Спосіб пасивної звуколокації нестаціонарного джерела звуку

Винахід відноситься до галузі вимірювальної техніки, а точніше до способів пасивної локації джерел просторових нестаціонарних звукових сигналів, в яких координати джерела сигналу встановлюють, як точку перетину пеленгів або геометричних місць точок можливого знаходження джерела сигналу, кожний з яких визначається для пари просторово рознесених точок прийому по відомих швидкості розповсюдження звуку, координатах цих точок прийому сигналу та різниці часів розповсюдження сигналу від джерела до цих точок прийому сигналу. Характерною особливістю даного винаходу є багатопроменевий характер розповсюдження сигналу звук у від джерела, який є типовим для широкого класу реальних джерел звуку розташованих в оточенні різних просторових тіл. При цьому сигнали від джерела звуку відбиті від оточуючи х його тіл поширюються по багатопроменевих шляха х розповсюдження звуку до точок його прийому. Відомий спосіб пасивної звуколокації нестаціонарного джерела звуку, згідно якого визначають наявність сигналу від джерела звуку у точках прийому по перевищенню рівнем сигналу, що приймається, відомої заданої величини, сигнал приймають та реєструють у парі просторово рознесених точок з відомими координатами, визначають рівні сигналу від джерела звуку в залежності від просторового кута їх приходу, визначають співвідношення рівнів сигналу звуку з багатопроменевих шляхів його розповсюдження до рівня сигналу з прямого напрямку від джерела звуку до точок його прийому і по цих визначених співвідношеннях судять про просторове розташування джерела звуку якісно, тобто ближче чи далі від точок його прийому [Патент США №6243322 В1, МПК G01S3/80 від 05.06.2001p.]. Однак, в цьому способі пасивної звуколокації нестаціонарного джерела звуку неможливе точне кількісне визначення координат джерела звуку. Крім того, у багатьох випадках реального просторового розташування джерела звуку, рівень прямого сигналу від джерела звуку може бути менше за рівні сигналів його багатопроменевого розповсюдження, наприклад, при великих апертурі та коефіцієнті відбиття від просторового тіла, що формує один з шляхів багатопроменевого розповсюдження звуку до точок його прийому, або при наявності на шляху прямого розповсюдження звуку тіл з частковим поглинанням звуку, наприклад, кущів, що робить непридатним використання даного способу. Найбільш близьким до винаходу є спосіб пасивної звуколокації нестаціонарного джерела звуку, згідно якого визначають наявність сигналу від джерела звуку у точках прийому по перевищенню рівнем сигналу, що приймається, відомої заданої величини, сигнал приймають та реєструють у парах просторово рознесених точок з відомими координатами, кількість пар точок прийому сигналу встановлюють не менше розмірності системи координат, що використовується для відображення розташування точок прийому сигналу та його джерела, визначають різниці часів розповсюдження сигналів від джерела до точок прийому сигналу для пар точок прийому, визначають координати джерела за відомими координатами пар точок прийому, відповідним цим точкам різницям часів розповсюдження сигналу від джерела до цих точок та відомій швидкості розповсюдження звуку. При цьому сигнали від джерела звуку синхронно реєструють у точках його прийому на інтервалах часу його наявності в любій з точок прийому, визначають множини величин часових затримок відповідних максимумам взаємокореляційних функцій зареєстрованих сигналів в парах точок прийому для всіх пар точок прийому та визначають множини величин часових затримок відповідних максимумам автокореляційних функцій зареєстрованих сигналів для кожної точки прийому. Іденти фікують визначені часові затримки максимумів взаємнокореляційних функцій з прямим сигналом та багатопроменевими сигналами розповсюдження звуку від джерела до відповідних пар точок прийому по взаємному розташуванню, величинам цих часових затримок, величинам відповідних їм максимумів, величинам максимумів автокореляційних функцій та відповідних їм часам затримок сигналів зареєстрованих у відповідних точках для пар точок прийому, а різниці часів розповсюдження сигналів від джерела до точок прийому сигналу для пар точок прийому визначають рівними часу затримки максимуму взаємнокореляційної функції сигналів пари точок прийому, який ідентифікований з прямим сигналом розповсюдження звуку від джерела до даної пари точок прийому [Патент США №6160758, МПК G01S3/80 від 12.12.2000р.]. Однак в даному способі пасивної звуколокації нестаціонарного джерела звуку визначення різниці часів розповсюдження сигналу від джерела до відповідних точок прийому сигналу є технічно складною та недостатньо надійною з точки зору усунення багатозначності, що пов'язане з можливо великою кількістю максимумів взаємокореляційних функцій сигналів, що зареєстровані у парах точок на протязі інтервалу часу наявності сигналу від джерела звуку. Крім того, ускладнений алгоритм ідентифікації та визначення різниць часів розповсюдження звуку від джерела до пар точок його прийому ускладнює використання даного способу в умовах реального часу. В основу винаходу поставлено задачу створення способу пасивної звуколокації нестаціонарного джерела звуку в умовах його багатопроменевого розповсюдження від джерела до точок прийому, який дозволяє підвищити надійність та точність однозначного визначення координат джерела нестаціонарного звуку. Поставлене завдання вирішується тим, що в способі пасивної звуколокації нестаціонарного