RU2760912C1 - Способ определения класса шумящего морского объекта - Google Patents
Способ определения класса шумящего морского объекта Download PDFInfo
- Publication number
- RU2760912C1 RU2760912C1 RU2021112041A RU2021112041A RU2760912C1 RU 2760912 C1 RU2760912 C1 RU 2760912C1 RU 2021112041 A RU2021112041 A RU 2021112041A RU 2021112041 A RU2021112041 A RU 2021112041A RU 2760912 C1 RU2760912 C1 RU 2760912C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- class
- noise
- distance
- passive
- noisy
- 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
- G01S11/00—Systems for determining distance or velocity not using reflection or reradiation
- G01S11/14—Systems for determining distance or velocity not using reflection or reradiation using ultrasonic, sonic, or infrasonic waves
-
- 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
-
- 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
- G01S3/00—Direction-finders for determining the direction from which infrasonic, sonic, ultrasonic, or electromagnetic waves, or particle emission, not having a directional significance, are being received
- G01S3/80—Direction-finders for determining the direction from which infrasonic, sonic, ultrasonic, or electromagnetic waves, or particle emission, not having a directional significance, are being received using ultrasonic, sonic or infrasonic waves
-
- 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
- G01S7/00—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00
- G01S7/52—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S15/00
- G01S7/539—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S15/00 using analysis of echo signal for target characterisation; Target signature; Target cross-section
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Radar, Positioning & Navigation (AREA)
- Remote Sensing (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
- Acoustics & Sound (AREA)
- Measurement Of Velocity Or Position Using Acoustic Or Ultrasonic Waves (AREA)
Abstract
Изобретение относится к области гидроакустики, а именно к гидроакустическим комплексам (ГАК), оснащенным пассивным и активным режимами работы, и предназначенным для обнаружения подводных и надводных объектов. Технический результат - повышение вероятности классификации на предельных дистанциях обнаружения шумящего объекта. Для классификации цели привлекается активный режим работы ГАК, который позволяет непосредственно после обнаружения объекта в пассивном режиме измерить дистанцию до обнаруженного объекта и с ее использованием принять решение о классе объекта. 1 ил.
Description
Изобретение относится к области гидроакустики, а именно к гидроакустическим комплексам (ГАК), оснащенным пассивным и активным режимами работы и предназначенным для обнаружения подводных (ПО) и надводных (НО) объектов.
Наиболее сложной задачей, решаемой такими ГАК, является классификация объекта, обнаруженного в пассивном режиме их работы.
Методы классификации шумящих морских объектов (далее - объектов) в пассивном режиме работы ГАК приведены в работах [1-6]. Недостатком большинства из них является то, что они не применимы при малых отношениях сигнал/помеха (ОСП), т.е. на предельных дальностях их обнаружения.
В качестве прототипа выберем способ классификации обнаруженного шумящего объекта, описанный в [5]. Он включает измерение уровня и скорости изменения пеленга шумового сигнала на выходе приемного тракта ГАК и принятие решения о классе цели с учетом текущих гидроакустических условий.
Достоинством прототипа является его простота, а недостатком то, что во многих случаях (особенно на предельных дальностях обнаружения объектов) скорость изменения пеленга с необходимой точностью измерить не удается ввиду того, что изменение пеленга за приемлемое время в этих случаях меньше ошибки измерения пеленга. Как правило, классификация ? шумящих объектов на предельных дистанциях их обнаружения не превышает 0,7, что не в полной мере отвечает потребностям практики.
Ввиду этого актуальной является разработка способов классификации объектов, работоспособных в более широком диапазоне условий и, особенно, при малых ОСП и за короткое время с момента обнаружения шума объекта.
Решаемая техническая проблема - повышение эффективности классификации морских объектов.
Достигаемый технический результат - повышение вероятности правильной классификации на предельных дистанциях обнаружения объекта.
Технический результат достигается тем, что для классификации цели привлекается активный режим работы ГАК, который позволяет непосредственно после обнаружения объекта в пассивном режиме измерить дистанцию до обнаруженного объекта и с ее использованием принять решение о классе объекта.
Идея предлагаемого способа базируется на известном факте [1,7], заключающемся в том, что шумность надводного объекта существенно превышает шумность подводного объекта, в результате чего НО в одних и тех же условиях обнаруживается на бóльших дистанциях, чем ПО. Учитывая это, можно рассчитать предположительные интервалы дистанций обнаружения ПО и НО в пассивном режиме работы конкретного ГАК в текущих гидроакустических условиях. Тогда, обнаружив объект в пассивном режиме и измерив фактическую дистанцию до него в активном режиме, можно определить в какой из областей находится обнаруженный объект и тем самым принять решение о его классе.
