блока управления и отображения, этот же выход соединен с третьим входом блока управления и отображения.By the number of common features, the closest analogue to the proposed solution is the "System for automatic detection and classification of short-range sonar" according to RF patent No. 2626295 publ. July 25, 2017 This system contains a serially connected antenna, a transmission reception switch, a receiving device that provides a static fan of antenna directivity characteristics in reception mode, a digital multichannel processing processor, a classification processor, while the digital multichannel processing processor contains a serially connected block for selecting time intervals samples on successive spatial channels for processing over the entire reception interval, a block for determining the correlation coefficient (CC) between successive time intervals, a block for selecting successive time intervals between spatial channels with a correlation coefficient greater than 0.5, a block for determining the amplitudes of time samples of the selected time intervals, a block selection of maximum amplitudes in time intervals with a correlation coefficient greater than 0.5, a block for identifying intervals with QC> 05 in total time and a block for forming a bank of detected objects, and the first The th output of the multichannel processing processor from the set of successive intervals is connected through the first input of the control and display unit to the radiation generator and the transmission reception switch, and the second output from the classification bank unit through the classification processor through the classification processor is two-way communication with the second input of the control and display unit, the same output is connected with the third input of the control and display unit.

Недостатком данной системы является то, что при работе гидролокатора освещения ближней обстановки в режиме кругового обзора на индикатор в яркостном виде выводится вся информация по пространству по всей шкале дальности. Кроме известных помех, обусловленных донной и поверхностной реверберацией, имеет место нестационарная помеха, обусловленная отражением от кильватерных следов надводных кораблей, которая имеет большую протяженность по пространству, может находиться на большой дистанции, и имеет большое время существования, когда корабль давно ушел, что приводит к ограничению обнаружения эхосигналов от других реальных объектов. («Физические основы подводной акустики» под ред. Мясищева В.И. М. Сов. радио 1956. стр. 593). Оператор за время между посылками, которое составляет 10-15 секунд, не способен обнаружить эхосигнал от цели на фоне таких нестационарных помех, поскольку амплитудный уровень таких помех соизмерим с амплитудным уровнем эхосигналов. Кроме того, в любом гидролокаторе присутствует система временной автоматической регулировки, которая уменьшает усиление после излучения зондирующего сигнала и увеличивает усиления в дальней зоне обнаружения, что при наличии эхосигналов от кильватерных следов и от поверхностной реверберации ограничивает возможность обнаружения эхосигнала от малоразмерного объекта на больших дистанциях.The disadvantage of this system is that when the sonar for illumination of the near situation in the all-round view mode, all information on the space is displayed in the brightness form on the indicator along the entire range scale. In addition to the known interference caused by the bottom and surface reverberation, there is non-stationary interference caused by reflection from the wake trails of surface ships, which has a large spatial extent, can be at a large distance, and has a long lifetime, when the ship has left for a long time, which leads to limiting the detection of echoes from other real objects. ("Physical foundations of underwater acoustics" edited by V. Myasishchev, Soviet radio 1956. p. 593). During the time between transmissions, which is 10-15 seconds, the operator is not able to detect the echo signal from the target against the background of such non-stationary interference, since the amplitude level of such interference is commensurate with the amplitude level of the echo signals. In addition, in any sonar there is a system of temporary automatic adjustment, which reduces the gain after the emission of the sounding signal and increases the gain in the far detection zone, which, in the presence of echo signals from wake trails and from surface reverberation, limits the possibility of detecting an echo from a small-sized object at long distances.

Задачей настоящего изобретения является повышение эффективности автоматического обнаружения и классификации малоразмерного реального объекта на фоне эхосигнала от нестационарных помех, кильватерных следов надводных кораблей и поверхностной реверберации в ближней и дальней зоне.The objective of the present invention is to improve the efficiency of automatic detection and classification of a small-sized real object against the background of an echo signal from non-stationary interference, wake trails of surface ships and surface reverberation in the near and far zones.

Техническим результатом является автоматическое обнаружение и классификация эхосигналов от реальных объектов с использованием пространственной корреляции и представления их на индикатор, что исключает внимание оператора на отметки, которые обусловлены эхосигналами от нестационарных помех.The technical result is the automatic detection and classification of echo signals from real objects using spatial correlation and their presentation to the indicator, which excludes the operator's attention to the marks, which are caused by echo signals from non-stationary interference.

