RU2593824C1

RU2593824C1 - Sonar method for detecting underwater objects in controlled water area

Info

Publication number: RU2593824C1
Application number: RU2015122355/28A
Authority: RU
Inventors: Валерий Григорьевич Тимошенков
Original assignee: Акционерное Общество "Концерн "Океанприбор"
Priority date: 2015-06-10
Filing date: 2015-06-10
Publication date: 2016-08-10

Abstract

FIELD: acoustics.

SUBSTANCE: invention relates to hydroacoustics and is intended for automatic detection of slow-moving objects. Sonar method for detection of underwater objects in controlled water area, wherein water space is successively irradiated with signals, echo signals are received from objects as static fan of directivity characteristics, are digitised by distance, displayed on two-dimensional indicator at first radiation-reception cycle, at first distance elements of all spatial directions M, interference is determined and threshold selected, in each spatial channel by all elements of distance L, echo signal amplitudes are compared with threshold, and amplitude exceeding threshold and time exceeding of threshold are determined, maximum amplitude of reading exceeding threshold is determined, time differences between beginning of element L_p, where p is number of distance element, in which echo signal was detected, and time position of maximum amplitude Δt_max1 is determined, number N of readings in interval L_p, exceeding threshold is determined, radial length ΔS of object in distance element L_p by formula ΔS=(t_N-t₁)C is determined, where t_N is time of last reading exceeding threshold, t₁ is first reading exceeding threshold in selected interval, C is speed of sound propagation; measured parameters are stored, following radiation-reception cycle is performed, measurement procedure is repeated, those directions M and those distance elements L are determined, which coincide in first and second radiation-reception cycles, radial velocity of object is determined by formula V_rad= (Δt_2max-Δt_1max) C/ΔT_k, where ΔT_k is interval between radiation-reception cycles, Δt_2max is interval between time position of maximum and time of beginning distance element of second radiation-reception cycle, results classification display is formed based on measured parameters: direction of M_i, in which detection occurred, number of distance element L_p, number of cases exceeding threshold of N, radial length ΔS, radial velocity V_rad, Automatic decision is made if ΔS < L_p, that object is small-sized, if V_rad= 0, decision is made, that object is fixed, if V_rad≠0, decision is made, that object is slow-moving, and operator can make decision on class of low-moving, small-size object based on analysis of measured parameters.

EFFECT: automatic detection of slow-moving objects.

1 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к области гидроакустики и может быть использовано при обнаружении малоподвижных объектов в условиях гидролокационного наблюдения в контролируемых условиях морской акваторий.The invention relates to the field of hydroacoustics and can be used when detecting sedentary objects in conditions of sonar surveillance in controlled conditions of the sea.

Известен способ автоматической классификации по патенту РФ №2461020, который содержит излучение зондирующего сигнала подвижным гидролокатором, прием эхосигнала, обработку информации в пространственных каналах статического веера характеристик направленности и по количеству характеристик направленности, в которых обнаружен объект, классификацию на малоразмерный объект или крупноразмерный объект. Известна система автоматической классификации подвижного гидролокатора по патенту РФ №2465618, который содержит излучение зондирующего сигнала, прием и обработку эхосигнала, идентификацию сигналов между каналами, измерение угловой протяженности объекта, измерение его радиальной протяженности, и принятие решения о классе объекта. Недостатком этих способов является то, что с их помощью нельзя классифицировать объекты на классы неподвижный и малоподвижный, поскольку сам гидролокатор движется, и эхосигналы, принимаемые гидролокатором, от посылки к посылке будут изменяться в зависимости от направления приема и скорости собственного движения.The known method of automatic classification according to the patent of the Russian Federation No. 2461020, which contains the radiation of the probing signal by a moving sonar, receiving an echo signal, processing information in the spatial channels of a static fan of directivity characteristics and the number of directivity characteristics in which an object is detected, classification for a small-sized object or large-sized object. A known system for the automatic classification of a moving sonar according to the patent of the Russian Federation No. 2465618, which contains the radiation of the probing signal, receiving and processing the echo signal, identifying the signals between the channels, measuring the angular extent of the object, measuring its radial extent, and deciding on the class of the object. The disadvantage of these methods is that they cannot be used to classify objects into classes of stationary and inactive, since the sonar itself moves, and the echo signals received by the sonar will change from sending to sending depending on the direction of reception and the speed of its own movement.