Сущность изобретения заключается в том, что непосредственно после обнаружения морского шумящего объекта в пассивном режиме измеряют дистанцию до него в активном режиме и принимают решение о классе объекта с использованием измеренной дистанции и плотностей распределения вероятностей дистанций обнаружения каждого из распознаваемых классов объектов в пассивном режиме, рассчитываемых с учетом плотностей распределения вероятностей шумности, наклона спектра шума и глубины погружения объекта, а также вертикального распределения скорости звука и волнения поверхности моря в районе плавания.
Обоснуем реализуемость и эффективность данного способа.
Дистанция обнаружения объекта в пассивном режиме шумопеленгования (ШП) определяется путем решения относительно дистанции трансцендентного уравнения [8]:
где
Из рассмотрения формул (1)-(5) следует, что в них от класса объекта зависят только 3 параметра:
Если задаться плотностями распределения вероятностей (ПРВ) шумности , наклона спектра шума , глубины погружения , то можно рассчитать ПРВ дистанции обнаружения объекта каждого класса и .
Сделать это можно путем вычисления для каждого из двух классов и каждого из дискретных значений дистанции гистограммы дистанции обнаружения объекта, вычисляемой путем решения уравнения (1) при переборе значений , , в соответствии с их ПРВ , , .
На фиг.1 в качестве примера приведены ПРВ подводного объекта и надводного объекта, рассчитанные при следующих исходных данных:
- гидроакустические условия - мелкое море с глубиной 200 м, зима, сплошная акустическая освещенность, волнение моря 3 балла;
- ПРВ приведенных шумностей:
- наклон спектра шумоизлучения ПО и НО в звуковом диапазоне частот можно принять равной -6 дБ/октава;
- глубина погружения носителя ГАК 50 м;
- прием осуществляется на бортовую антенну шириной 10 м и высотой
3 м в диапазоне частот 0,5-7 кГц, разбитом на 3 поддиапазона.
3 м в диапазоне частот 0,5-7 кГц, разбитом на 3 поддиапазона.
Реализация предлагаемого способа осуществляется следующим образом.
1) В районе плавания периодически измеряются вертикальное распределение скорости звука и волнение поверхности моря и описанным выше способом рассчитываются ПРВ дистанций обнаружения ПО и НО и .
3) Вычисляются апостериорные вероятности принадлежности обнаруженного объекта классам ПО и НО [12]:
4) В качестве класса обнаруженного объекта принимается класс, которому соответствует бóльшая апостериорная вероятность.
Оценим эффективность предлагаемого способа в описанных выше условиях. Рассмотрим 2 случая: обнаружение ПО и обнаружение НО.
Шумности подводного и надводного объектов и глубину погружения ПО выберем случайным образом с использованием их ПРВ. Датчик равномерно распределенных случайных чисел выдал следующие значения:
- шумность подводного объекта 61 дБ, глубина погружения 76 м;
- шумность надводного объекта 92 дБ.
В первом случае в результате применения активного режима было установлена, что дистанция обнаружения подводного объекта в пассивном режиме составила =19,4 км.
По формуле (6) с использованием ПРВ дистанции обнаружения ПО и НО, изображенных на фиг.1, получаем:
Таким образом, в первом случае обнаруженный в пассивном режиме объект является подводным с вероятностью 0,991, что соответствует истине.
Во втором случае в результате применения активного режима было установлено, что дистанция обнаружения надводного объекта в пассивном режиме составила =74,2 км.
По формуле (6) с использованием ПРВ дистанции обнаружения ПО и НО, изображенных на фиг.1, получаем:
Таким образом, во втором случае обнаруженный в пассивном режиме объект является надводным с вероятностью 1, что также соответствует истине.
Таким образом, предлагаемый способ совместного использования пассивного и активного режимов обеспечивает существенное повышение вероятности классификации шумящих объектов по сравнению с использованием только пассивного режима. Отсюда можно сделать вывод, что заявленный технический результат достигнут.
Источники информации:
1. Телятников В.И. Методы и устройства классификации гидроакустических сигналов // Зарубежная радиоэлектроника, 1979, №9, с.19-38.