Указанный технический результат достигается тем, что в систему автоматического обнаружения и классификации, содержащую последовательно соединенные антенну, коммутатор приема передачи, приемное устройство со статическим веером характеристик направленности, процессор цифровой многоканальной обработки, в состав которого входят последовательно соединенные блок набора последовательных отсчетов для обработки, блок определения коэффициента корреляции между последовательными временными интервалами соседних пространственных каналов, блок определения временных интервалов между пространственными каналами с коэффициентом корреляции (КК) больше 0,5, блок определения амплитуд временных отсчетов, блок выбора максимальных амплитуд в пространственных каналах с КК больше 0,5, блок идентификации по единому времени и блок формирования банка данных, принадлежащих обнаруженным объектам, также содержащую блок управления и отображения и процессор классификации введены новые признаки, а именно блок управления и отображения и процессор классификации выполнены в виде единого процессора классификации управления и отображения, в состав которого входят последовательно соединенные, блок формирования картин по дальности, блок формирования картин по каналам, блок формирования картин отображения, индикатор отображения, соединенный двусторонней связью с блоком управления, также входят последовательно соединенные блок выделения классификационных признаков и блок классификации, причем выход блока формирования банка данных, принадлежащих обнаруженным объектам, соединен с блоком выделения классификационных признаков, выход блока определения амплитуд временных отсчетов соединен со входом блока формирования картин по дальности, выход блока определения временных интервалов и пространственных каналов с КК>05 соединен со вторым входом блока формирования картин по пространственным каналам, а выход блока классификации соединен со вторым входом индикатора отображения, при этом выход процессора классификации отображения и управления соединен с генератором, выход блока набора последовательных отсчетов для обработки соединен двусторонней связью с индикатором отображения.The specified technical result is achieved by the fact that the automatic detection and classification system containing a series-connected antenna, a transmission reception switch, a receiving device with a static fan of directional characteristics, a digital multichannel processing processor, which includes a series-connected block of a set of sequential samples for processing, a block determining the correlation coefficient between successive time intervals of adjacent spatial channels, a block for determining time intervals between spatial channels with a correlation coefficient (CC) greater than 0.5, a block for determining the amplitudes of time samples, a block for selecting maximum amplitudes in spatial channels with a CC greater than 0.5, a block identification by a single time and a block for forming a databank belonging to the detected objects, also containing a control and display unit and a classification processor, new features are introduced, namely a control unit and the display and the classification processor are made in the form of a single control and display classification processor, which includes a series-connected unit for forming pictures by range, a unit for forming pictures by channels, a unit for forming display patterns, a display indicator connected by two-way communication with a control unit, as well includes a series-connected block for extracting classification features and a classification block, and the output of the block for forming a databank belonging to the detected objects is connected to the block for extracting classification features, the output of the block for determining the amplitudes of time samples is connected to the input of the block for forming pictures by range, the output of the block for determining the time intervals and spatial channels with CC> 05 is connected to the second input of the block for forming pictures by spatial channels, and the output of the classification block is connected to the second input of the display indicator, while the output of the classification processor is taken control and management is connected to the generator, the output of the block of a set of sequential samples for processing is connected by two-way communication with the display indicator.