Известен гидролокационный способ обнаружения подводных объектов, движущихся с малой скоростью в контролируемой акватории по патенту РФ №2242021. Гидролокационный способ обнаружения подводных объектов, движущихся с малой скоростью, включает последовательное облучение водного пространства гидроакустическими сигналами по различным направлениям с неподвижного гидролокатора, прием эхосигналов от объектов, фильтрацию и отображение на двухкоординатном индикаторе принятых эхосигналов, одновременно по М направлениям. При этом осуществляют К циклов излучение-прием, запоминают все принятые эхосигналы, дискретизируют по дистанции, отображают их на экране в виде яркостных отметок так, что по каждому из М направлений последовательно К раз отображается L элементов дистанции, сохраняют KL элементов и отображают на индикаторе L элементов последнего цикла излучение-прием, а решение об обнаруженном объекта по К-ому направлению принимают по появлению на индикаторе трассы, образованной яркостными отметками эхосигналов, полученными в циклах излучение-прием, классификацию неподвижных и малоподвижных объектов оператор осуществляет по наличию наклона трасс яркостных отметок.Known sonar method for detecting underwater objects moving at low speed in a controlled area according to the patent of the Russian Federation No. 2242021. The sonar method for detecting underwater objects moving at low speed includes sequential irradiation of the water space with sonar signals in various directions from a stationary sonar, receiving echo signals from objects, filtering and displaying the received echo signals on a two-coordinate indicator, simultaneously in M directions. At the same time, radiation-reception K cycles are carried out, all received echo signals are stored, discretized by distance, displayed on the screen in the form of brightness marks so that in each of the M directions, L distance elements are displayed K times, KL elements are stored and displayed on the L indicator elements of the last radiation-reception cycle, and the decision about the detected object in the Kth direction is made by the appearance on the indicator of the path formed by the brightness marks of the echo signals received in the radiation-reception cycles, class The operator carries out the identification of immovable and sedentary objects by the presence of a slope of the paths of brightness marks.

Недостатком способа является то, что обнаружение объектов и классификация обнаруженных объектов производится оператором по виду информации, отображаемой на индикаторе, а классификация осуществляется по виду трассы при перемещении объекта, для чего требуется большое время наблюдения, порядка 15 циклов излучение-прием. Измерить радиальное перемещение объекта за меньшее число циклов и произвести классификацию этим техническим устройством практически невозможно.The disadvantage of this method is that the detection of objects and the classification of detected objects is carried out by the operator according to the type of information displayed on the indicator, and the classification is carried out according to the type of trace when moving the object, which requires a long observation time, about 15 radiation-reception cycles. It is almost impossible to measure the radial movement of an object in fewer cycles and to classify with this technical device.

Задачей изобретения является сокращение времени и автоматизация процедур классификации на подвижный и малоподвижный объект применительно к неподвижному гидролокатору.The objective of the invention is to reduce the time and automation of the classification procedures for a movable and sedentary object in relation to a stationary sonar.

Техническим результатом предлагаемого изобретения является обеспечение автоматического обнаружения объектов, автоматическое измерение радиальной скорости перемещения объекта и автоматическая классификация обнаруженных объектов и уменьшение времени принятия решения, необходимого для этого.The technical result of the invention is the provision of automatic detection of objects, automatic measurement of the radial velocity of an object and automatic classification of detected objects and reducing the decision time required for this.