2. Корякин Ю.А., Смирнов С.А., Яковлев Г.В. Корабельная гидроакустическая техника. Состояние и актуальные проблемы // СПб.: Наука, 2004.
3. Патент РФ №2681432.
4. Патент РФ №2681526.
5. Патент РФ №2685419.
6. Патент РФ №2692839.
7. Урик Р. Дж. Основы гидроакустики //Л.: Судостроение, 1978.
8. Справочник по гидроакустике. Л., Судостроение, 1988.
9. Матвиенко В.Н., Тарасюк Ю.Ф. Дальность действия гидроакустических средств // Л.: Судостроение, 1976.
10. Смарышев М.Д., Добровольский Ю.Ю. Гидроакустические антенны // Л.: Судостроение, 1984.
11. Акустика океана под ред. Л.М.Бреховских // М.: Наука, 1974.
12. Кендал М., Стьюарт А. Статистические выводы и связи // М.: Наука, 1973.
Claims (1)
- Способ определения класса шумящего морского объекта, обнаруженного гидроакустическим комплексом, функционирующим в пассивном и активном режимах, включающий обнаружение объекта в пассивном режиме, отличающийся тем, что непосредственно после обнаружения морского объекта в пассивном режиме измеряют дистанцию до него в активном режиме и принимают решение о классе объекта с использованием измеренной дистанции и плотностей распределения вероятностей дистанций обнаружения каждого из распознаваемых классов объектов в пассивном режиме, рассчитываемых с учётом плотностей распределения вероятностей шумности, наклона спектра шума и глубины погружения объекта, а также вертикального распределения скорости звука и волнения поверхности моря в районе плавания.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2021112041A RU2760912C1 (ru) | 2021-04-27 | 2021-04-27 | Способ определения класса шумящего морского объекта |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2021112041A RU2760912C1 (ru) | 2021-04-27 | 2021-04-27 | Способ определения класса шумящего морского объекта |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2760912C1 true RU2760912C1 (ru) | 2021-12-01 |
Family
ID=79174529
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2021112041A RU2760912C1 (ru) | 2021-04-27 | 2021-04-27 | Способ определения класса шумящего морского объекта |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2760912C1 (ru) |
Citations (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2009148329A1 (en) * | 2008-06-06 | 2009-12-10 | Kongsberg Defence & Aerospace As | Method and apparatus for detection and classification of a swimming object |
CN203178489U (zh) * | 2013-03-08 | 2013-09-04 | 山东省科学院海洋仪器仪表研究所 | 用于识别水下和水面目标的实时监测*** |
RU2624826C1 (ru) * | 2016-05-24 | 2017-07-07 | Российская Федерация, от имени которой выступает Министерство промышленности и торговли Российской Федерации (Минпромторг) | Способ классификации целей, адаптированный к гидроакустическим условиям |
RU2681432C1 (ru) * | 2018-04-12 | 2019-03-06 | Акционерное общество "Концерн "Центральный научно-исследовательский институт "Электроприбор" | Способ определения класса шумящей цели и дистанции до неё |
RU2692839C1 (ru) * | 2018-04-12 | 2019-06-28 | Акционерное общество "Концерн "Центральный научно-исследовательский институт "Электроприбор" | Способ обнаружения, классификации и определения координат и параметров движения морской шумящей цели |
RU2703804C1 (ru) * | 2018-10-22 | 2019-10-22 | Акционерное Общество "Концерн "Океанприбор" | Способ классификации морских объектов пассивными гидроакустическими средствами |
RU2718144C1 (ru) * | 2019-09-26 | 2020-03-30 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт проблем морских технологий Дальневосточного отделения Российской академии наук (ИПМТ ДВО РАН) | Способ классификации, определения координат и параметров движения шумящего в море объекта в инфразвуковом диапазоне частот |
RU2730048C1 (ru) * | 2019-12-06 | 2020-08-14 | Акционерное Общество "Концерн "Океанприбор" | Способ адаптивной дихотомической классификации морских объектов |
CN112230205A (zh) * | 2020-10-16 | 2021-01-15 | 哈尔滨工程大学 | 一种利用舰船辐射噪声仿真信号的水下目标识别***性能评估方法 |
-
2021
- 2021-04-27 RU RU2021112041A patent/RU2760912C1/ru active
