Обработка сигналов шумопеленгаторной гидроакустической станции

Фоновый шум может создаваться окружающим шумом моря или собственным шумом гидролокатора. На основе полученных сигналов оценивается направление прибытия, чтобы сообщить о возможном присутствии цели в определенном направлении (пеленг). После оценки направления соответствующие характеристики цели могут быть извлечены из заданного направления. 3.1. Блок обработки пассивного сонарного сигналаБлок обработки сигнала в пассивной сонарной системе часто разбивается на четыре этапа или функции: обнаружение цели, классификация, локализация и анализ движения. Задача этапа обнаружения - определить наличие интересующих акустических сигналов в фоновом шуме.Когда акустический источник обнаружен, говорят, что сонар поддерживает контакт с источником. Если имеется много одновременных контактов, используется этап классификации, чтобы отличить и идентифицировать тип цели, например, если это надводный корабль или подводная лодка. После идентификации источника интереса задача локализации используется для определения местоположения источника. Наконец, задача анализа движения применяется для получения кинематического состояния цели на поверхности или под водой.Обнаружение целиВ пассивном гидролокаторе сигналы находятся вне контроля гидролокатора и сильно различаются по своим характеристикам. По этой причине спектральный анализ является основным инструментом пассивного обнаружения сонара. Детектор непрерывно выполняет измерение мощности и спектральную оценку входного сигнала. Когда цель присутствует, входная мощность поднимется выше окружающей, и спектр сигнала будет отображать отличительные характеристики, которые обученный оператор может легко распознать. График записи низкочастотного анализа является наиболее распространенной формой отображения, которая используется для отображения времени в зависимости от спектра сигнала, как показано на рисунке 4.Классификация целейКогда пассивная гидролокаторная система развертывается в океанской зоне с интенсивным движением судов, ее дисплеи часто будут загромождены большим количеством контактов. LOFARgram может отображать сотни спектральных линий, связанных с несколькими источниками. В ПЛО существует необходимость классификации контактов для выявления подводной лодки-нарушителя при наличии большого количества надводных судов. Рисунок 4. График записи низкочастотного анализаДля этой цели используются специальные методы, позволяющие получить большую часть информации, которая приводит к классификации морских судов: каждый класс судов имеет свою собственную узкополосную сигнатуру (конкретный образец узкополосной акустической эмиссии). Обученный оператор гидролокатора способен «читать» образцы на узкополосной спектрограмме и классифицировать тип судна.3.2.Локализация целиПассивный гидролокатор оценивает параметры, которые определяют положение обнаруженных и классифицированных целей. Параметры исходного положения - это дальность и азимут. Эти параметры можно оценить по временной задержке, связанной с волновым фронтом принятого акустического сигнала. Однако возможность оценки дальности очень ограничена в пассивном сонаре одиночной группы гидрофонов, особенно когда истинная дальность до цели слишком велика по сравнению с длиной апертуры группы. С другой стороны, оценка пеленга или так называемого направления прибытия (DOA) может выполняться с помощью пассивного сонара. Анализ движения целиСлежение за морскими платформами с использованием только пассивных измерений сонара обычно называется анализом движения цели. Кинематика цели (то есть положение, курс и скорость) – оценка конкретной морской платформы в заданное время с помощью последовательности измерений является основным результатом решения. Эти измерения состоят из целевой частоты и значений пеленга, полученных с помощью задач обнаружения, классификации и локализации. TMA в последнее время выполняется с помощью методов нелинейной фильтрации, таких как фильтр частиц; как правило, эти методы основаны на модели пространства состояний для движения контакта. Базовая модель движения может предполагать прямолинейный курс и постоянную скорость для интересующего контакта.ЗаключениеВ области гидроакустики были проведены исследования, направленные на разработку передовых систем для точного обнаружения и локализации подводных движущихся целей. Одним из основных направлений этих систем является пассивная шумопеленгаторной навигация, которая ищет местоположение кораблей и подводных лодок, слушая излучаемый шум, производимый их гребными винтами, механизмами и динамикой потока. Производительность пассивного гидролокатора сильно зависит от конкретных алгоритмов обработки сигналов массива, используемых на практике. В настоящее время одной из основных задач является точная оценка целевого направления прибытия для подводных условий.Она достигается методами обработки сигналов шумопеленгаторной станции: временной и пространственной выборками и формированием луча, а также фильтрацией и сглаживанием принимаемых сигналов.Список использованной литературыОрлов Е.Ф., Шаронов Г.А. Интерференция звуковых волн в океане. Владивосток: Дальнаука, 1998. - 195 с.Логинов К.В. Гидроакустические поисковые приборы. – М.: Пищевая промышленность, 1971. – 304 с., ил.Л. Росе. Шумы: источники, излучение и ослабление: сборник статей / под ред. А. Бъерне. М.: Мир, 1985.Ольшевский В. М. Статистические методы в гидролокации. — Л.: Судостроение, 1983. — 280 с.Макс Ж. Методы и техника обработки сигналов при физических измерениях. -М.: Мир, 1987.-Т. 2.Рогачев В.И., Петров П.Н., Кравец В.С., Кулаков В.С. Акустоэлектронные устройства обработки гидроакустических сигналов. СПб.: Судостроение, 1993. – 184 с., ил.Колмогоров B.C., Юрченко E.H., Емельянов Е.С. Шумоизлучение корабля как отклик механической системы // Сб. статей , «Проблемы и методы разработки иэксплуатации вооружения и военной техники» Вып. 61. Владивосток: ТОВМИ, 2007.-С. 278-283.Колчеданцев А.С. Гидроакустические станции: Учебник. - Л.: Судо-строение, 1982. – 240 с., ил.Деев В.В., Забродин Ю.М., Пахомов А.П., Тиненко В.А., Титов М.С. Анализ информации оператором-гидроакустиком. Д.: Судостроение.,1985 - 192 с.Акустика океана/под ред. Л. М. Бреховских. — М: Наука, 1982. -247с.Новиков А.К. Статистические измерения и обнаружение сигналов. -СПб.: ЦНИИ им. Крылова, 2006.- 252 с.Смарышев М.Д., Добровольский Ю.Ю. Гидроакустические антенны. Л.: Судостроение, 1984. - 304 с.Левин Б.Р. Теоретические основы статистической радиотехники. М.: Радио и связь, 1989. - 656 с.Островский Д.Б., Подгайский Ю.П. «Определение количества целей при их одновременном обнаружении режимами шумопеленгования гидроакустического комплекса» Гидроакустика, № 16, с. 50-58 (2012)Миддлтон Д. Введение в статистическую теорию связи. М.: Сов.радио, 1961.-Т.2.Свердлин Г.М. Прикладная гидроакустика. Л.: Судостроение, 1976. - 280 с.Габидулин Г.С., Тюрин A.M., Нестеренко В.И. Антенные устройства гидроакустических средств и их элементы. Л.: BMA, - 1992. — Разд.П - 363 с.