Физическая сущность предлагаемой системы заключается в следующем. Объекты, которые могут быть обнаружены гидролокатором ближнего действия, имеют различные физические характеристики. Объекты могут находиться на поверхности или быть погружены на различную глубину, или просто располагаться на дне. Эхосигналы от этих объектов будут различаться по своим энергетическим характеристикам. В прототипе определяется пространственный коэффициент корреляции, который используется для классификации обнаруженного объекта на фоне нестационарной помехи, и только тогда оператор может анализировать результат классификации по данным представленным в банке классификации, которая выводится в табло результатов обнаруженных объектов. После этого оператор находит объект на индикаторе и сравнивает с результатами классификации. Для этого требуется дополнительное время, и на фоне реверберации и отражений от кильватерных следов оператор не всегда может найти обнаруженный объект. Для устранения этого недостатка процессор классификации заменен на процессор классификации отображения и управления, содержащий дополнительные блоки, которые формируют амплитудную и временную объемную картину (3Д) эхосигнала от обнаруженной цели. В результате цель отображается на индикаторе в реальном месте ее расположения одновременно с выработанным классом объекта. При этом на индикаторе формируется и отображается вся пространственная информация в яркостном виде, как и прежде, но рядом с эхосигналом от объекта в яркостном виде отображается амплитудная информация с выхода процессора классификации управления и отображения. Цели, которые имеют коэффициент корреляции меньше 0,5, что характерно для нестационарной помехи, не представляют интереса для оператора, и в этом виде не отображаются на общем индикаторе. Вопросы амплитудного отображения гидроакустических сигналов в 3Д являются известными процедурами, которые рассмотрены в ряде публикаций (А.Н. Афанасьев, Е.Л. Шейман, Н.В. Губарев, С.П. Ежов. «Трехмерная визуализация сигнала в пассивных и активных гидроакустических средствах подводного наблюдения». НТС «Гидроакустика» № 18 стр. 66. Спб. АО Концерн «Океанприбор»).The physical essence of the proposed system is as follows. Objects that can be detected by short-range sonar have different physical characteristics. Objects can be on the surface or submerged to different depths, or simply located at the bottom. Echoes from these objects will differ in their energy characteristics. In the prototype, the spatial correlation coefficient is determined, which is used to classify the detected object against the background of non-stationary interference, and only then the operator can analyze the classification result according to the data presented in the classification bank, which is displayed in the display of the results of the detected objects. After that, the operator finds the object on the indicator and compares it with the classification results. This requires additional time, and against the background of reverberation and reflections from wake trails, the operator cannot always find the detected object. To eliminate this drawback, the classification processor is replaced with a display and control classification processor, which contains additional blocks that form an amplitude and time volumetric picture (3D) of the echo signal from the detected target. As a result, the target is displayed on the indicator in the real place of its location simultaneously with the developed class of the object. In this case, the indicator forms and displays all spatial information in brightness form, as before, but next to the echo signal from the object in brightness form, the amplitude information from the output of the control and display classification processor is displayed. Targets that have a correlation coefficient less than 0.5, which is typical for non-stationary interference, are not of interest to the operator, and in this form are not displayed on the general indicator. The issues of amplitude display of hydroacoustic signals in 3D are well-known procedures, which are considered in a number of publications (A.N. Afanasyev, E.L. Sheiman, N.V. Gubarev, S.P. means of underwater observation. ”Scientific and Technical Council“ Gidroakustika ”No. 18, page 66. St. Petersburg JSC Concern“ Oceanpribor ”).

Сущность изобретения поясняется фиг. 1, на которой представлена структурная схема системы автоматического обнаружения и классификации гидролокатора ближнего действия.The essence of the invention is illustrated in FIG. 1, which shows a block diagram of a short-range sonar automatic detection and classification system.

Система содержит антенну 1, последовательно соединенную с коммутатором 2, приемным устройством 3, формирующим статический веер характеристик направленности и процессором 4 многоканальной обработки. В состав процессора 4 входят последовательно соединенные блок 5 набора последовательного временного массива для обработки, блок 6 определения коэффициента корреляции последовательных временных интервалов соседних ПК, блок 7 определения временных интервалов в пространственных каналов с коэффициентом корреляции больше 0,5, блок 8 определения амплитуд временных отсчетов, блок 9 выбора максимальных амплитуду в пространственных каналах с коэффициентом корреляции больше 0,5, блок 10 идентификации сигналов по единому времени, блок 11 формирования банка данных, принадлежащих обнаруженным объектам. Блок 11 соединен с процессором 19 классификации отображения и управления, в состав которого входят последовательно соединенные блок 12 выделения классификационных признаков и блок 13 классификации. Процессор 19 содержит также последовательно соединенные блок 14 формирования картин по дальности, блок 15 формирования картин по каналам, блок 16 формирования картин отображения, блок 17 индикатор отображения и блок 18 управления. Выход блока 13 соединен со вторым входом индикатора 17. Процессор 19 через блок 20 генератора соединен со вторым входом блока 2 коммутатора. Блок 5 соединен двухсторонней связью с третьим входом индикатора 17, а блок 7 со вторым входом блока 15, при этом блок 8 соединен с входом блока 14.The system contains an antenna 1 connected in series with a switch 2, a receiving device 3, which forms a static fan of directivity characteristics, and a processor 4 for multichannel processing. The processor 4 includes a serially connected block 5 of a set of a sequential time array for processing, a block 6 for determining the correlation coefficient of successive time intervals of neighboring PCs, a block 7 for determining time intervals in spatial channels with a correlation coefficient greater than 0.5, a block 8 for determining the amplitudes of time samples, block 9 for selecting the maximum amplitude in spatial channels with a correlation coefficient greater than 0.5, block 10 for identifying signals at a single time, block 11 for forming a databank belonging to the detected objects. The unit 11 is connected to a display and control classification processor 19, which includes a series-connected unit 12 for extracting classification features and a classification unit 13. The processor 19 also contains a series-connected block 14 for generating pictures by range, a block 15 for forming pictures by channels, a block 16 for forming display patterns, a display indicator unit 17 and a control unit 18. The output of the block 13 is connected to the second input of the indicator 17. The processor 19 through the generator block 20 is connected to the second input of the switch block 2. Block 5 is connected by two-way communication with the third input of the indicator 17, and block 7 with the second input of block 15, while block 8 is connected to the input of block 14.