Patent Citations (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2009148329A1 (en) * | 2008-06-06 | 2009-12-10 | Kongsberg Defence & Aerospace As | Method and apparatus for detection and classification of a swimming object |
CN203178489U (zh) * | 2013-03-08 | 2013-09-04 | 山东省科学院海洋仪器仪表研究所 | 用于识别水下和水面目标的实时监测*** |
RU2624826C1 (ru) * | 2016-05-24 | 2017-07-07 | Российская Федерация, от имени которой выступает Министерство промышленности и торговли Российской Федерации (Минпромторг) | Способ классификации целей, адаптированный к гидроакустическим условиям |
RU2681432C1 (ru) * | 2018-04-12 | 2019-03-06 | Акционерное общество "Концерн "Центральный научно-исследовательский институт "Электроприбор" | Способ определения класса шумящей цели и дистанции до неё |
RU2692839C1 (ru) * | 2018-04-12 | 2019-06-28 | Акционерное общество "Концерн "Центральный научно-исследовательский институт "Электроприбор" | Способ обнаружения, классификации и определения координат и параметров движения морской шумящей цели |
RU2703804C1 (ru) * | 2018-10-22 | 2019-10-22 | Акционерное Общество "Концерн "Океанприбор" | Способ классификации морских объектов пассивными гидроакустическими средствами |
RU2718144C1 (ru) * | 2019-09-26 | 2020-03-30 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт проблем морских технологий Дальневосточного отделения Российской академии наук (ИПМТ ДВО РАН) | Способ классификации, определения координат и параметров движения шумящего в море объекта в инфразвуковом диапазоне частот |
RU2730048C1 (ru) * | 2019-12-06 | 2020-08-14 | Акционерное Общество "Концерн "Океанприбор" | Способ адаптивной дихотомической классификации морских объектов |
CN112230205A (zh) * | 2020-10-16 | 2021-01-15 | 哈尔滨工程大学 | 一种利用舰船辐射噪声仿真信号的水下目标识别***性能评估方法 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Ferguson et al. | Convolutional neural networks for passive monitoring of a shallow water environment using a single sensor | |
Janik | Source levels and the estimated active space of bottlenose dolphin (Tursiops truncatus) whistles in the Moray Firth, Scotland | |
US7330399B2 (en) | Sonar system and process | |
Roberts et al. | Field assessment of C‐POD performance in detecting echolocation click trains of bottlenose dolphins (Tursiops truncatus) | |
RU2548400C1 (ru) | Способ совместной оценки дистанции до шумящего в море объекта и его шумности | |
KR101152987B1 (ko) | 시간상으로 연속된 방위각들을 검출하고 추적하기 위한 방향 탐지 방법 및 방향 탐지 시스템 | |
RU2603886C1 (ru) | Способ классификации гидроакустических сигналов шумоизлучения морского объекта | |
Cotter et al. | Classification of broadband target spectra in the mesopelagic using physics-informed machine learning | |
Fialkowski et al. | Methods for identifying and controlling sonar clutter | |
RU2650835C1 (ru) | Способ определения параметров цели гидролокатором | |
RU2681432C1 (ru) | Способ определения класса шумящей цели и дистанции до неё | |
RU2156984C1 (ru) | Способ получения информации о шумящем в море объекте и способ получения цветовых шкал для него | |
RU2262121C2 (ru) | Способ классификации шумящих объектов | |
Choo et al. | Active underwater target detection using a shallow neural network with spectrogram-based temporal variation features | |
US7355925B2 (en) | Signal-processing method and active sonar implementing same | |
RU2760912C1 (ru) | Способ определения класса шумящего морского объекта | |
RU2724962C1 (ru) | Способ определения координат морской шумящей цели | |
CN117554966A (zh) | 一种用于全水域精准定位的声呐数据智能处理方法 | |
US6525994B2 (en) | Tracking system and method of operation thereof | |
RU2703804C1 (ru) | Способ классификации морских объектов пассивными гидроакустическими средствами | |
JP7439935B2 (ja) | 水中騒音監視装置及び水中騒音処理方法 | |
RU2348054C1 (ru) | Эхолот для распознавания аномалий водной среды | |
Pauly et al. | Laboratory target strength measurements of free-swimming Antarctic krill (Euphausia superba) | |
Hjelmervik et al. | Predicting false alarm rates for high-resolution antisubmarine warfare sonars in a cluttering environment prone to false alarm rate inflation | |
Trevorrow | Statistics of fluctuations in high-frequency low-grazing-angle backscatter from a rocky sea bed |