Для решения поставленной задачи в гидролокационный способ обнаружения подводных объектов, движущихся с малой скоростью, при котором последовательно облучают водное пространство зондирующими сигналами, принимают эхосигналы от объектов статическим веером характеристик направленности, фильтруют, запоминают все принятые эхосигналы, дискретизируют по дистанции по элементам дистанции L, отображают их на двухкоординатном индикаторе введены новые признаки, а именно: по первому циклу излучение-прием, по первым временным элементам дистанции L₁ всех пространственных направлений М определяют помеху и выбирают порог, в каждом пространственном канале по всем элементам дистанции L сравнивают амплитуды эхосигналов с порогом и определяют амплитуду превышения порога и время превышения порога, определяют максимальную амплитуду отсчета, превысившего порог, определяют разность времен между началом элемента L_p, где р - номер элемента дистанции, в котором обнаружен эхосигнал, и временным положением отсчета максимальной амплитуды Δt_max1, определяют число N отсчетов в интервале L_p, превысивших порог, определяют радиальную протяженность ΔS объекта в элементе дистанции L_p по формуле ΔS=(t_N-t₁)C, где t_N - время последнего отсчета, превысившего порог, t₁ - время первого отсчета, превысившего порог в выбранном элементе дистанции, С - скорость распространения звука, запоминают измеренные параметры, производят следующий цикл излучение-прием, повторяют процедуру измерения, определяют те направления М и те элементы дистанции L, которые совпадают в первом и втором циклах излучение-прием, определяют радиальную скорость объекта по формуле V_рад=(Δt_2max-Δt_1max)C\ΔT_k, где ΔT_k - интервал между циклами излучение-прием, Δt_2max - интервал между временным положением максимума и временем начала элемента дистанции второго цикла излучение-прием, формируют табло результатов классификации по измеренным параметрам: направлению M_i, в котором произошло обнаружение, номеру элемента дистанции L_p, числу превышений порога N, радиальной протяженности ΔS и радиальной скорости V_рад, если V_рад=0, то принимают решение, что объект неподвижный, если V_рад≠0, принимают решение, что объект малоподвижный, а решение о классе малоподвижного объекта принимает оператор по анализу измеренных параметров.To solve the problem in a sonar detection method for underwater objects moving at low speed, in which the water space is sequentially irradiated with sounding signals, echo signals from objects are received with a static fan of directional characteristics, filtered, all received echo signals are stored, discretized by distance over distance elements L, displayed they are introduced on the two-coordinate indicator new signs, namely: on the first radiation-reception cycle, on the first temporary distance elements L _{1 of} all spatial directions M determine the interference and choose a threshold, in each spatial channel for all distance elements L compare the amplitudes of the echo signals with a threshold and determine the amplitude of exceeding the threshold and the time of exceeding the threshold, determine the maximum amplitude of the reference that exceeds the threshold, determine the time difference between the element beginning L _p, where p - distance element number, wherein the echo signal is detected, and the temporary reference position of the maximum amplitude Δt _max1, determine the number of samples N in the interval L _p, Prevost ivshih threshold radial extent determined object distance ΔS element L _p by the formula ΔS = (t _N -t ₁₎ C, where t _N - time of last reference, in excess of the threshold, t ₁ - time of the first sample that exceeded the threshold in the selected distance element , C is the speed of sound propagation, the measured parameters are stored, the next radiation-reception cycle is performed, the measurement procedure is repeated, the directions M and those elements of the distance L that coincide in the first and second radiation-reception cycles are determined, the radial velocity of the object is determined by the formulas V _rad _{_{= (Δt 2max -Δt 1max) C}} \ ΔT k, where ΔT _k - interval between cycles emission-reception, Δt _2max - the interval between the time position of the peak and the start time of the second distance element emission-reception cycle, form board classification results the measured parameters: the direction M _i in which the detection occurred, the number of the distance element L _p , the number of excesses of the threshold N, the radial extent ΔS and the radial speed V _rad , if V _rad = 0, then decide that the object is stationary, if V _rad ≠ 0, decide that the object is inactive, and p shenie a sedentary object class takes the operator to analyze the measured parameters.