Предложенная система работает следующим образом. Блок управления 18 процессора классификации 19, в соответствии с заложенными последовательными командами формирует сигнал и передает в генератор 20, где формируется зондирующий сигнал и излучается через антенну 1. Отраженные эхосигналы принимаются антенной, обрабатываются многоканальным приемным устройством 3, формирующим статический веер характеристик направленности и передает последовательные временные интервалы отсчетов входных реализаций по всем пространственным каналам статического веера характеристик направленности в процессор 4. Приемное устройство, формирующее статический веер характеристик направленности используется в прототипе, является известным и используются 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. Процессор 4 осуществляет пространственную и временную обработку поступившей информации. В блоке 5 осуществляется последовательное формирование принятых цифровых массивов и подготовки их для последующей обработки. Вся поступившая временная и последовательная пространственная информация без предварительной обработки из блока 5, передается индикатор отображения 17 процессора 19. В блоке 6 процессора 4 осуществляется выбор последовательных временных интервалов соседних пространственных каналов и определение коэффициента корреляции между ними. Определение коэффициента корреляции является известной операцией, которое осуществляется во всех современных цифровых устройствах с использованием стандартных процедур. Полученные значения коэффициентов корреляции поступают в блок 7, где осуществляются выбор временных интервалов, коэффициент корреляции между которыми превысил порог 0,5 в соответствующих пространственных каналах. В блоке 8 осуществляется измерение амплитуд всех цифровых отсчетов выбранных временных интервалов, значения которых передаются в блок 9, где осуществляется выбор максимальных значений амплитуд, по которым в процессоре классификации будет определяться дистанция, а по номеру пространственной характеристики направленности можно будет определить пространственное положение обнаруженного объекта. Для этого в блоке 10 происходит идентификация цифровых отсчетов по единому времени, которые принадлежат различным пространственным каналам, временные интервалы которых имеют коэффициент корреляции больше 0,5. Таким образом, формируется единая группа отсчетов, которые принадлежат одному объекту, и она содержит временные интервалы, пространственные значения и максимальные амплитуды отсчетов в этих временных интервалах. Таких групп отсчетов может быть несколько, они могут быть расположены по времени в любом промежутке от момента излучения до конца шкалы дистанции, которая задается в блоке управления и отображения. Эти группы отсчетов передаются в блок 11 для формирования банка данных отметок, принадлежащих обнаруженным объектам, который имеют коэффициент корреляции больше 0,5, что говорит о наличии регулярного фронта волны и характеризует реальный объект. Данные содержащиеся в банке отметок под своими номерами передается в блок 12 процессора 19 и через блок 13 на индикатор 17 для отображения оператору. Из блока 7 процессора 4 временные интервалы пространственных каналов передаются в блок 15 процессора 19. Из блока 8 определения амплитуд временных отсчетов этих же пространственных каналов информация передается в блок 14 процессора 19. Вся эта информация по эхосигналу от объекта собирается в блоке 16 процессора 19. Блок 16 формирования картины отображения по амплитуде, времени и пространству является известным устройством, который описан в работе НТС «Гидроакустика» 18(2) СПб «Наука» 2013 г. (стр. 66-75). Именно таким образом формируется амплитудное и пространственное отображение реального эхосигнала, которое передается на индикатор 17 и отображается в месте яркостного расположения эхосигнала объекта совместно с классом объекта, выработанным в блоке 13.The proposed system works as follows. The control unit 18 of the classification processor 19, in accordance with the laid