Анализ производительности обнаружения целей для одного алгоритма гидрограммы с одним векторным гидрофоном

Анализ производительности обнаружения цели дляАлгоритм гистограммыОдиночный вектор гидрофон

Алгоритм гистограммы одноклеточного гидрофона обладает хорошей надежностью и целевой оценкой азимута. В этой статье анализируется и суммирует характеристики обнаружения цели алгоритма гистограммы, а также алгоритм автономного обнаружения и отслеживания дляподводной акустический датчикНа основании предполагаемого азимута была предложена цель. Компьютерное моделирование и результаты испытаний на Anechoic Tank показывают, что отношение сигнал / шум, необходимое для оконного алгоритма гистограммы для автономного отслеживания, должно быть больше 7 дБ. В этом условии предполагаемая азимутальная ошибка и ширина луча 3 дБ составляют около 8◦и 20◦, соответственно. Результаты исследования SEA показывают, что в хороших гидрологических условиях в глубоком море алгоритм гистограммы может достигать обнаружения и отслеживания целей для поверхностного корабля со скоростью 8,4 кН в диапазоне 13,8 км. Оптимальная предполагаемая азимутальная ошибка может достигать 5◦и ширина луча 3 дБ может достигать 10◦На расстоянии 2 км.

Векторный канал векторного гидрофона имеет частоту независимую дипольную направленность и обладает способностью сопротивляться изотропному помехи шума. Вектор гидрофон может достичь полной пространства без размытия ориентации, что обеспечивает раствор для обнаружения цели на небольшой подводной платформе, оборудованной. с акустическими датчиками.

Преимущество пространства. В последние годы с постоянным улучшениемВектор гидрофона датчикаТехнология, технология обработки векторных сигналов также применяется мощно. По сравнению с обычными гидрофонами звукового давления, векторные гидрофоны предоставляют более полную информацию о звуковом поле. Он может не только измерять скалярное количество звукового поля, но и получить векторные характеристики звукового поля, что значительно расширяет пространство обработки сигналов. Существует множество целевых алгоритмов оценки азимута, основанных на отдельных векторных гидрофонах, но в целом их можно разделить на две категории в соответствии с принципом обнаружения направления: одна - оценка азимута на основе потока звуковой энергии; Другой состоит в том, чтобы рассматривать каждый канал векторного гидрофона, поскольку он представляет собой многоэлементный массив, каждый пьезо элемент расположен приблизительно в той же точке в пространстве, а существующий метод обработки сигнала массива применяется к одному векторному гидрофону с помощью Характеристики шаблона потока массива самого одного векторного гидрофона. Различные алгоритмы нахождения направления целевого направления имеют свои собственные преимущества и недостатки. Среди них алгоритм гистограммы обладает лучшей надежностью и целевой оценкой азимута, чем другие алгоритмы, и обладает способностью подавлять узкополосные и сильные интерференции спектра линии. Это особенно подходит для инженерного применения. В этой статье анализируется и суммирует алгоритм обнаружения направления гистограммы на основе одного векторного гидрофона и предлагает алгоритм автономного обнаружения и отслеживания для подводных мишеней на основе целевого азимута

Рис. 6 представляет собой кривую целевого автономного флага отслеживания с отношением сигнал / шум в соответствии с целевым алгоритмом автоматического обнаружения и отслеживания, предложенного в разделе 1. Флаг отслеживания целевого знакомства содержит, что алгоритм достигает целевого отслеживания, и это означает, что отслеживание цели. не достигается. Из рисунка 6 видно, что, когда отношение сигнал / шум больше 7 дБ, алгоритм гистограммы может достичь автономного отслеживания целей.

2.2 Анализ теста резервуара

Чтобы освоить производительность обнаружения целей одноклеточного алгоритма гистограммы гидрофона, характеристики обнаружения целей одномолетного гидрофона проводили в анехозном пуле.

В проверке проверки UW350 использовался в качестве целевого источника звука во время теста, а глубина была 3 м под водой. Сигнал, используемый в тесте, представляет собой ширину выхода источника сигнала. С белым шумом гауссов 10 В соответственно.

Время передачи сигнала составляет 60 с, а уровень источника звука излучения сигнала рассчитывается с помощью формулы 20 LG (A1/A2), где A1 и A2 являются значением пика к пика вывода настройки источника сигнала. Уровень источника звука сигнала может быть рассчитан в соответствии с расстоянием между векторным гидрофоном и источником звука, чтобы получить отношение сигнал / шум каждого канала векторного гидрофона. В таблице 1 показаны результаты широкополосного среднего отношения сигнал / шум сигнала источника звука, полученного каждым каналом векторного гидрофона, и дает среднее значение отношения сигнал / шум каждого канала в разных источниках звука интенсивности. Можно видеть, что значение пикового пикового выхода источника сигнала составляет 10 мВ, 20 мВ, 25 мВ, 50 мВ, 100 мВ, 1 В и 10 В, широкополосное среднее отношение сигнал / шум Сигнал источника звука, полученный векторным гидрофоном, составляет 13 дБ, 7 дБ, 5 дБ соответственно, 1 дБ, 7 дБ, 27 дБ и 47 дБ. Семь сигналов отношения сигнал / шум обрабатываются отдельно с использованием алгоритма гистограммы. Расчетные результаты оценки азимута изменяются со временем, как показано на рисунке 7. На рисунке также отмечается значение пикового пика выхода сигнала и вектор гидрофон в каждом периоде времени. Соотношение сигнал / шум приемника. Из рисунка 7 видно, что предполагаемый азимут целевой источника звука постепенно стабилизируется по мере увеличения отношения полученного сигнала и шум и в основном совпадает с истинным азимутом. Рисунок 8 и на рисунке 9 соответственно показывают ошибку оценки азимута и ширину азимута-спектра 3 дБ сигналов сигнал / шум, излучаемые семью источниками звука алгоритмом гистограммы. Соотношение увеличивается и постепенно уменьшается. Ошибка поиска направления увеличивается, когда источник звука издает сигнал шума в пиковое пико 10 В по сравнению с 1 В пика до пика. Это связано с источником звука, излучающего сигнал высокого уровня звука.