джерела звуку, згідно якого визначають наявність сигналу від джерела звуку у точках прийому по перевищенню рівнем сигналу, що приймається, відомої заданої величини, сигнал приймають та реєструють у парах просторово рознесених точок з відомими координатами, кількість пар точок прийому сигналу встановлюють не менше розмірності системи координат, що використовується для відображення розташування точок прийому сигналу та його джерела, визначають різниці часів розповсюдження сигналів від джерела до точок прийому сигналу для пар точок прийому, визначають координати джерела за відомими координатами пар точок прийому, відповідним цим точкам різницям часів розповсюдження сигналу від джерела до цих точок та відомій швидкості розповсюдження звуку, згідно з винаходом, спочатку просторовий рознос між точками прийому встановлюють меншим за очікувану віддаленість джерела звуку від просторових тіл, що його оточують, сигнали від джерела звуку починають реєструвати синхронно у всіх точках прийому з моменту визначення наявності сигналу від джерела звуку в любій з точок прийому сигналу, визначають першу точк у прийому, в якій упереджено, у порівнянні з іншими точками прийому, була визначена наявність сигналу від джерела звуку, а у випадку наявності декількох точок, що відповідають цій умові, першу точк у прийому вибирають з цих точок довільно, визначають можливі пари точок прийому за умови, що в кожній парі одна з точок є визначеною першою точкою прийому сигналу, встановлюють часове вікно реєстрації сигналів від джерела звуку у першій точці прийому рівним часу розповсюдження звуку на відстані просторового розносу між точками прийому, а у парних до неї точках рівній подвоєній цій величині, а різниці часів розповсюдження сигналів від джерела до точок прийому сигналу для пар точок прийому визначають по величинам часових затримок максимумів взаємнокореляційних функцій сигналів, що зареєстровані у цих парах точок прийому, визначають можливі координати джерела за відомими координатами пар точок прийому, відповідним цим точкам різницям часів розповсюдження сигналу від джерела до цих точок для всіх можливих комбінацій різниць часів розповсюдження сигналу від джерела звуку до відповідних пар точок його прийому, визначають первісно реальні координати джерела звуку та похибки їх визначення з визначеної множини його можливих координат по умові найближчого розташування джерела звуку до точок прийому, після того збільшують просторовий рознос між точками прийому, по первісно визначеним реальним координатам джерела звуку та їх похибкам, відомій швидкості звуку та координатам точок прийому визначають очікувані інтервали різниць часів розповсюдження звуку від джерела до точок прийому сигналів, сигнали від джерела реєструють синхронно на інтервалі часу наявності сигналу від джерела звуку в любій з точок прийому, а різниці часів розповсюдження сигналів від джерела до точок прийому сигналу для пар точок прийому визначають по величинам часових затримок максимумів взаємнокореляційних функцій сигналів, що зареєстровані у цих парах точок прийому, на інтервалах часових затримок рівних визначеним очікуваним інтервалам різниць часів розповсюдження звуку від джерела до точок прийому сигналів відповідних пар точок прийому, визначають можливі координати джерела за відомими поточними координатами пар точок прийому, відповідним цим точкам різницям часів розповсюдження сигналу від джерела до цих точок для всі х можливих комбінацій різниць часів розповсюдження сигналу від джерела звуку до відповідних пар точок його прийому та визначають уточнені реальні координати джерела звуку з визначеної множини його можливих координат по умові найближчого розташування джерела звуку до точок прийому. Встановлення спочатку просторового розносу між точками прийому встановлюють меншим за очікувану віддаленість джерела звуку від просторових тіл, що його оточують, а також початок синхронної реєстрації сигналу від джерела звуку у всіх точкам прийому з моменту визначення наявності сигналу від джерела звуку в любій з точок прийому сигналу при визначенні першої точки прийому, в якій упереджено, у порівнянні з іншими точками прийому, була визначена наявність сигналу від джерела звуку з часовими вікнами реєстрації сигналів від джерела звуку у першій точці прийому рівним часу розповсюдження звуку на відстані просторового розносу між точками прийому, а у парних до неї точках рівній подвоєній цій величині дозволяє зменшити можливу кількість максимумів взаємнокореляційних функцій сигналів, що зареєстровані у відповідних парах точок прийому до рівня очікуваності можливої віддаленості джерела звуку від просторових тіл, що його оточують. Це дозволяє визначити різниці часів розповсюдження звуку від джерела до пар точок його прийому, як множини значень часів затримок максимумів відповідних взаємокореляційних функцій для пари точок прийому. Мала кількість можливих значень часів затримок максимумів відповідних взаємокореляційних функцій для пари точок прийому дає можливість однозначно та без великих апаратних та часових витрат первісно визначити реальні координати джерела звуку шляхом визначення можливих координат джерела за відомими координатами пар точок прийому, відповідним цим точкам різницям часів розповсюдження сигналу від джерела до цих точок для всіх можливих комбінацій різниць часів розповсюдження сигналу від джерела звуку до відповідних пар точок його прийому та визначення первісно реальних координат джерела звуку з визначеної множини