एकल वेक्टर हाइड्रोफोन हिस्टोग्राम दिशा खोज एल्गोरिदम के पता लगाने के प्रदर्शन का विश्लेषण

ए का हिस्टोग्राम एल्गोरिथ्म सिंगल वेक्टर हाइड्रोफोन में अच्छी मजबूती और लक्ष्य अज़ीमुथ अनुमान प्रदर्शन है। यह लेख हिस्टोग्राम एल्गोरिथ्म के लक्ष्य का पता लगाने के प्रदर्शन का विश्लेषण और सारांश प्रस्तुत करता है, और लक्ष्य अज़ीमुथ अनुमान के आधार पर पानी के नीचे के लक्ष्यों का एक स्वायत्त पता लगाने का प्रस्ताव करता है। ट्रैकिंग एल्गोरिदम, यह एल्गोरिदम पानी में लक्ष्य की उपस्थिति या अनुपस्थिति का स्वायत्त पता लगा सकता है। सिमुलेशन और एनेकोइक पूल परीक्षण के परिणाम बताते हैं कि स्वायत्त लक्ष्य ट्रैकिंग प्राप्त करने के लिए हिस्टोग्राम एल्गोरिदम द्वारा आवश्यक सिग्नल-टू-शोर अनुपात -7 डीबी से अधिक होना चाहिए। इस समय, दिशा खोजने में त्रुटि लगभग 8◦ है, और −3 डीबी अज़ीमुथ स्पेक्ट्रम चौड़ाई लगभग 20◦ है। समुद्री परीक्षण डेटा के विश्लेषण से पता चलता है कि हिस्टोग्राम एल्गोरिथ्म 8.4 kn की गति के साथ सतह के जहाज के लिए 13.8 किमी की दूरी के भीतर पूर्ण लक्ष्य का पता लगाने और ट्रैकिंग प्राप्त कर सकता है, जिसमें इष्टतम दिशा खोजने में 5◦ की त्रुटि होती है, और 2 किमी की दूरी पर -3 डीबी असर होता है। वर्णक्रमीय चौड़ाई 10◦ तक पहुंच सकती है

 

 

का वेक्टर चैनल वेक्टर हाइड्रोफोन सेंसर में आवृत्ति-स्वतंत्र द्विध्रुवीय प्रत्यक्षता होती है, और इसमें आइसोट्रोपिक शोर हस्तक्षेप का विरोध करने की क्षमता होती है। एक वेक्टर हाइड्रोफोन पूर्ण-स्थान धुंधला-मुक्त अभिविन्यास प्राप्त कर सकता है, जो पानी के नीचे ध्वनिक सेंसर से लैस छोटे पानी के नीचे प्लेटफार्मों पर लक्ष्य का पता लगाने के लिए एक समाधान प्रदान करता है।