Сущность предлагаемого способа заключается в следующем. Обработка эхосигнала начинается сразу же после окончания излучения. На вход приемной системы поступают дискретизированные отсчеты с выхода приемного устройства последовательно по всем каналам. После измерения помехи и выбора порога следует процедура обнаружения эхосигнала, которая производится последовательно по всем каналам и по всем элементам дистанции. Определяются выбросы эхосигнала, превысившие порог, оценивают амплитуду эхосигнала, временное положение эхосигнала и пространственное положение эхосигнала, которое можно оценить по одной посылке. Подвижные объекты подразделяются на малоподвижные и быстроподвижные. К разряду малоподвижных объектов относятся подводные пловцы, морские животные и большие рыбы. В прототипе информация по каждому циклу излучение-прием сохранялась и накапливалась для формирования яркостной трассы и предъявления этой трассы оператору, что требовало большого объема памяти вычислительных средств и большого времени наблюдения. В предлагаемом техническом решении предлагается выбрать порог по помехе и после соответствующей обработки, по крайней мере, двух циклов излучение-прием определить пространственные каналы Mi, в которых произошло обнаружение, и элементы дистанции L_p, в которых произошло обнаружение. Если объекты неподвижны, то при неподвижном гидролокаторе эхосигналы от объектов будут находиться в одинаковых пространственных каналах и на одинаковых временных интервалах при последовательных циклах излучение-прием. Если объекты малоподвижные, то за время между посылками их перемещение будет незначительным и может оказаться незаметным при отображении на индикаторе в яркостном виде. Для реализации этого признака необходимо измерить величину задержки между временем начала элемента дистанции L_p и временным положением максимальной амплитуды эхосигнала Δt_max. Для неподвижного объекта эти интервалы будут равны с учетом флюктуаций, обусловленных качкой судна, на котором установлен гидролокатор. Как правило, качка судна в морской акватории составляет величину не больше одного метра, а вертикальное перемещение антенны гидролокатора еще меньше, что несущественно скажется на изменении временного интервала измерения по дальности. Если же объект перемещается горизонтально, то в этом случае наблюдается устойчивое изменение интервала времени в сторону увеличения или уменьшения и определяет радиальную скорость перемещения. За время 3-5 секунд, что соответствует нескольким циклам излучение прием, может измениться радиальное положение малоподвижного объекта во временном интервале обработки элемента дистанции и определена радиальная скорость сближения или удаления в одном пространственном канале. Таким образом, уже за 2 цикла излучение прием можно автоматически оценить изменение положение объекта в одном пространственном канале и автоматически измерить радиальную скорость и принять решение об обнаружении малоразмерного малоподвижного объекта в одном временном интервале. Так при скорости малоподвижного объекта 1 м/сек за время между 2 циклами излучение-прием объект переместится на 2 метра. При использовании зондирующего сигнала длительностью 1 мс точность измерения дистанции будет равна σ=0.7ΔtQ^-0.5, где Q - отношение сигнал/помеха. Тогда при точности измерения дистанции бД=0,33 м и перемещении малоподвижного объекта на 2 метра, можно обеспечить измерение радиальной скорости при измерении положения объекта относительно начала временного интервала элемента дистанции L_p. Кроме того, можно измерить радиальную протяженность объекта ΔS и число отражающих точек от объекта N по числу отсчетов, превысивших порог по одному циклу излучение-прием в выбранном элементе дистанции L_p. Если радиальная протяженность меньше элемента дистанции ΔS<L_p, то принимается решение, что объект малоразмерный. Элементы дистанции между последовательными циклами излучение-прием можно последовательно выводить на индикатор и отображать по каждому обнаруженному объекту новую трассу, где будет фиксироваться положение эхосигнала от объекта во времени и изменение его временной конфигурации между циклами излучение-прием. Таким образом, будет предоставляться дополнительная классификационная информация оператору для окончательного принятия решения о классе объекта. Если объект перемещается быстро, то его положение может выйти за границы элемента дистанции, но программа выделит элемент дистанции, в котором обнаружен объект, и представит его оператору для дальнейшей обработки.The essence of the proposed method is as follows. Echo processing begins immediately after the end of the