Способ определения траектории маневрирования носителя источника зондирующих сигналов для его классификации Российский патент 2024 года по МПК G01S15/58 G01S3/80 

Изобретение относится к области гидроакустики и может быть использовано для построения систем классификации носителей источников гидролокационных сигналов в современных гидроакустических комплексах.

Зондирующие сигналы (ЗС), излучаемые гидролокаторами, размещенными на различных носителях, в том числе и подвижных, могут быть обнаружены на больших дистанциях с использованием известных систем обнаружения гидролокационных сигналов [Корякин Ю.А., Смирнов С.А., Яковлев Г.В. «Корабельная гидроакустическая техника». СПб. Наука. - 2004. С. 89-92]. При обнаружении этих сигналов возникает задача измерения их параметров, а также задача классификации носителя источника ЗС.

Дистанция распространения зондирующего сигнала существенно превышает дистанцию обнаружения отраженного сигнала, именно поэтому имеет смысл определять траекторию маневрирования носителя источника ЗС для последующей его классификации.

Известен способ измерения изменения курсового угла движения источника зондирующих сигналов [Воробьев А.В., Никулин М.Н., Тимошенков В.Г. Патент РФ №2515419 от 10.05.2014. Способ измерения изменения курсового угла движения источника зондирующих сигналов. МПК G01S 3/80], содержащий последовательный прием ЗС, в котором производят спектральный анализ первого, второго и n-ого сигналов, определяют порог обнаружения, измеряют амплитуду спектральных отсчетов превысивших порог, определяют и запоминают амплитуды спектральных отсчетов, имеющих максимальную амплитуду, а изменение курсового угла движения источника определяют через соотношения разности измеренных последовательных частот.

Недостатком этого способа является то, что он использует обработку длительных зондирующих сигналов, что имеет ограниченное место в практике работы гидролокационных акустических средств. В большинстве случаев используются гидролокаторы, которые излучают ЗС короткой длительности, у которых спектр широкий, что не позволит выделить спектральные отсчеты для измерения их разности.

Наиболее близким по количеству общих признаков и технической сущности к предлагаемому изобретению является способ измерения изменения курсового угла движения источника зондирующих сигналов [Тимошенков В.Г. Патент РФ №2545068 от 27.03.2015. Способ измерения изменения курсового угла движения источника зондирущих сигналов. МПК G01S 3/80], в котором последовательно принимают ЗС перемещающегося источника, определяют момент времени прихода первого ЗС, последовательно измеряют моменты времени t_i приема еще n зондирующих сигналов, где n не менее 3-х, определяют временной интервал T_k между моментами прихода каждых двух следующих друг за другом зондирующих сигналов T_k=t_i+1-t_i, определяют разность измеренных временных интервалов ΔT_m=T_k+1-T_k, где m номер измерения разности последовательных временных интервалов, a T_k+1=t_i+2-t_i+1, определяют знак изменения разности временных интервалов (ΔT_m+1-ΔT_m), если знак изменения разности отрицательный, то считают, что источник сигналов приближается, запоминают первую разность временных интервалов, определяют косинус изменения курсового угла Q_m движения источника ЗС, как отношение каждой последующей разности к каждой предыдущей разности временных интервалов cos Q_m=ΔT_m+1/ΔT_m, определяют величину изменения курсового угла движения источника ЗС как величину, обратную косинусу измеренного отношения, если измеренная величина разности интервалов положительная, то источник ЗС удаляется и косинус изменения курсового угла Q_m движения источника вычисляется как отношение каждой предыдущей разности к каждой последующей разности cos Q_m=ΔT_m+1/ΔT_m+1.

Недостатком рассматриваемого способа является то, что он дает представление о том, приближается или удаляется источник зондирующих сигналов, но не определяет характер движения носителя источника ЗС.

Задача изобретения заключается в выявлении характера маневрирования носителя источника зондирующих сигналов.

Технический результат заключается в определении траектории маневрирования носителя источника зондирующих сигналов и последующей его классификации.

Технический результат достигается тем, что в способ, содержащий последовательный прием ЗС источника, на первом цикле приема ЗС от начала до конца облучения носителя приемника определение момента времени прихода первого ЗС, определение моментов времени прихода не менее 3-х последовательных ЗС, определение временного интервала между моментами прихода каждых двух следующих друг за другом ЗС, определение разности измеренных временных интервалов, если разность временных интервалов последующих ЗС меньше разности временных интервалов предыдущих ЗС, считают, что носитель источника ЗС приближается, введены новые дополнительные признаки, а именно: определяют продолжительность первого цикла приема ЗС, на втором и последующих циклах приема ЗС определяют, является ли носитель источника сигналов приближающимся, определяют продолжительности циклов приема ЗС и временные интервалы между окончанием предыдущего цикла и началом следующего, сравнивают между собой продолжительности циклов приема ЗС и временные интервалы между циклами приема и если носитель источника на циклах приема ЗС определяется как приближающийся к носителю приемника, продолжительность цикла приема ЗС и временной интервал между циклами с увеличением номера цикла увеличиваются, считают, что данный носитель источника ЗС осуществляет поиск цели на циркуляции с увеличивающимся диаметром и является торпедой.