यह स्थान का लाभ है। हाल के वर्षों में, वेक्टर हाइड्रोफोन प्रौद्योगिकी के निरंतर सुधार के साथ, वेक्टर सिग्नल प्रोसेसिंग तकनीक को भी शक्तिशाली रूप से लागू किया जा रहा है। मांग से प्रेरित होकर, यह तेजी से विकसित हुआ है। पारंपरिक ध्वनि दबाव हाइड्रोफोन की तुलना में, वेक्टर हाइड्रोफोन अधिक व्यापक ध्वनि क्षेत्र की जानकारी प्रदान करते हैं। केवल ध्वनि क्षेत्र के स्केलर को मापा जा सकता है, और ध्वनि क्षेत्र की वेक्टर विशेषताओं को भी प्राप्त किया जा सकता है, जो सिग्नल प्रोसेसिंग स्थान को काफी व्यापक बनाता है। एकल वेक्टर हाइड्रोफोन पर आधारित कई लक्ष्य अज़ीमुथ अनुमान एल्गोरिदम हैं, सामान्य तौर पर, उन्हें दिशा खोजने के सिद्धांत के अनुसार दो श्रेणियों में विभाजित किया जा सकता है: एक ध्वनि ऊर्जा प्रवाह के आधार पर अज़ीमुथ अनुमान है; दूसरा वेक्टर हाइड्रोफोन के प्रत्येक चैनल का संबंध है। यह एक बहु-तत्व सरणी है, प्रत्येक तत्व अंतरिक्ष में लगभग एक ही स्थिति में है, और मौजूदा सरणी सिग्नल प्रोसेसिंग विधि एकल वेक्टर हाइड्रोफोन के सरणी प्रवाह पैटर्न की विशेषताओं का उपयोग करके एकल वेक्टर हाइड्रोफोन पर लागू होती है। वेक्टर हाइड्रोफोन के विभिन्न लक्ष्य दिशा खोज एल्गोरिदम के अपने फायदे और नुकसान हैं। अन्य एल्गोरिदम की तुलना में, मध्यम हिस्टोग्राम एल्गोरिदम में बेहतर मजबूती और लक्ष्य अभिविन्यास अनुमान प्रदर्शन है, और नैरोबैंड और मजबूत लाइन स्पेक्ट्रम हस्तक्षेप को दबाने की क्षमता है, जो विशेष रूप से इंजीनियरिंग अनुप्रयोगों के लिए उपयुक्त है। यह पेपर एकल वेक्टर हाइड्रोफोन पर आधारित हिस्टोग्राम दिशा खोज एल्गोरिदम का विश्लेषण और सारांश देता है, और कंप्यूटर सिमुलेशन, एनीकोइक पूल माप डेटा और समुद्री प्रयोग डेटा का उपयोग करके लक्ष्य अभिविन्यास अनुमान के आधार पर पानी के नीचे के लक्ष्यों के लिए एक स्वायत्त पहचान और ट्रैकिंग एल्गोरिदम का प्रस्ताव करता है, हिस्टोग्राम और ग्राफ एल्गोरिदम लक्ष्य का पता लगाने के प्रदर्शन का विश्लेषण करता है।

 

 

1 सैद्धांतिक एल्गोरिथ्म

1.1 हिस्टोग्राम दिशा खोज एल्गोरिदम

 

हिस्टोग्राम एल्गोरिदम को पहले विभिन्न आवृत्ति बिंदुओं पर लक्ष्य अज़ीमुथ अनुमानों की गणना करने की आवश्यकता होती है, और गणना अभिव्यक्ति होती है

θ(f) = आर्कटैन Re ⟨P∗w(f) × Vyw(f)⟩ Re ⟨P∗w(f) × Vxw(f)⟩ = arctan ⟨Iy(i, f)

⟨Ix(i, f)⟩, (1) सूत्र (1) में, θ(f) विभिन्न आवृत्तियों f पर गणना किए गए लक्ष्य अज़ीमुथ का प्रतिनिधित्व करता है, और Pw, ​​Vxw, और Vyw क्रमशः P में वेक्टर हाइड्रोफोन के ध्वनि दबाव और x दिशा में कंपन का प्रतिनिधित्व करते हैं। गति चैनल और y-दिशा कंपन गति चैनल सिग्नल स्पेक्ट्रम मान एकत्र करते हैं, और Ix और Iy क्रमशः x-दिशा और y-दिशा में ध्वनिक ऊर्जा प्रवाह का प्रतिनिधित्व करते हैं। समीकरण (1) से यह देखा जा सकता है कि समीकरण (1) द्वारा गणना की गई लक्ष्य अज़ीमुथ आवृत्ति एफ से संबंधित है, और विभिन्न आवृत्ति बिंदुओं पर लक्ष्य अज़ीमुथ का अनुमान अलग-अलग है। हिस्टोग्राम के माध्यम से लक्ष्य अज़ीमुथ का अनुमान लगाने की विधि का उपयोग पर्यावरण में लक्ष्य अज़ीमुथ की गणना के लिए किया जा सकता है। नैरोबैंड हस्तक्षेप और मजबूत लाइन स्पेक्ट्रम हस्तक्षेप दमन, लेकिन जब पर्यावरण में कई लक्ष्य होते हैं। जब विकिरणित शोर आवृत्तियां एक-दूसरे को ओवरलैप करती हैं, तो हिस्टोग्राम विधि प्रत्येक लक्ष्य का वास्तविक अज़ीमुथ नहीं प्राप्त कर सकती है, केवल प्रत्येक लक्ष्य का ध्वनि ऊर्जा प्रवाह प्राप्त कर सकती है।