radiation. At the input of the receiving system, discretized samples from the output of the receiving device are received sequentially on all channels. After measuring the interference and choosing a threshold, the echo signal detection procedure follows, which is performed sequentially across all channels and across all distance elements. Echo surges that exceed the threshold are determined, the echo amplitude, the temporal position of the echo signal, and the spatial position of the echo signal, which can be estimated from a single premise, are estimated. Moving objects are divided into sedentary and fast-moving. Sedentary objects include underwater swimmers, marine animals and large fish. In the prototype, information for each radiation-reception cycle was stored and accumulated to form a luminance trace and present this trace to the operator, which required a large amount of memory in computing tools and a long observation time. The proposed technical solution is offered to choose a threshold for the obstacle and after appropriate treatment, at least two emission-reception cycles determine spatial channels Mi, in which the detection occurred, and the elements of the distance L _p, where the detection occurred. If the objects are stationary, then with a stationary sonar, the echo signals from the objects will be in the same spatial channels and at the same time intervals during successive radiation-reception cycles. If the objects are inactive, then during the time between parcels their movement will be insignificant and may turn out to be invisible when displayed on the indicator in brightness form. To implement this feature, it is necessary to measure the delay between the start time of the distance element L _p and the temporary position of the maximum amplitude of the echo signal Δt _max . For a stationary object, these intervals will be equal, taking into account fluctuations due to the rolling of the vessel on which the sonar is installed. As a rule, the ship’s pitching in the marine area is no more than one meter, and the vertical movement of the sonar antenna is even smaller, which will not significantly affect the change in the time interval for measuring range. If the object moves horizontally, then in this case there is a steady change in the time interval in the direction of increase or decrease and determines the radial speed of movement. In a time of 3-5 seconds, which corresponds to several cycles of radiation reception, the radial position of a sedentary object in the time interval of processing a distance element can change, and the radial velocity of approach or removal in one spatial channel is determined. Thus, already in 2 cycles the radiation reception can automatically evaluate the change in the position of the object in one spatial channel and automatically measure the radial velocity and decide on the detection of a small-sized inactive object in one time interval. So at a speed of a sedentary object 1 m / s during the time between 2 cycles, the radiation-reception object will move 2 meters. When using a probing signal with a duration of 1 ms, the accuracy of the distance measurement will be equal to σ = 0.7ΔtQ ^-0.5 , where Q is the signal-to-noise ratio. Then, with the accuracy of measuring the distance bD = 0.33 m and moving the inactive object by 2 meters, it is possible to provide a measurement of the radial velocity when measuring the position of the object relative to the beginning of the time interval of the distance element L _p . In addition, it is possible to measure the radial extent of the object ΔS and the number of reflecting points from the object N by the number of samples that exceed the threshold for one radiation-receive cycle in the selected distance element L _p . If the radial extent is less than the distance element ΔS <L _p , then a decision is made that the object is small. The elements of the distance between successive radiation-reception cycles can be sequentially displayed on the indicator and a new path can be displayed for each detected object, where the position of the echo signal from the object in time and its temporal configuration between radiation-reception cycles will be recorded. Thus, additional classification information will be provided to the operator for the final decision on the class of the object. If the object moves quickly, then its position may go beyond the boundaries of the distance element, but the program will highlight the distance element in which the object is found and present it to the operator for further processing.

