RU2610520C1 - Method of detected object relative bearing automatic determination using sonar - Google Patents
Method of detected object relative bearing automatic determination using sonar Download PDFInfo
- Publication number
- RU2610520C1 RU2610520C1 RU2015143567A RU2015143567A RU2610520C1 RU 2610520 C1 RU2610520 C1 RU 2610520C1 RU 2015143567 A RU2015143567 A RU 2015143567A RU 2015143567 A RU2015143567 A RU 2015143567A RU 2610520 C1 RU2610520 C1 RU 2610520C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- echo
- echo signal
- measurement
- detected
- signal
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
- G01S15/00—Systems using the reflection or reradiation of acoustic waves, e.g. sonar systems
- G01S15/02—Systems using the reflection or reradiation of acoustic waves, e.g. sonar systems using reflection of acoustic waves
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Radar, Positioning & Navigation (AREA)
- Remote Sensing (AREA)
- Acoustics & Sound (AREA)
- Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Measurement Of Velocity Or Position Using Acoustic Or Ultrasonic Waves (AREA)
Abstract
Description
Настоящее изобретение относится к области гидроакустики и может быть использовано для измерения координат обнаруженного объекта с использованием гидролокатора ближнего действия.The present invention relates to the field of sonar and can be used to measure the coordinates of the detected object using short-range sonar.
Все современные гидролокаторы предназначены для измерения параметров движения обнаруженного объекта, к которым относится дистанция до объекта, скорость движения объекта и угловое положения объекта относительно направления движения гидролокатора, которое называется курсовым углом объекта. Курсовой угол объекта определяется относительно направления движения гидролокатора.All modern sonars are designed to measure the motion parameters of the detected object, which include the distance to the object, the speed of the object and the angular position of the object relative to the direction of motion of the sonar, which is called the course angle of the object. Heading angle of the object is determined relative to the direction of motion of the sonar.
Известен способ определения курсового угла с помощью гидролокатора, описанный в книге А.С. Колчеданцева «Гидроакустические станции», Л., Судостроение, 1982 г., стр. 54, в котором приведена структурная схема гидролокатора, определяющего курсовой угол объекта. Гидролокатор содержит антенну, генератор, коммутатор, приемное устройство, индикатор. Антенна излучает зондирующий сигнал, принимает отраженный сигнал, автоматически поворачивается на фиксированный угол, снова излучает зондирующий сигнал, и таким образом обнаруживает эхосигнал от объекта. По углу положения объекта относительно движения гидролокатора определяется курсовой угол объекта. Недостатком этого гидролокатора является то, что при широких характеристиках направленности и большом угле поворота имеет место большая величина ошибки измерения курсового угла объекта.A known method for determining the heading angle using sonar, described in the book by A.S. Kolchedantseva “Hydroacoustic stations”, L., Sudostroenie, 1982, p. 54, which shows the structural diagram of a sonar that determines the course angle of the object. The sonar contains an antenna, a generator, a switch, a receiving device, an indicator. The antenna emits a probing signal, receives a reflected signal, automatically rotates a fixed angle, emits a probing signal again, and thus detects an echo from the object. The angle of the position of the object relative to the movement of the sonar determines the course angle of the object. The disadvantage of this sonar is that with wide directivity and a large angle of rotation there is a large error in measuring the heading angle of the object.
Известны способы гидролокации, которые позволяют за один цикл излучения - приема вести наблюдение за объектами, находящимися в секторе 360°. Для этого формируется статический веер характеристик направленности. В этом случае направление на объект определяется не изменением положения антенны, а шириной характеристики направленности статического веера (там же, стр. 63), который выделяет оператор. Этот способ определения курсового угла объекта является наиболее близким аналогом и может быть принят за прототип. Способ, реализованный в гидролокаторе кругового обзора, содержит следующие операции: излучение зондирующего сигнала, прием эхосигнала, обнаружение объекта, измерение дистанции, измерение радиальной скорости объекта, измерение курсового угла объекта по номеру характеристики направленности, определенному оператором.Known methods of sonar, which allow for one cycle of radiation - reception to monitor objects located in the sector 360 °. For this, a static fan of directional characteristics is formed. In this case, the direction to the object is determined not by changing the position of the antenna, but by the width of the directivity characteristics of the static fan (ibid., P. 63), which the operator selects. This method of determining the course angle of the object is the closest analogue and can be taken as a prototype. The method implemented in the circular scan sonar contains the following operations: emitting a sounding signal, receiving an echo signal, detecting an object, measuring a distance, measuring the radial speed of an object, measuring the course angle of an object by the directional characteristic number determined by the operator.
