СПОСОБ ИДЕНТИФИКАЦИИ МАЛОРАЗМЕРНЫХ ПОДВОДНЫХ ОБЪЕКТОВ ПО ТИПУ МАТЕРИАЛА Российский патент 1998 года по МПК G01S15/74 

Описание патента на изобретение RU2109307C1

Изобретение относится к области гидроакустики, а именно к распознаванию объектов с использованием вторичного излучения акустических волн, и может быть использовано для идентификации малоразмерных подводных объектов по упругим свойствам материала, из которого изготовлен объект.

Известен способ идентификации объектов в водной среде по их акустической жесткости, основанный на излучении импульсных амплитудно-модулированных зондирующих сигналов и измерении фазы несущей частоты и фазы огибающей. Данный способ реализован в устройствах [1,2] и обеспечивает идентификацию объекта только по сравнительной оценке акустической жесткости отражающего объекта относительно среды.

Известен также способ идентификации объектов при использовании широкополосных сигналов, основанный на оценке инвариантных к изменению ракурса объекта резонансных частот амплитудно-частотной характеристики собственной составляющей импульсной характеристики объекта (АЧХс)[3]. Данный способ, принятый в качестве прототипа, позволяет распознавать объекты, но обеспечивает недостаточную надежность идентификации объектов по типу материала.

Задачей изобретения является повышение надежности идентификации малоразмерных подводных объектов по типу материала путем повышения точности измерения упругих свойств материала объекта.

Решение задачи достигается тем, что по способу идентификации малоразмерных подводных объектов по типу материала, основанному на облучении объекта широкополосным гидроакустическим сигналом, приеме отраженных от объекта сигналов и оценке по ним инвариантных к ракурсу облучения резонансных частот АЧХс, дополнительно измеряют значения первых разностей резонансных частот, а упругие свойства материала объекта (коэффициента Пуассона μ и модуль Юнга E) определяют из соотношений

где
- оценки параметров экспоненциальной функции f=exp (a+bh), аппроксимирующей точечные оценки разностных резонансных частот, h - порядковый номер разностей резонансной частоты в ряду;
α,β и γ - коэффициенты пропорциональности, определяемые по эмпирическим данным.

Возможность повышения точности измерения упругих свойств материала объекта обусловлена использованием эмпирически установленной и ранее не известной зависимости резонансных свойств объекта, а именно измеренных первых разностей резонансных частот АЧХс объекта, и упругих свойств материала объекта.

На фиг. 1 приведена схема устройства, которое реализует заявляемый способ; на фиг. 2 приведены результаты экспериментов, свидетельствующие о взаимосвязи разностных резонансных частот и упругих свойств материала.

Способ осуществляют следующим образом.

Облучают объект широкополосным гидроакустическим сигналом с разных ракурсов. На каждом ракурсе принимают отраженные сигналы от объекта и измеряют резонансные частоты АЧХс. Выделяют резонансные частоты АЧХс, инвариантные к ракурсу облучения объекта. Затем измеряют первые разности резонансных частот и полученным значением присваивают порядковый номер в ряду от 1 до n. Аппроксимируют значения разностных резонансных частот экспоненциальной функцией f=exp (a+bn) и по оценкам параметров экспоненциальной функции определяют упругие свойства материала объекта (коэффициент Пуассона μ и модуль Юнга E) из соотношений (1). Коэффициенты пропорциональности α,β и γ получают на этапе обучения (экспериментального анализа объектов с известными упругими свойствами материалов).

Способ может быть осуществлен с помощью устройства, структурная электрическая схема которого представлена на фиг. 1.

Гидролокатор содержит последовательно соединенные синхронизатор 1, генератор 2 широкополосных сигналов, коммутатор 3 прием-излучение и приемоизлучающую акустическую антенну 4 и блок 5 обработки сигналов, раздельные входы которого подключены к выходу генератора 2 широкополосных сигналов, второму выходу коммутатора 3 прием-излучение и второму выходу синхронизатора 1.