Акустический бассейн не полностью ослаблен в низкочастотной полосе, и существует сильное отражение интерфейса; Когда отношение сигнал / шум составляет 7 дБ, ошибка поиска направления составляет около 8 °, 3 дБ квадрат

Ширина спектра битов составляет около 23 °; Когда отношение сигнал / шум больше 1 дБ, ошибка обнаружения направления и ширина азимута 3 дБ составляет менее 4◦ и 19◦ соответственно. Рисунок 10-кривая отметки целевого отслеживания, рассчитанная в соответствии с Целевой алгоритм автономного обнаружения и отслеживания с интенсивностью сигнала излучения источника звука, который можно увидеть. Когда отношение сигнал / шум составляет 7 дБ, алгоритм гистограммы может реализовать автономное отслеживание целевого источника звука.

2.3 Анализ морских тестов

Использование данных изПодводный акустический датчикДанные о проверке проверки выявления целей BUOY В августе 2019 года, проведенные в северных водах Южно-Китайского моря. Алгоритм гистограммы гидрофона с одним вектором использовался для анализа эффективности обнаружения морских целей. Глубина испытательной области моря составляет около 1500 м. Во время теста погодные условия хороши, а скорость ветра составляет около уровня 2. Результаты измерения судовой термососочной измерители, передаваемого кораблем, показывают, что профиль скорости звуча Глубина 40 200 м. Внутри находится основной переходный слой скорости звука, а ось голосового тракта находится на глубине около 1000 м. Во время испытательного дня с 12: 33-14: 02 поверхностный корабль длиной 42 м, ширина 6 м и скорость 8,4 кН проходила возле подводного акустического буя при заголовке 301 °. В течение периода поверхностный корабль и подводная акустика. Расстояние буя составляет около 2 км в кратчайшие сроки и 13,8 км в самое дальнее время. Диаграмма ситуации показана на рисунке 11. На рис. Можно видеть, что алгоритм гистограммы может достичь цели поверхностного корабля в течение всего периода времени 12: 33-14: 02.

На рисунке 13 и на рисунке 14 соответственно показаны алгоритм гистограммы для ошибки направления направления поверхности и ширины спектра азимута 3 дБ в зависимости от кривой времени в период времени 12: 33-14: 02. Можно видеть, что ошибка поиска направления - это лучшее, что может достичь в пределах 5 °, а ширина азимут -спектра 3 дБ может достигать около 10 ° вблизи точки расположения закрытия; Кроме того, из -за отклонения подводного положения подводного акустического буя расстояние между поверхностным кораблем и платформой буя относительно близко. Ошибка обнаружения направления в момент времени увеличивается. Рисунок 15 является кривой марки отслеживания цели во времени, рассчитанной с помощью алгоритма целевого автономного обнаружения и отслеживания. Можно видеть, что алгоритм может достичь автономного отслеживания целей на протяжении всего диапазона для поверхностного сосуда со скоростью 8,4 кН на расстоянии 13,8 км.

3 Заключение

Целью требования к инженерным применению одноклеточных гидрофонов на подводных беспилотных платформах, эта статья предлагает метод для автономного обнаружения и отслеживанияПодводной ультразвуковой датчики использует расчеты моделирования, анализы анехозных резервуаров и анализ морских испытаний, чтобы суммировать на основе одной векторной воды. Алгоритм гистограммы слушателя имел стандартную производительность обнаружения. Результаты компьютерного моделирования и анехозных данных тестирования пула показывают, что отношение сигнал / шум, необходимое алгоритму гистограммы для достижения автономного отслеживания, должно быть более 7 дБ, в настоящее время ошибка поиска направления составляет около 8◦, а и 3 дБ ширина спектра азимута составляет около 20◦. Данные о морских тестах показывают, что в хороших гидрологических условиях в глубоком море алгоритм гистограммы может достичь полного обнаружения и отслеживания на расстоянии 13,8 км для поверхностного сосуда со скоростью 8,4 кН, и наилучшая ошибка поиска направления может достичь 5◦. Ширина спектра азимута 3 дБ может достигать около 10 ° вблизи ближней точки положения.