Сущность изобретения поясняется фиг. 1, на которой воспроизведена блок-схема устройства, реализующая предлагаемый способ.The invention is illustrated in FIG. 1, which reproduces a block diagram of a device that implements the proposed method.

На фиг. 1 антенна 1 соединена двухсторонней связью с коммутатором 2 приема передачи и далее через приемное устройство 3 и блок 4 памяти входной многоканальной информации со спецпроцессором 5, в который входят последовательно соединенные блок 6 измерения помехи и выбора порога, блок 7 обнаружения эхосигналов и измерения параметров, блок 8 идентификации между циклами излучение-прием, блок 9 формирования табло результатов и принятия автоматического решения. Выход спецпроцессора через индикатор 10, блок 11 управления задачами обнаружения и классификации, блок 12 задающий генератор соединен со вторым входом коммутатора 2 приема передачи. Второй выход блока 11 соединен со вторым входом блока 4, а третий выход блока 11 соединен со вторым входом процессора 5.In FIG. 1 antenna 1 is connected by two-way communication with the transmission reception switch 2 and then through the receiving device 3 and the input multichannel information memory unit 4 with a special processor 5, which includes the interference measurement and threshold selection unit 6, the echo signal detection and parameter measurement unit 7, the unit 8 identification between the radiation-reception cycles, block 9 forming a scoreboard and making an automatic decision. The output of the special processor through the indicator 10, the control unit 11 of the tasks of detection and classification, block 12 of the master oscillator is connected to the second input of the switch 2 receiving transmission. The second output of block 11 is connected to the second input of block 4, and the third output of block 11 is connected to the second input of processor 5.

Блок 11 является известным устройством, который используется в прототипе, и представляет собой стандартный блок системы управления, который координирует работу всего гидролокатора. Антенна 1, коммутатор приема передачи 2, многоканально приемное устройство 3 используются в прототипе и известны как составные части современных гидролокаторов, также известен и используется в прототипе блок 4 памяти входной многоканальной информации.Block 11 is a known device that is used in the prototype, and is a standard block of a control system that coordinates the operation of the entire sonar. Antenna 1, transmission reception switch 2, multi-channel receiving device 3 are used in the prototype and are known as components of modern sonars, and the memory block 4 of the input multi-channel information is also known and used in the prototype.

С помощью устройства (фиг. 1) предложенный способ реализуется следующим образом.Using the device (Fig. 1), the proposed method is implemented as follows.