Блоки 1-4 широко известны (см., например, [4]).

Блок 5 обработки сигналов обеспечивает аналого-цифровые преобразование сигналов и выполнение описанных выше действий над ними. Он может быть реализован на базе ПЭВМ IBM PC/AT-286.

Проводились исследования объектов цилиндрической формы, изготовленных из стали, латуни и текстолита. Эксперименты проводились в условиях гидроакустического бассейна. Объекты облучались широкополосным сигналом с равномерным спектром с шириной полосы 2,5 октавы, согласованной с физическими характеристиками объектов (размером и материалом). Шаг изменения ракурса 30o в интервале от 0 до 90o (по четыре ракурса для каждого объекта).

На фиг. 2 на плоскости a, b приведены результаты оценок параметров экспоненциальной функции, аппроксимирующей точечные оценки измеренных разностных резонансных частот для выбранных объектов. Объекты на плоскости a, b размещаются в непересекающихся областях и группируются по типу материала, из которого изготовлен объект, что позволяет идентифицировать объекты по этому признаку.

Оценки параметров a и b для объектов, изготовленных из различных материалов, приведены в таблице.

Представленные на фиг. 2 экспериментальные данные позволяют получить значения коэффициентов пропорциональности α,β и γ путем решения системы уравнений (1). По имеемым экспериментальным данным .

Источники информации.

1. Патент SU N 1827654, кл. G 01 S 15/00, 1993.

2. Патент RU N 2006876, кл. G 01 S 15/00, 1994.

3. Костылев А.А. Идентификация радиолокационных целей при использовании сверхширокополосных сигналов: методы и приложения. Зарубежная радиоэлектроника N4, 1984, с.94-96 (прототип).

4. Справочник по гидроакустике/А.П. Евтютов, А.Е. Колесников и др. Л.: Судостроение, 1988, с.18-26.

Похожие патенты RU2109307C1

название год авторы номер документа
СПОСОБ ВЫСОКОНАПРАВЛЕННОГО ИЗЛУЧЕНИЯ И ПРИЕМА ШИРОКОПОЛОСНЫХ ГИДРОАКУСТИЧЕСКИХ СИГНАЛОВ 2003
  • Бахарев С.А.
RU2247409C1
УСТРОЙСТВО ОПЕРАТИВНОГО ОСВЕЩЕНИЯ ПОДВОДНОЙ ОБСТАНОВКИ В АКВАТОРИЯХ МИРОВОГО ОКЕАНА 2012
RU2522168C2
СПОСОБ СНИЖЕНИЯ ИНТЕНСИВНОСТИ ГИДРОАКУСТИЧЕСКИХ ПОЛЕЙ ПЛАВСРЕДСТВА 2001
  • Аббясов Зинюр
  • Власов Ю.Н.
  • Маслов В.К.
  • Сильвестров С.В.
  • Толстоухов А.Д.
  • Цыганков С.Г.
RU2195690C2
СПОСОБ ПОИСКА НЕМАРКИРОВАННЫХ (БРАКОНЬЕРСКИХ) ОРУДИЙ ЛОВА, НАХОДЯЩИХСЯ НА ГРУНТЕ И В ПРИДОННОМ СЛОЕ ОСАДКОВ 2003
  • Бахарев С.А.
RU2249233C1
Способ гидролокационного обнаружения высокоскоростного малоразмерного объекта 2020
  • Баранец Алексей Валерьевич
  • Казутина Мария Евгеньевна
  • Охрименко Сергей Николаевич
  • Рубанов Игорь Лазаревич
RU2740158C1
РАДИОГИДРОАКУСТИЧЕСКАЯ СИСТЕМА МОБИЛЬНОГО ПОИСКА МЕСТОРОЖДЕНИЙ УГЛЕВОДОРОДОВ И ДОННЫХ ОБЪЕКТОВ, ОБНАРУЖЕНИЯ ПРИЗНАКОВ ЗАРОЖДЕНИЯ ОПАСНЫХ МОРСКИХ ЯВЛЕНИЙ НА МОРСКОМ ШЕЛЬФЕ 2015
  • Мироненко Михаил Владимирович
  • Малашенко Анатолий Емельянович
  • Карачун Леонард Эвальдович
  • Василенко Анна Михайловна
  • Шевченко Александр Петрович
RU2601769C2
СПОСОБ ПЕРЕДАЧИ ИНФОРМАЦИОННЫХ ВОЛН ИЗ МОРСКОЙ СРЕДЫ В АТМОСФЕРУ И ОБРАТНО 2015
  • Мироненко Михаил Владимирович
  • Василенко Анна Михайловна
  • Пятакович Валерий Александрович
RU2593625C2
СПОСОБ ПАРАМЕТРИЧЕСКОГО ПРИЕМА ВОЛН РАЗЛИЧНОЙ ФИЗИЧЕСКОЙ ПРИРОДЫ В МОРСКОЙ СРЕДЕ 2011
  • Мироненко Михаил Владимирович
  • Малашенко Анатолий Емельянович
  • Карачун Леонард Эвальдович
  • Корытко Андрей Семенович
RU2474794C1
Способ формирования кардиоидной характеристики направленности широкополосного гидроакустического приёмного канала для необитаемого подводного аппарата 2015
  • Антонов Вячеслав Николаевич
  • Костромитинов Валерий Геннадьевич
  • Ракитин Анатолий Николаевич
RU2617795C1
ЦИФРОВОЙ ФАЗОМЕТР С СИНХРОННОЙ ДИСКРЕТИЗАЦИЕЙ ВХОДНЫХ СИГНАЛОВ 1995
  • Подольский В.В.
RU2112247C1