Недостатком данного способа является то, что измерение курсового угла объекта производится оператором по положению объекта, который фиксируется на индикаторе общей обстановки в яркостном виде и при протяженном объекте возникают ошибки в определении точного положения эхосигнала по виду отображения на яркостном индикаторе.The disadvantage of this method is that the measurement of the heading angle of the object is performed by the operator according to the position of the object, which is fixed on the indicator of the general situation in luminance form and with an extended object errors occur in determining the exact position of the echo signal by the type of display on the brightness indicator.
Задачей изобретения является обеспечение автоматического определения курсового угла на объект и уменьшения погрешности измерения.The objective of the invention is to provide automatic determination of the heading angle to the object and reduce the measurement error.
Для решения поставленной задачи в способ, содержащий излучение зондирующего сигнала, прием эхосигнала от объекта статическим веером характеристик направленности, обнаружение эхосигнала, определение номера пространственного канала Ni, в котором обнаружен эхосигнал от объекта, введены новые признаки, а именно: измеряют уровень изотропной помехи после излучения зондирующего сигнала, определяют порог, измеряют времена обнаружения эхосигналов в каждом пространственном канале, в котором эхосигнал превышает выбранный порог, определяют максимальную амплитуду обнаруженного эхосигнала в каждом из этих каналов, сравнивают времена обнаружений этих амплитуд, и при совпадении времен определяют номера двух пространственных каналов, в которых совпадение произошло, и если эти пространственные каналы являются соседними, принимают решение, что принятый эхосигнал от одного объекта, а курсовой угол объекта определяют по формуле , где Δβ0 - ширина характеристики направленности пространственного канала, Ni - номер характеристики направленности, в котором измерена максимальная амплитуда эхосигнала, Ai - значение максимальной амплитуды эхосигнала в канале Ni, Aj - значение максимальной амплитуды в соседнем пространственном канале Nj, где обнаружен эхосигнал в том же временном интервале, и курсовой угол увеличивается, если j<i, или уменьшается, если j>i.To solve the problem in a method containing the emission of a sounding signal, receiving an echo signal from an object with a static fan of directional characteristics, detecting an echo signal, determining the number of the spatial channel N i in which an echo signal is detected from the object, new features are introduced, namely, the level of isotropic interference is measured after radiation of the probe signal, determine the threshold, measure the detection times of echo signals in each spatial channel in which the echo exceeds the selected threshold, determine the maximum amplitude of the detected echo signal in each of these channels, the times of detection of these amplitudes are compared, and when the time coincides, the numbers of the two spatial channels in which the match occurred are determined, and if these spatial channels are adjacent, they decide that the received echo is from one object, and heading angle of the object is determined by the formula where Δβ 0 is the width of the directivity of the spatial channel, N i is the number of the directivity characteristics in which the maximum amplitude of the echo signal is measured, A i is the value of the maximum amplitude of the echo in the channel N i , A j is the value of the maximum amplitude in the adjacent spatial channel N j , where an echo is detected in the same time interval, and the heading angle increases if j <i, or decreases if j> i.
Техническим результатом от использования предлагаемого способа является обеспечение автоматического измерения курсового угла объекта и уменьшение погрешности измерения за счет использования информации о пространственном положении объекта по одному эхосигналу в двух соседних пространственных каналах.The technical result of using the proposed method is to automatically measure the course angle of the object and reduce the measurement error by using information about the spatial position of the object through one echo signal in two adjacent spatial channels.