Блок управления 11 задачами обнаружения и классификации подает сигнал на задающий генератор 12, который формирует зондирующий сигнал и через коммутатор приема передачи 2 излучает его в водное пространство с помощью антенны 1. После излучения сигнала коммутатор 2 переключается на прием входных эхосигналов и передает их через приемное устройство 3 в блок 4 памяти входной многоканальной информации. Собранные в блоке 4 дискретизированные временные отсчеты по всем М пространственным каналам и по всем временным интервалам элементов дистанции L_p используются при работе процессором 5. В устройстве 3 происходит дискретизация принятых аналоговых сигналов последовательно по всем характеристикам направленности в цифровую форму, набор временных реализаций, фильтрация и оптимальная обработка принятых сигналов и их передача в блок 4. Принципы цифрового преобразования и обработки достаточно подробно приведены в работе Рокотов С.П., Титов. М.С. «Обработка гидроакустической информации на судовых ЦВМ. Л.:Судостроение, 1979 г. Стр. 32…42. и «Применение цифровой обработки сигналов» п\р Оппенгейма М. Мир 1980 г. стр. 389…436. Управление работой блока 4 осуществляется процессором 5, который определяет последовательность формирования характеристик направленности, длительности набора входной информации и порядок их передачи для обнаружения и измерения пороговых сигналов. В блоке 6 процессора 5 отбираются входные отсчеты по первому циклу обработки всех характеристик направленности и формируется порог обнаружения, который поступает в блок 7 обнаружения эхосигналов и измерения параметров на каждом цикле излучение-прием. По каждой посылке, в каждом пространственном канале по всем элементам дистанции L сравнивают амплитуды эхосигналов с порогом и определяют амплитуду превышения порога и время превышения порога, определяют максимальную амплитуду отсчета, превысившего порог, определяют разность времен между началом элемента L_p, р - номер элемента дистанции, в котором обнаружен эхосигнал, и временным положением максимальной амплитуды Δt_max1, определяют число N отсчетов в элементе дистанции L_p, превысивших порог, определяют радиальную протяженность ΔS объекта в элементе дистанции L_p по формуле ΔS=(t_N-t₁)C, где t_N - время последнего отсчета, превысившего порог, t₁ - время первого отсчета, превысившего порог в выбранном интервале элемента дистанции.The control unit 11 of the detection and classification tasks supplies a signal to a master oscillator 12, which generates a sounding signal and radiates it through the receiving switch 2 to the body of water using antenna 1. After the signal is emitted, the switch 2 switches to receiving input echo signals and transmits them through the receiving device 3 to block 4 of the input multi-channel information memory. The discretized time samples collected in block 4 for all M spatial channels and for all time intervals of the distance elements L _p are used by the processor 5. In device 3, the received analog signals are sampled sequentially for all directivity characteristics in digital form, a set of time realizations, filtering and optimal processing of received signals and their transmission to block 4. The principles of digital conversion and processing are given in sufficient detail in the work of Rokotov SP, Titov. M.S. “Processing of hydroacoustic information on ship digital computers. L.: Shipbuilding, 1979 32 ... 42. and "The use of digital signal processing" p \ p Oppenheim M. World 1980, pp. 389 ... 436. The operation of block 4 is controlled by a processor 5, which determines the sequence of formation of directivity characteristics, the duration of the input information set, and the order of their transmission to detect and measure threshold signals. In block 6 of processor 5, input samples are selected for the first processing cycle of all directivity characteristics and a detection threshold is formed, which enters the block 7 for detecting echo signals and measuring parameters on each radiation-receive cycle. For each premise, in each spatial channel, for all elements of distance L, the amplitudes of the echo signals are compared with a threshold and the amplitude of exceeding the threshold and the time of exceeding the threshold are determined, the maximum amplitude of the reference exceeding the threshold is determined, the time difference between the beginning of the element L _{p is} determined, and p is the number of the distance element in which the echo signal is detected, and the time position of the maximum amplitude Δt _max1, determine the number of N samples per cell distance L _p, exceeds the threshold, define a radial length ΔS object a distance element L _p by the formula ΔS = (t _N -t ₁₎ C, where t _N - time of last reference, in excess of the threshold, t ₁ - time of the first sample that exceeded the threshold in the selected range of distance element.

Измеренные параметры передаются в блок 8 идентификации между последовательными циклами, где запоминаются и сравниваются с такими же параметрами, но измеренными на последующем цикле излучение-прием. Из всех эхосигналов, которые превысили порог, для дальнейшей обработки выбираются только те эхосигналы, которые обнаружены в одинаковых пространственных каналах и в одном и том же элементе дистанции L_p. Для этого набора параметров дополнительно измеряется радиальная скорость V_рад=(Δt_2max-Δt_1max)C\ΔT_k, и передаются в блок 9 формирования табло результатов и принятия решения. В блоке 9 присваивается порядковый номер обнаруженного объекта, формируется табло результатов с измеренными параметрами и результаты предварительной классификации на классы малоразмерный объект и малоподвижный и совместно с временной информацией элемента дистанции L_p передаются в блок 10 индикатора для предоставления оператору. Оператор анализирует представленные параметры, на основании которых может дополнительно уточнить класс обнаруженного объекта с использованием блока управления 11 задачами обнаружения и классификации.The measured parameters are transmitted to the identification unit 8 between successive cycles, where they are stored and compared with the same parameters, but measured at the next radiation-reception cycle. Of all the echoes that exceeded the threshold, only those echoes that are detected in the same spatial channels and in the same distance element L _p are selected for further processing. For this set of parameters further measured radial velocity V _rad _{_{= (Δt 2max -Δt 1max) C}} \ ΔT k, and transmitted to the unit 9 forming score results and make a decision. In block 9, a serial number of the detected object is assigned, a scoreboard with the measured parameters is formed, and the results of the preliminary classification into classes the small-sized object and the slow-moving and together with the time information of the distance element L _p are transmitted to the indicator block 10 for presentation to the operator. The operator analyzes the presented parameters, based on which he can further clarify the class of the detected object using the control unit 11 detection and classification tasks.