його можливих координат по умові найближчого розташування джерела звуку до точок прийому. Первісно визначення координат джерела звуку та їх похибок дає можливість провести уточнення координат джерела звуку за рахунок збільшення просторового розносу між точками прийому та збільшення часу реєстрації сигналу від джерела звуку у точках його прийому при одночасній мінімізації неоднозначності визначення різниць часів розповсюдження сигналу від джерела до пар точок прийому. Для цього збільшують просторовий рознос між точками прийому, сигнали від джерела реєструють синхронно на інтервалі часу наявності сигналу від джерела звуку в любій з точок прийому по первісно визначеним реальним координатам джерела звуку та їх похибкам, відомій швидкості звуку та координатам точок прийому визначають очікувані інтервали різниць часів розповсюдження звуку від джерела до точок прийому сигналів. Різниці часів розповсюдження сигналів від джерела до точок прийому сигналу для пар точок прийому визначають по величинам часових затримок максимумів взаємнокореляційних функцій сигналів, що зареєстровані у цих парах точок прийому, на інтервалах часових затримок рівних визначеним очікуваним інтервалам різниць часів розповсюдження звуку від джерела до точок прийому сигналів відповідних пар точок прийому. Це мінімізує кількість можливих значень часів затримок максимумів відповідних взаємнокореляційних функцій для пари точок прийому. Однозначне визначення уточнених реальних координат джерела звуку здійснюють шляхом визначення можливих координат джерела за відомими координатами пар точок прийому, відповідним цим точкам різницям часів розповсюдження сигналу від джерела до цих точок для всіх можливих комбінацій різниць часів розповсюдження сигналу від джерела звуку до відповідних пар точок його прийому, та визначення уточнених реальних координат джерела звуку з визначеної множини його можливих координат по умові найближчого розташування джерела звуку до точок прийому. Спосіб пасивної звуколокації нестаціонарного джерела звуку здійснюють у наступній послідовності. Сигнал приймають та реєструють у парах просторово рознесених точок з відомими координатами, а кількість пар точок прийому сигналу встановлюють не менше розмірності системи координат, що використовується для відображення розташування точок прийому сигналу та його джерела. Наявність сигналу від джерела звуку у точках прийому визначають по перевищенню рівнем сигналу, що приймається, відомої заданої величини. Спочатку встановлюють просторовий рознос між точками прийому звуку від джерела меншим за очікувану віддаленість джерела звуку від просторових тіл, що його оточують. Сигнали від джерела звуку починають реєструвати синхронно у всіх точкам прийому з моменту визначення наявності сигналу від джерела звуку в любій з точок прийому сигналу, визначають першу точк у прийому, в якій упереджено, у порівнянні з іншими точками прийому, була визначена наявність сигналу від джерела звуку, а у випадку наявності декількох точок, що відповідають цій умові, першу точк у прийому вибирають з цих точок довільно, визначають можливі пари точок прийому за умови, що в кожній парі одна з точок є визначеною першою точкою прийому сигналу, встановлюють часове вікно реєстрації сигналів від джерела звуку у першій точці прийому рівним часу розповсюдження звуку на відстані просторового розносу між точками прийому, а у парних до неї точках рівній подвоєній цій величині, а різниці часів розповсюдження сигналів від джерела до точок прийому сигналу для пар точок прийому визначають по величинам часових затримок максимумів взаємнокореляційних функцій сигналів, що зареєстровані у цих парах точок прийому. Визначають можливі координати джерела за відомими швидкості розповсюдження звуку, координатами пар точок прийому, відповідним цим точкам різницям часів розповсюдження сигналу від джерела до цих точок для всіх можливих комбінацій різниць часів розповсюдження сигналу від джерела звуку до відповідних пар точок його прийому. Визначають первісно реальні координати джерела звуку та похибки їх визначення з визначеної множини його можливих координат по умові найближчого розташування джерела звуку до точок прийому. Після того збільшують просторовий рознос між точками прийому. По первісно визначеним реальним координатам джерела звуку та їх похибкам, відомій швидкості звуку та координатам точок прийому визначають очікувані інтервали різниць часів розповсюдження звуку від джерела до точок прийому сигналів. Сигнали від джерела реєструють синхронно на інтервалі часу наявності сигналу від джерела звуку в любій з точок прийому, а різниці часів розповсюдження сигналів від джерела до точок прийому сигналу для пар точок прийому визначають по величинам часових затримок максимумів взаємнокореляційних функцій сигналів, що зареєстровані у цих парах точок прийому, на інтервалах часових затримок рівних визначеним очікуваним інтервалам різниць часів розповсюдження звуку від джерела до точок прийому сигналів відповідних пар точок прийому. Визначають можливі координати джерела за відомими поточними координатами пар точок прийому, відповідним цим точкам різницям часів розповсюдження сигналу від джерела до цих точок для всіх можливих комбінацій різниць часів розповсюдження сигналу від джерела звуку до відповідних пар точок його прийому та визначають уточнені реальні координати джерела звуку з визначеної множини його можливих координат по умові найближчого розташування джерела звуку до точок прийому.