Поясним достижение технического результата.

Как правило, работа гидролокатора, установленного на быстро перемещающемся носителе, являющимся источником ЗС, имеет своей целью обзор пространства и обнаружение какого-либо объекта по наличию от него эхосигнала. Дальность распространения зондирующего сигнала гидролокатора существенно больше дальности обнаружения эхосигнала от обнаруживаемого объекта. Поэтому зондирующий сигнал обнаруживается приемным устройством системы обнаружения гидролокационных сигналов практически всегда при первых же сигналах излучения, вероятность пропуска такого сигнала прямого распространения чрезвычайно мала, а амплитуда принимаемых сигналов большая. Выбор порога на основании анализа помех на входе приемного устройства не имеет смысла, поскольку уровни приходящих сигналов существенно превосходят помеху.

Быстро перемещающимся носителем с гидролокатором, являющимся источником ЗС, может быть торпеда, управляемая системой самонаведения (ССН) и осуществляющая, на циркуляции с увеличивающимся диаметром, поиск цели (корабля) [Корж И.Г. Современные проблемы противоторпедной защиты // Морской сборник. - 2004. - №. 2, - С. 33-37]. Предложенный способ позволяет определить траекторию маневрирования носителя источника ЗС и сделать вывод о том, что носитель источника - торпеда.

Поскольку дальность обнаружения зондирующего сигнала приемником существенно больше дальности обнаружения эхосигнала гидролокатором поиска, то имеется возможность принять соответствующие меры для обеспечения безопасности носителя приемника ЗС.

Сущность изобретения поясняется фиг. 1 и фиг. 2, на которых приведены графические пояснения предлагаемого способа.

На фиг. 1 приведена траектория маневрирования носителя источника ЗС (торпеды) на циркуляции с увеличивающимся диаметром - по архимедовой спирали [Выгодский М.Я. Справочник по высшей математике. М. Наука. - 1976. - С. 113-114. - С. 777-780]. При движении торпеды по спирали ее курс определяется касательной в каждой точке спирали. На этой фигуре показаны положения носителя приемника ЗС (ПЛ) Л₁(t₁), Л₂(t₁), Л₃(t₁), следующего курсом К_Л, и носителя источника (циркулирующей торпеды) Тп₁(t₁), Тп₂(t₁), Тп₃(t₁) на первом, втором и третьем циклах приема ЗС, когда курсы торпеды К_Тп1(t₁), К_Тп2(t₁), К_Тп3(t₁) непосредственно направлены на носитель приемника ЗС, т.е. курсовые углы торпеды (между курсом торпеды и направлением на ПЛ) равны 0. Облучение же носителя приемника ЗС происходит и до, и после занятия торпедой указанных положений.

На фиг. 2 показан увеличенный фрагмент первого цикла приема ЗС (фиг. 1) от начала до конца облучения носителя приемника, поясняющий определение его продолжительности. Возможности системы самонаведения торпеды по обнаружению и захвату цели характеризуются, главным образом, дальностью действия и шириной сектора обзора Θ_С в горизонтальной плоскости. Сектор обзора Θ_С ССН узкий и составляет десятки градусов, его ось совпадает с продольной осью, т.е. с курсом К_Тп торпеды [Забнев А.Ф. Торпедное оружие // М.: Воениздат.- 1984. - С. 27-37].

Предложенный способ осуществляется следующим образом.

На первом цикле приема ЗС:

- определяют момент времени t₀ приема первого ЗС (начало облучения) - носитель источника ЗС и носитель приемника занимают соответственно положения Тп₁(t₀) и JI₁(t₀) (фиг. 2), курс торпеды К_Тп1(t₀), ее курсовой угол (левого борта) равен 0,5 Θ_С, определяют моменты времени прихода не менее 3-х последовательных ЗС, временные интервалы между моментами прихода каждых двух следующих друг за другом ЗС, определяют разность измеренных временных интервалов и если разность временных интервалов последующих ЗС меньше разности временных интервалов предыдущих ЗС, считают, что носитель источника ЗС приближается к носителю приемника;

- в момент времени t₁ носитель источника ЗС и носитель приемника занимают соответственно положения Тп₁(t₁) и JI₁(t₁), курс торпеды К_Тп1(t₁), ее курсовой угол равен 0 (фиг. 1, фиг. 2);

- определяют момент времени t₂ приема последнего ЗС (конец облучения) - носитель источника ЗС и носитель приемника занимают соответственно положения Тп₁(t₂) и JI₁(t₂) (фиг. 2), курс торпеды К_Тп1(t₂), ее курсовой угол (правого борта) равен 0,5 Θ_С.