down sequential commands, generates a signal and transmits it to the generator 20, where a probing signal is formed and radiated through the antenna 1. The reflected echo signals are received by the antenna, processed by a multi-channel receiver 3, which forms a static fan of directivity characteristics and transmits sequential time intervals of readings of input realizations for all spatial channels of the static fan of directivity characteristics to processor 4. A receiving device forming a static fan of directivity characteristics is used in the prototype, is known and used in modern hydroacoustic equipment. (AS Kolchedantsev. "Hydroacoustic stations". Shipbuilding. L., 1982, p. 116). The device performs preliminary filtering of the input signal and converts the analog signal into successive intervals of sampled digital samples of all spatial characteristics. Processor 4 performs spatial and temporal processing of the received information. In block 5, the received digital arrays are sequentially formed and prepared for subsequent processing. All received temporal and sequential spatial information without preprocessing from block 5 is transmitted display indicator 17 of processor 19. In block 6 of processor 4, successive time slots of adjacent spatial channels are selected and the correlation coefficient between them is determined. Determination of the correlation coefficient is a well-known operation that is carried out in all modern digital devices using standard procedures. The obtained values of the correlation coefficients are sent to block 7, where the selection of time intervals is performed, the correlation coefficient between which has exceeded the threshold of 0.5 in the corresponding spatial channels. In block 8, the amplitudes of all digital samples of the selected time intervals are measured, the values of which are transmitted to block 9, where the maximum values of the amplitudes are selected, according to which the distance will be determined in the classification processor, and by the number of the spatial directivity characteristic it will be possible to determine the spatial position of the detected object. For this, block 10 identifies digital samples at a single time, which belong to different spatial channels, the time intervals of which have a correlation coefficient greater than 0.5. Thus, a single group of samples is formed that belong to one object, and it contains time intervals, spatial values and maximum amplitudes of samples in these time intervals. There can be several such groups of readings, they can be located in time in any interval from the moment of radiation to the end of the distance scale, which is set in the control and display unit. These groups of samples are transmitted to block 11 to form a database of marks belonging to the detected objects, which have a correlation coefficient greater than 0.5, which indicates the presence of a regular wave front and characterizes the real object. The data contained in the bank of marks under their numbers is transmitted to the block 12 of the processor 19 and through the block 13 to the indicator 17 for display to the operator. From block 7 of processor 4, the time slots of the spatial channels are transmitted to block 15 of processor 19. From block 8 of determining the amplitudes of time samples of the same spatial channels, information is transmitted to block 14 of processor 19. All this information is collected by the echo signal from the object in block 16 of processor 19. Block 16 formation of a display pattern in amplitude, time and space is a well-known device, which is described in the work of the Scientific and Technical Council "Hydroacoustics" 18 (2) SPb "Nauka" 2013 (pp. 66-75). It is in this way that the amplitude and spatial display of the real echo signal is formed, which is transmitted to the indicator 17 and displayed in the place of the brightness location of the object echo together with the object class generated in block 13.