В настоящее время широкое распространение получили спецпроцессоры. Сигналы, преобразованные в цифровой вид, могут обрабатываться специальными цифровыми процессорами на основе разработанных алгоритмов и жесткой логике вычислений (см. Ю.А. Корякин, С.А. Смирнов, Г.В. Яковлев. «Корабельная гидроакустическая техника». СПб Наука, 2004 г. Стр. 164-176, стр. 278-295). В процессоре могут быть реализованы все блоки предлагаемого устройства.Currently, special processors are widely used. Signals converted to digital form can be processed by special digital processors based on the developed algorithms and rigorous computation logic (see Yu.A. Koryakin, S. A. Smirnov, G. V. Yakovlev. “Shipboard acoustic equipment.” St. Petersburg Science, 2004, pp. 164-176, pp. 278-295). The processor can be implemented all the blocks of the proposed device.

Таким образом, используя предлагаемую последовательность операций, можно обеспечить автоматическое обнаружение малоподвижного малоразмерного объекта, измерение классификационных признаков, формирование табло результатов и отображение временных реализаций обнаруженного объекта, что обеспечивает решение поставленной задачи за два цикла излучение-прием.Thus, using the proposed sequence of operations, it is possible to automatically detect a sedentary small-sized object, measure classification features, create a scoreboard and display temporary realizations of the detected object, which provides a solution to the problem in two radiation-reception cycles.

Claims

A sonar method for detecting underwater objects in a controlled area moving at a low speed, in which the water space is sequentially irradiated with sounding signals, echo signals from objects are received by a static fan of directional characteristics, filtered, all received echo signals are stored, discretized by distance over elements L, displayed on a two-coordinate indicator, characterized in that in the first radiation-reception cycle, in the first elements of the distance of all spatial directions M o limit the interference and choose a threshold, in each spatial channel, for all elements of distance L, the amplitudes of the echo signals are compared with the threshold and the amplitude of exceeding the threshold and the time of exceeding the threshold are determined, the maximum amplitude of the count that exceeds the threshold is determined, the time difference between the beginning of the element L _{p is} determined, where p - room distance element, wherein the echo signal is detected, and the temporary reference position with maximum amplitude Δt _max1, determine the number N of samples in the interval L _p, exceeds the threshold, determining a radial pro yazhennost ΔS object in the element distance L _p by the formula ΔS = (t _N -t ₁₎ C, where t _N - time of last reference, in excess of the threshold, t ₁ - time of the first sample that exceeded the threshold in the selected elements of the distance L, C - velocity sound propagation, remember the measured parameters, produce the next radiation-reception cycle, repeat the measurement procedure, determine those directions M and those elements of the distance L that coincide in the first and second radiation-reception cycles, determine the radial velocity of the object by the formula V _rad = (Δt _2max -Δt _1max ) С \ ΔT _k , where ΔT _k is the interval al between the radiation-reception cycles, Δt _2max is the interval between the temporary position of the maximum and the start time of the distance element of the second radiation-reception cycle, form a scoreboard for the classification according to the measured parameters: direction M _i in which the detection occurred, distance element number L _p , number exceeding the threshold N, the radial length ΔS, the radial speed V _rad , automatically decide if ΔS <L _p , then the object is small, if V _rad = 0, then decide that the object is stationary, if V _rad ≠ 0, make a decision, that the object is inactive, and the operator of analyzing the measured parameters makes the decision on the class of the inactive, small-sized object.