Способ классификации носителя источника зондирующих гидролокационных сигналов по его траектории маневрирования Российский патент 2024 года по МПК 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 [Тимошенков ВГ; ОАО «Концерн «Океанприбор». Способ измерения изменения курсовго угла движения источника зондирующих сигналов. Патент №2545068 РФ, МПК G01S 3/80. №2013155102/28; Заявл. 11.12.2013; Опубл. 27.03.2015, Бюл. №9], в котором последовательно принимают ЗС перемещающегося источника, определяют момент времени прихода первого ЗС, определяют моменты времени прихода не менее 3-х последовательных ЗС, определяют временной интервал между моментами прихода каждых двух следующих друг за другом ЗС, определяют разности измеренных временных интервалов, если разность временных интервалов последующих ЗС меньше разности временных интервалов предыдущих ЗС, считают, что источник сигналов приближается.

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.

Наиболее близким по количеству общих признаков и технической сущности к предлагаемому изобретению является способ определения траектории маневрирования носителя источника зондирующих сигналов для его классификации [Макарчук ЮИ; АО «Концерн «Океанприбор». Способ определения траектории маневрирования носителя источника зондирующих сигналов для его классификации. Патент №2815275 РФ, МПК G01S 3/80. №2023112563, Заявл. 15.05.2023; Опубл. 13.03.2024, Бюл. №8], 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. Для определения траектории движения носителя источника ЗС 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.

Недостатком этого способа является то, что он будет работать при количестве циклов приема ЗС не менее трех для получения хотя бы двух сравниваемых временных интервалов между циклами, что увеличивает время классификации торпеды.

Задача изобретения заключается в сокращении времени выявления характера маневрирования носителя источника зондирующих сигналов и классификации носителя источника ЗС как торпеды.

Для решения поставленной задачи 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, определение продолжительности первого цикла приема ЗС, введены новые дополнительные признаки, а именно: на втором цикле приема ЗС определяют, является ли носитель источника сигналов приближающимся, определяют продолжительность второго цикла приема ЗС и временной интервалы между окончанием первого цикла приема ЗС и началом второго цикла приема ЗС, сравнивают между собой: продолжительности циклов приема ЗС, временной интервал между циклами приема и продолжительность второго цикла приема ЗС и, если носитель источника на циклах приема ЗС определяется как приближающийся к носителю приемника, продолжительность второго цикла приема ЗС больше продолжительности первого цикла и временной интервал между циклами больше продолжительности второго цикла приема ЗС, считают, что данный носитель источника ЗС осуществляет поиск цели на циркуляции с увеличивающимся диаметром и является торпедой.

Технический результат заключается в сокращении времени определения траектории маневрирования носителя источника зондирующих сигналов и последующей его классификации.

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 противолодочной 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, 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) и Л₂(t₁), следующего курсом К_л, и носителя источника (циркулирующей торпеды) T₁(t₁) и T₂(t₁) на первом и втором циклах приема ЗС, когда курсы торпеды К_T1(t₁) и К_T2(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_C в горизонтальной плоскости. Сектор обзора Θ_C ССН узкий и составляет десятки градусов, его ось совпадает с продольной осью, т.е. с курсом К_T 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 Т₁(t₀) и Л₁(t₀) (фиг. 1, фиг. 2), курс торпеды К_T1(t₀), ее курсовой угол (левого борта) равен 0,5 Θ_C (фиг. 2), 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 Т₁(t₁) и Л₁(t₁), курс торпеды К_T1(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 Т₁(t₂) и Л₁(t₂) (фиг. 1, фиг. 2), курс торпеды К_T1(t₂), ее курсовой угол (правого борта) равен 0,5 Θ_C (фиг. 2).

Таким образом, продолжительность первого цикла приема ЗС будет определяться временем движения торпеды по дуге спирали от точки Т₁(t₀) до точки Т₁(t₂) (фиг. 1, фиг. 2).

На втором цикле приема ЗС:

- убеждаются в том, что носитель источника сигналов является приближающимся, для чего выполняют такие же действия, как и на первом цикле приема ЗС;

- в этом случае определяют продолжительность второго цикла приема ЗС и временной интервал между окончанием первого цикла и началом второго;

- сравнивают между собой: продолжительности первого и второго циклов приема ЗС, временной интервал между циклами приема и продолжительность второго цикла приема ЗС;

- 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. Временной интервал между циклами приема ЗС значительно больше продолжительности цикла приема ЗС, так как длина дуги Т₁(t₂)Т₂(t₀) значительно больше длины дуги Т₂(t₀)T₂(t₂) (фиг. 1).

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. [Корякин Ю.А., Смирнов С.А., Яковлев Г.В. Корабельная гидроакустическая техника. - СПб.: Наука. - 2004. - С. 164-176, 278-295].

Таким образом, убедившись в том, что носитель источника ЗС на циклах приема ЗС является приближающимся, сравнив продолжительности первого и второго циклов приема, временной интервал между циклами и продолжительность второго цикла приема, можно определить траекторию маневрирования носителя источника ЗС и классифицировать его как торпеду, что позволяет считать заявленный технический результат достигнутым.

Использование: изобретение относится к области гидроакустики и может быть использовано для построения систем классификации носителей источников гидролокационных сигналов в современных гидроакустических комплексах. Технический результат: сокращение времени определения траектории маневрирования носителя источника зондирующих сигналов (ЗС) и последующей его классификации. Сущность: в способе, содержащем 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 трех последовательных ЗС, временной интервал между моментами прихода каждых двух следующих друг за другом ЗС, разность измеренных временных интервалов, 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 цикле приема ЗС определяют, является ли носитель источника сигналов приближающимся, определяют продолжительность второго цикла приема ЗС и временной интервал между окончанием первого цикла и началом второго, сравнивают между собой продолжительности циклов приема ЗС, временной интервал между циклами приема и продолжительность второго цикла приема ЗС и, если носитель источника на циклах приема ЗС определяется как приближающийся к носителю приемника, продолжительность второго цикла приема ЗС больше продолжительности первого и временной интервал между циклами больше продолжительности второго цикла приема ЗС, 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 трех 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, определение продолжительности первого цикла приема ЗС, отличающийся тем, что на втором цикле приема ЗС определяют, является ли носитель источника сигналов приближающимся, определяют продолжительность второго цикла приема ЗС и временной интервал между окончанием первого цикла и началом второго, сравнивают между собой продолжительности циклов приема ЗС, временной интервал между циклами приема и продолжительность второго цикла приема ЗС и, если носитель источника на циклах приема ЗС определяется как приближающийся к носителю приемника, продолжительность второго цикла приема ЗС больше продолжительности первого и временной интервал между циклами больше продолжительности второго цикла приема ЗС, считают, что данный носитель источника ЗС осуществляет поиск цели на циркуляции с увеличивающимся диаметром и является торпедой.