Практически все указанные процедуры могут быть реализованы на спецпроцессорах и современных компьютерах, в которых реализованы вычислительные программы Матлаб, Матсард и др. (А.Б. Сергиенко Цифровая обработка сигналов СПб. «БХВ - Петербург» 2011 г.).Almost all of these procedures can be implemented on special processors and modern computers in which the computing programs Matlab, Matsard and others are implemented (AB Sergienko Digital signal processing SPb. "BHV - Petersburg" 2011).

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).At present, almost all hydroacoustic equipment is performed on special processors that convert the acoustic signal into digital form and digitally generate directional characteristics, multichannel processing and signal detection, as well as correlation processing and procedures for analyzing temporal 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 "Ship hydroacoustic equipment" St. Petersburg "Science" 2004, p. 281).

Предлагаемая система автоматического обнаружения и классификации автоматически определят эхосигналы от реальных объектов с использованием пространственной корреляции, измеряет классификационные признаки, и только такие эхосигналы отображают в амплитудном виде на индикаторе на реальной дистанции и на реальном пространственном расположении для представления оператору за время распространения зондирующего сигналах. Прочие эхосигналы, которые не имеют пространственного коэффициента корреляции, предлагаемая система на индикатор не выводит, что повышает достоверность обнаружения эхосигнала от нужного объекта и ограничивает объем пустой информации предоставляемой оператору, что уменьшает время принятия решения.The proposed automatic detection and classification system will automatically determine echo signals from real objects using spatial correlation, measure classification features, and only such echo signals are displayed in amplitude form on the indicator at a real distance and at a real spatial location for presentation to the operator during the propagation of the probing signals. The proposed system does not display other echo signals that do not have a spatial correlation coefficient, which increases the reliability of the echo signal detection from the desired object and limits the amount of empty information provided to the operator, which reduces the decision-making time.

Claims (1)

Система автоматического обнаружения и классификации гидролокатора ближнего действия, содержащая последовательно соединенные антенну, коммутатор приема-передачи, приемное устройство со статическим веером характеристик направленности, процессор цифровой многоканальной обработки, в состав которого входят последовательно соединенные блок набора последовательных отсчетов для обработки, блок определения коэффициента корреляции между последовательными временными интервалами соседних пространственных каналов, блок определения временных интервалов между пространственными каналами с коэффициентом корреляции (КК) больше 0,5, блок определения амплитуд временных отсчетов, блок выбора максимальных амплитуд в пространственных каналах с КК больше 0,5, блок идентификации по единому времени и блок формирования банка данных, принадлежащих обнаруженным объектам, также содержащая блок управления и отображения и процессор классификации, отличающаяся тем, что блок управления и отображения и процессор классификации выполнены в виде единого процессора классификации управления и отображения, в состав которого входят последовательно соединенные блок формирования картин по дальности, блок формирования картин по каналам, блок формирования картин отображения, индикатор отображения, соединенный двусторонней связью с блоком управления, также входят последовательно соединенные блок выделения классификационных признаков и блок классификации, причем выход блока формирования банка данных, принадлежащих обнаруженным объектам, соединен с блоком выделения классификационных признаков, выход блока определения амплитуд временных отсчетов соединен со входом блока формирования картин по дальности, выход блока определения временных интервалов и пространственных каналов с КК>0,5 соединен со вторым входом блока формирования картин по пространственным каналам, а выход блока классификации соединен со вторым входом индикатора отображения, при этом выход процессора классификации отображения и управления соединен с генератором, выход блока набора последовательных отсчетов для обработки соединен двусторонней связью с индикатором отображения.A system for automatic detection and classification of a short-range sonar, containing a series-connected antenna, a transmit-receive switch, a receiver with a static fan of directivity characteristics, a digital multichannel processing processor, which includes a series-connected block of a set of sequential samples for processing, a block for determining the correlation coefficient between sequential time intervals of adjacent spatial channels, a block for determining time intervals between spatial channels with a correlation coefficient (CC) greater than 0.5, a block for determining the amplitudes of time samples, a block for selecting maximum amplitudes in spatial channels with a CC greater than 0.5, an identification block at a single time and a block for forming a databank belonging to the detected objects, also containing a control and display unit and a classification processor, characterized in that the control and display unit and a classification processor The images are made in the form of a single processor for the classification of control and display, which includes a series-connected block for forming pictures by range, a block for forming pictures by channels, a block for forming display pictures, a display indicator connected by two-way communication with a control block, also includes a series-connected selection block classification features and a classification unit, moreover, the output of the unit for forming a databank belonging to the detected objects is connected to the unit for extracting classification features, the output of the unit for determining the amplitudes of time samples is connected to the input of the unit for forming pictures by range, the output of the unit for determining time intervals and spatial channels with QC> 0.5 is connected to the second input of the block for forming pictures along spatial channels, and the output of the classification block is connected to the second input of the display indicator, while the output of the display and control classification processor is connected to r By the generator, the output of the block of a set of consecutive samples for processing is bi-directionally connected to the display indicator.

Images