Существующие методы определения курсового угла обнаруженного объекта работают относительно направления движения гидролокатора. Относительно направления движения располагается приемная антенна, статические характеристики направленности которой ориентированы так, что по направлению движения расположена центральная характеристика направленности, относительно которой определяется курсовой угол обнаруженного объекта. Ширина характеристики направленности и определяет погрешность измерения курсового угла обнаруженного объекта. В зависимости от скорости перемещения объекта его положение может изменяться относительно направления движения гидролокатора и направления его движения. Объект может удаляться или приближаться и тогда его перемещение будет определяться радиальной составляющей скорости, а сам объект будет находиться в одной характеристике направленности. При тангенциальном перемещении объекта его радиальная скорость будет равна 0, и положение объекта будет фиксироваться в разных характеристиках направленности. Если ширина характеристики направленности составляет, например, 8°, то это и будет определять погрешность оценки курсового угла объекта. Как правило, измерение курсового угла производится оператором при наведении визира на обнаруженном на индикаторе эхосигнале от объекта. Поскольку яркостная отметка на индикаторе, из-за протяженности объекта, будет расплывчатая, то и курсовой угол объекта будет определен с ошибкой. Поэтому предлагается использовать для точного измерения курсового угла обнаруженного объекта соотношения между амплитудами эхосигнала, принятыми соседними характеристиками направленности. Поскольку характеристики направленности пересекаются на уровне 0,7 от максимума, то эхосигнал будет всегда обнаруживаться в двух характеристиках направленности с наибольшими амплитудами. Амплитуды эхосигналов будут определяться положением объекта относительно этих характеристик. Если в одной характеристике эхосигнал обнаруживается на максимуме характеристики, то амплитуда эхосигнала будет максимальной, а в соседней характеристике амплитуда эхосигнала будет меньше. Если положение объекта будет находиться на пересечении двух характеристик направленности на уровне 0,7, то амплитуды эхосигналов будут равны Ai=Aj и тогда курсовой угол будет равен . Таким образом, по соотношению амплитуд можно автоматически оценивать курсовой угла обнаруженного объекта внутри характеристики направленности и тем самым повысить точность измерения курсового угла по одной посылке, что оператор никогда выполнить эту операцию не сможет. Для этого необходимо автоматически обнаружить эхосигнала в характеристиках направленности, измерить их амплитуды и по их соотношению рассчитать точное положение объекта внутри выбранной характеристики направленности.Existing methods for determining the heading angle of a detected object work relative to the direction of motion of the sonar. With respect to the direction of movement, a receiving antenna is located, the static directional characteristics of which are oriented so that the central directional characteristic is located in the direction of movement, relative to which the directional angle of the detected object is determined. The width of the directivity characteristic determines the error in measuring the course angle of the detected object. Depending on the speed of the object, its position may vary relative to the direction of motion of the sonar and the direction of its movement. An object can move away or approach and then its movement will be determined by the radial component of the velocity, and the object itself will be in the same directivity characteristic. During tangential movement of an object, its radial velocity will be equal to 0, and the position of the object will be fixed in different directional characteristics. If the width of the directivity is, for example, 8 °, then this will determine the error in estimating the heading angle of the object. As a rule, the heading angle is measured by the operator when the visor is guided by the echo signal from the object detected on the indicator. Since the brightness mark on the indicator, due to the length of the object, will be vague, then the course angle of the object will be determined with an error. Therefore, it is proposed to use for accurate measurement of the heading angle of the detected object the relationship between the amplitudes of the echo signal adopted by adjacent directivity characteristics. Since the directivity characteristics intersect at a level of 0.7 from the maximum, the echo signal will always be detected in two directivity characteristics with the largest amplitudes. The amplitudes of the echo signals will be determined by the position of the object relative to these characteristics. If in one characteristic the echo signal is detected at the maximum of the characteristic, then the amplitude of the echo signal will be maximum, and in the adjacent characteristic the amplitude of the echo signal will be less. If the position of the object is at the intersection of two directivity characteristics at the level of 0.7, then the amplitudes of the echo signals will be equal to A i = A j and then the course angle will be equal . Thus, by the ratio of amplitudes, it is possible to automatically estimate the heading angle of the detected object within the directivity characteristics and thereby increase the accuracy of measuring the heading angle from one premise that the operator will never be able to perform this operation. To do this, it is necessary to automatically detect the echo signal in the directivity characteristics, measure their amplitudes and calculate the exact position of the object within the selected directivity characteristics by their ratio.
Сущность изобретения поясняется фиг. 1, на которой представлена блок-схема, реализующая предлагаемый способ.The invention is illustrated in FIG. 1, which shows a block diagram that implements the proposed method.
Гидролокатор 1 содержит спецпроцессор 2, в состав которого входят последовательно соединенные блок 3 формирования статического веера характеристик направленности, блок 4 измерения помехи и выбора порога, блок 5 обнаружения, блок 6 измерения амплитуд, блок 7 идентификация характеристик направленности, блок 8 расчета курсового угла, блок 9 индикатор.The sonar 1 contains a special processor 2, which includes a series-connected unit 3 for forming a static fan of directivity characteristics, unit 4 for measuring interference and threshold selection, unit 5 for detecting, unit 6 for measuring amplitudes, unit 7 for identifying directional characteristics, unit 8 for calculating the heading angle, unit 9 indicator.