Таким образом, продолжительность первого цикла приема ЗС будет определяться временем движения торпеды по дуге спирали от точки Тп₁(t₀) до точки Тп₁(t₂) (фиг.2).

На втором и последующих циклах приема ЗС:

- убеждаются в том, что носитель источника сигналов является приближающимся, для чего определяют моменты времени прихода не менее 3-х последовательных ЗС, временные интервалы между моментами прихода каждых двух следующих друг за другом ЗС, определяют разность измеренных временных интервалов и если разность временных интервалов последующих ЗС меньше разности временных интервалов предыдущих ЗС, считают, что носитель источника ЗС приближается к носителю приемника;

- в этом случае определяют продолжительности циклов приема ЗС и временные интервалы между окончанием предыдущего цикла и началом следующего;

- сопоставляют продолжительности циклов приема ЗС и временные интервалы между циклами;

- принимают решение о виде траектории маневрирования носителя источника ЗС и его классе.

Поскольку радиус кривизны спирали с увеличением номера цикла приема ЗС увеличивается, что приводит к увеличению длин соответствующих дуг спирали, то при постоянстве линейной скорости торпеды будет соответственно увеличиваться и продолжительность цикла приема ЗС. По этой же причине будут увеличиваться и временные интервалы между циклами приема ЗС. На основании этого и при условии, что носитель источника ЗС является приближающимся, можно классифицировать его как торпеду.

Реализация заявляемого способа осуществляется известными устройствами, реализованными в системах ОГС. Сигналы, преобразованные в цифровой вид, обрабатываются специальными цифровыми процессорами на основе разработанных алгоритмов [Корякин Ю.А., Смирнов С.А., Яковлев Г.В. «Корабельная гидроакустическая техника» СПб. Наука. - 2004. - С.164-176, С.278-295].

Таким образом, убедившись в том, что носитель источника ЗС на циклах приема ЗС является приближающимся, сопоставив продолжительности циклов приема и временные интервалы между ними, можно определить траекторию маневрирования носителя источника ЗС и классифицировать его как торпеду, что позволяет считать заявленный технический результат достигнутым.

Изобретение относится к области гидроакустики и может быть использовано для построения систем классификации носителей источников гидролокационных сигналов в современных гидроакустических комплексах. Техническим результатом является определение траектории маневрирования носителя источника зондирующих сигналов (ЗС) и последующая его классификация. В заявленном способе осуществляют последовательный прием ЗС источника, на первом цикле приема ЗС от начала до конца облучения носителя приемника определяют момент времени прихода первого ЗС, определяют моменты времени прихода не менее 3-х последовательных ЗС, временные интервалы между моментами прихода каждых двух следующих друг за другом ЗС и разность между ними. Если разность временных интервалов последующих ЗС меньше разности временных интервалов предыдущих ЗС, считают, что носитель источника ЗС приближается. Определяют продолжительность первого цикла приема ЗС, на втором и последующих циклах приема ЗС определяют, является ли носитель источника сигналов приближающимся. Сравнивают между собой продолжительности циклов приема ЗС и временные интервалы между циклами приема. И если носитель источника определяется как приближающийся к носителю приемника, продолжительность цикла приема ЗС и временной интервал между циклами с увеличением номера цикла увеличиваются, считают, что данный носитель источника ЗС осуществляет поиск цели на циркуляции с увеличивающимся диаметром и является торпедой. 2 ил.

Способ классификации носителя источника зондирующих гидролокационных сигналов по его траектории маневрирования, содержащий последовательный прием зондирующих сигналов (ЗС) источника, на первом цикле приема ЗС от начала до конца облучения носителя приемника определение момента времени прихода первого ЗС, определение моментов времени прихода не менее 3-х последовательных ЗС, определение временного интервала между моментами прихода каждых двух следующих друг за другом ЗС, определение разности измеренных временных интервалов, если разность временных интервалов последующих ЗС меньше разности временных интервалов предыдущих ЗС, считают, что носитель источника ЗС приближается, отличающийся тем, что определяют продолжительность первого цикла приема ЗС, на втором и последующих циклах приема ЗС определяют, является ли носитель источника сигналов приближающимся, определяют продолжительности циклов приема ЗС и временные интервалы между окончанием предыдущего цикла и началом следующего, сравнивают между собой продолжительности циклов приема ЗС и временные интервалы между циклами, и если носитель источника на циклах приема ЗС определяется как приближающийся к носителю приемника, продолжительность цикла приема ЗС и временной интервал между циклами с увеличением номера цикла увеличиваются, считают, что данный носитель источника ЗС осуществляет поиск цели на циркуляции с увеличивающимся диаметром и является торпедой.