Иллюстрации к изобретению RU 2 109 307 C1

Реферат патента 1998 года СПОСОБ ИДЕНТИФИКАЦИИ МАЛОРАЗМЕРНЫХ ПОДВОДНЫХ ОБЪЕКТОВ ПО ТИПУ МАТЕРИАЛА

Изобретение относится к области гидроакустики и может быть использовано для идентификации малоразиерных подводных объектов по упругим свойствам материала. Сущность способа состоит в том, что измеряют инвариантные к ракурсу облучения резонансные частоты амплитудно-частотной характеристики собственной составляющей импульсной характеристики объекта и дополнительно измеряют значения первых разностей этих характеристик, связанных с упругими свойствами материала объекта, а именно коэффициентом Пуанссона и модулем Юнга. 1 табл., 2 ил.

Формула изобретения RU 2 109 307 C1

Способ идентификации малоразмерных подводных объектов по типу материала, основанный на облучении объекта широкополосным гидроакустическим сигналом, приеме отраженных от объекта сигналов и оценке по ним инвариантных к ракурсу облучения резонансных частот амплитудно-частотной характеристики собственной составляющей импульсной характеристики объекта (АЧХс), отличающийся тем, что дополнительно измеряют значения первых разностей резонансных частот АЧХс, а коэффициент Пуансона μ и модуль Юнга Е материала объекта определяют из соотношений

где оценки параметров экспоненциальной функции F=exp(a+bn), аппроксимирующей точечные оценки разностных резонансных частот;
n - порядковый номер разностной резонансной частоты в ряду;
α, β и γ - коэффициенты пропорциональности, определяемые по эмпирическим данным.

Документы, цитированные в отчете о поиске Патент 1998 года RU2109307C1

Костылев А.А
Идентификация радиолокационных целей при использовании сверхширокополосных сигналов, методы и приложения
Зарубежная радиоэлектроника, N4.-М., 1984, с.94-96.

RU 2 109 307 C1

Авторы

Соколов А.Г.

Попов В.П.

Мартыненко М.А.

Дегтярев Г.М.

Игнашов В.А.

Павловский Ю.Н.

Леонов Н.В.

Даты

1998-04-20Публикация

1996-11-21Подача