Реализацию способа целесообразно рассмотреть на примере работы устройства (фиг. 1). Гидролокатор 1 излучает зондирующие сигналы, принимает эхосигналы и передает их в спецпроцессор 2. Гидролокатор является известным устройством, которое используется для обнаружения эхосигналов от объектов с использования методов активной гидролокации (А.С. Колчеданцев «Гидроакустические станции», Л., Судостроение, 1982 г., стр. 54). Для качественного решения задач обработки гидроакустической информации в современных корабельных гидроакустических средствах (станциях) используются спецпроцессоры на основе ЦВС, обладающие высокой производительностью, функциональной надежностью и малыми габаритами. С использованием специального алгоритмического и программного обеспечения спецпроцессорами могут решаться все задачи формирования и обработки принимаемых гидроакустических сигналов, в том числе формирования статического веера характеристик направленности, измерения помехи, автоматическое обнаружение эхосигналов, измерения их параметров и автоматическое определения курсового угла обнаруженного объекта (Ю.А. Корякин, С.А. Смирнов, Г.В. Яковлев «Корабельная гидроакустическая техника», СПб, изд. «Наука», 2004 г. Стр. 281).The implementation of the method, it is advisable to consider the example of the device (Fig. 1). Sonar 1 emits sounding signals, receives echo signals and transmits them to special processor 2. Sonar is a known device that is used to detect echo signals from objects using active sonar methods (A. Kolchedantsev “Hydroacoustic stations”, L., Sudostroenie, 1982 ., p. 54). For a high-quality solution to the problems of processing sonar information in modern ship sonar equipment (stations), special processors based on a digital computer system are used, which have high performance, functional reliability and small dimensions. Using special algorithmic and software, special processors can solve all the problems of generating and processing received hydroacoustic signals, including the formation of a static fan of directional characteristics, interference measurements, automatic detection of echo signals, measuring their parameters and automatically determining the course angle of the detected object (Yu.A. Koryakin, S. A. Smirnov, G. V. Yakovlev “Shipborne hydroacoustic equipment”, St. Petersburg, “Nauka” publishing house, 2004, p. 281).
С выхода блока 3 сигнал поступает на блок 4 для измерения помехи и выбора порога и на блок 5 для автоматического обнаружения эхосигналов. В блоке 5 производится автоматическое обнаружение эхосигналов в характеристиках направленности, в блоке 6 - измерение их амплитуды А, номеров пространственных каналов N и времен обнаружения. Поскольку эхосигнал от одного объекта, то время обнаружения эхосигналов в соседних характеристиках направленности будет одинаково. По этим параметрам в блоке 7 производится идентификация по каналам и выбор тех двух соседних каналов, в которых произошло обнаружение в одно и то же время. Измеренные амплитуды и номера каналов передаются в блок 9 расчета курсового угла обнаруженного объекта по формуле . Это значение передается в блок 9 для отображения.From the output of block 3, the signal is sent to block 4 for measuring interference and selecting a threshold and to block 5 for automatic detection of echo signals. In block 5, echo signals are automatically detected in directivity characteristics, in block 6, their amplitude A, spatial channel numbers N, and detection times are measured. Since the echo from one object, the time of detection of echo signals in the adjacent directivity characteristics will be the same. According to these parameters, in block 7, the channels are identified and the two neighboring channels in which the detection occurred at the same time are selected. The measured amplitudes and channel numbers are transmitted to block 9 calculating the heading angle of the detected object according to the formula . This value is transmitted to block 9 for display.
Таким образом, предложенная процедура автоматического измерения амплитуд эхосигналов, обнаруженных в одно и то же время в соседних пространственных каналах, позволяет более точно автоматически определить курсовой угол обнаруженного объекта по одному эхосигналу.Thus, the proposed procedure for the automatic measurement of the amplitudes of echo signals detected at the same time in neighboring spatial channels allows more accurately determining the heading angle of a detected object from a single echo signal.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2015143567A RU2610520C1 (en) | 2015-10-12 | 2015-10-12 | Method of detected object relative bearing automatic determination using sonar |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2015143567A RU2610520C1 (en) | 2015-10-12 | 2015-10-12 | Method of detected object relative bearing automatic determination using sonar |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2610520C1 true RU2610520C1 (en) | 2017-02-13 |
Family
ID=58458499
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2015143567A RU2610520C1 (en) | 2015-10-12 | 2015-10-12 | Method of detected object relative bearing automatic determination using sonar |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2610520C1 (en) |
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2008062156A1 (en) * | 2006-11-24 | 2008-05-29 | Bp Shipping Limited | Ship mounted underwater sonar system |
US8270252B2 (en) * | 2009-10-28 | 2012-09-18 | Agency For Defense Development | Method for estimating target range error and sonar system thereof |
US8593909B2 (en) * | 2008-06-25 | 2013-11-26 | Atlas Elektronik Gmbh | Method and apparatus for passive determination of target parameters |
RU2515419C1 (en) * | 2012-12-25 | 2014-05-10 | Открытое акционерное общество "Концерн "Океанприбор" | Method of measuring change in course angle of probing signal source |
RU2516594C1 (en) * | 2012-10-16 | 2014-05-20 | Открытое акционерное общество "Концерн "Океанприбор" | Method of determining distance estimation error using sonar system |
RU2545068C1 (en) * | 2013-12-11 | 2015-03-27 | Открытое акционерное общество "Концерн "Океанприбор" | Measurement method of changes of heading angle of movement of source of sounding signals |
-
2015
- 2015-10-12 RU RU2015143567A patent/RU2610520C1/en active
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2008062156A1 (en) * | 2006-11-24 | 2008-05-29 | Bp Shipping Limited | Ship mounted underwater sonar system |
US8593909B2 (en) * | 2008-06-25 | 2013-11-26 | Atlas Elektronik Gmbh | Method and apparatus for passive determination of target parameters |
US8270252B2 (en) * | 2009-10-28 | 2012-09-18 | Agency For Defense Development | Method for estimating target range error and sonar system thereof |
RU2516594C1 (en) * | 2012-10-16 | 2014-05-20 | Открытое акционерное общество "Концерн "Океанприбор" | Method of determining distance estimation error using sonar system |
RU2515419C1 (en) * | 2012-12-25 | 2014-05-10 | Открытое акционерное общество "Концерн "Океанприбор" | Method of measuring change in course angle of probing signal source |
RU2545068C1 (en) * | 2013-12-11 | 2015-03-27 | Открытое акционерное общество "Концерн "Океанприбор" | Measurement method of changes of heading angle of movement of source of sounding signals |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
RU2649073C1 (en) | Method for determining coordinates of the underwater object by the hydroacoustic system of underwater navigation with an alignment beacon | |
RU2634787C1 (en) | Method of detecting local object against background of distributed interference | |
JP5767002B2 (en) | Ultrasonic transmission / reception device and fish quantity detection method | |
RU2550576C1 (en) | Method to measure distance to noisy object | |
RU2350983C2 (en) | Method for determination of object submersion depth | |
RU2465618C1 (en) | Automatic classification system of short-range hydrolocator | |
RU75061U1 (en) | ACTIVE HYDROLOCATOR | |
US11016172B2 (en) | Testing system and method for testing the performance of a detector | |
RU2650419C1 (en) | Sonar method of classification of underwater objects in a controlled area | |
RU2602759C1 (en) | Method of object in aqueous medium automatic detection and classification | |
KR101681187B1 (en) | Localization system and method of robot | |
RU2658528C1 (en) | Method of measuring target speed with echo-ranging sonar | |
RU2545068C1 (en) | Measurement method of changes of heading angle of movement of source of sounding signals | |
RU2626295C1 (en) | Automatic detection and classification system of short-range sonar | |
RU2624826C1 (en) | Method of classification of objects adapted to hydroacoustic conditions | |
RU2610520C1 (en) | Method of detected object relative bearing automatic determination using sonar | |
RU117018U1 (en) | NAVIGATING HYDROACOUSTIC STATION | |
RU2612201C1 (en) | Method of determining distance using sonar | |
RU2534731C1 (en) | Automatic classification system for short-range sonar | |
RU2590932C1 (en) | Hydroacoustic method of measuring depth of immersion of fixed object | |
RU2378663C1 (en) | Method of determining horizontal coordinates of stationary underwater source of hydroacoustic navigation signals | |
JP2008304329A (en) | Measuring device | |
RU2625041C1 (en) | Method for measuring object immersion depth | |
RU2593824C1 (en) | Sonar method for detecting underwater objects in controlled water area | |
RU2515419C1 (en) | Method of measuring change in course angle of probing signal source |