 

संयुक्त अभिविन्यास अधिक गहन लक्ष्य अभिविन्यास की ओर पक्षपाती होगा। हिस्टोग्राम अज़ीमुथ आँकड़े आवृत्ति बिंदुओं की संख्या के अनुसार संबंधित अज़ीमुथ अंतराल में लक्ष्य अनुमानित अज़ीमुथ θ(एफ) की गणना करना है। यदि अज़ीमुथ अंतराल को 1◦ से विभाजित किया जाता है, तो k = [θ(f) × 180/π], φ (k) = φ(k) + 1, (2) सूत्र (2) में, [] पूर्णांकन ऑपरेशन का प्रतिनिधित्व करता है, k, θ(f) को पूर्णांकित करके प्राप्त मान है, जैसे θ(f) 60, फिर θ(f) = θ(f)+ 360◦, ताकि लक्ष्य का अनुमानित अज़ीमुथ अंतराल [0◦ 360◦) पर पड़ता है, φ प्रत्येक कोण पर अज़ीमुथ अनुमान की आवृत्ति है, और अधिकतम मूल्य के अनुरूप कोण मान लक्ष्य का अनुमानित अज़ीमुथ है।

 

1.2

स्वायत्त लक्ष्य का पता लगाने और ट्रैकिंग के लिए एक एल्गोरिदम

लक्ष्य अभिविन्यास अनुमान के आधार पर पानी के भीतर लक्ष्यों के लिए स्वायत्त पहचान और ट्रैकिंग एल्गोरिदम। मूल विचार हिस्टोग्राम एल्गोरिदम द्वारा अनुमानित लक्ष्य अभिविन्यास पर सांख्यिकीय विश्लेषण करना है, और पूर्व निर्धारित थ्रेशोल्ड के साथ अभिविन्यास आंकड़ों की तुलना करना है, जो अंततः पानी के नीचे के लक्ष्यों का स्वायत्त पता लगाने और ट्रैकिंग का एहसास कर सकता है। स्वायत्त लक्ष्य का पता लगाने और ट्रैकिंग के फ़्लोचार्ट में निम्नलिखित पाँच चरण शामिल हैं: (1) सबसे पहले, प्राप्त सिग्नल के अनुमानित अज़ीमुथ एजी प्राप्त करने के लिए संपूर्ण स्थानिक दिशा को स्कैन करने के लिए एकल वेक्टर हाइड्रोफोन हिस्टोग्राम एल्गोरिदम का उपयोग करें; (2) निरंतर वर्चुअल का उपयोग करें अलार्म डिटेक्टर (सीए-सीएफएआर डिटेक्टर) चरण (1) में प्राप्त लक्ष्य अभिविन्यास पर निरंतर गलत अलार्म प्रसंस्करण करता है; (3) यदि सीए-सीएफएआर डिटेक्टर एजी को लक्ष्य सिग्नल ओरिएंटेशन के रूप में आंकता है, तो एजी मान मैट्रिक्स एजीटी[i] को सौंपा जाता है, अन्यथा, मैट्रिक्स एजीटी[i] को −1 असाइन करें (i = 1, 2, ·, एन); (4) यदि मैट्रिक्स AgT = −1 के मानों की संख्या AT से अधिक है (AT पूर्व निर्धारित सीमा है, AT

 

मूल माध्य वर्ग त्रुटि StdAT की गणना करते हुए, यदि StdAT थ्रेशोल्ड StdDT से कम है, तो यह आंका जाता है कि एक लक्ष्य है, और लक्ष्य स्थिति को ट्रैक किया जाता है, अन्यथा चरण (1) ∼ (4) दोहराएं। उपरोक्त 5 चरणों के माध्यम से, पानी के भीतर लक्ष्यों की स्वायत्त पहचान और ट्रैकिंग हासिल की जा सकती है। सीए-सीएफएआर प्रसंस्करण का सिद्धांत यह है कि जब एक निश्चित अज़ीमुथ लक्ष्य का पता लगाया जाता है और उसे ट्रैक किया जाता है, तो समुद्री पर्यावरण की गैर-स्थिर प्रकृति के कारण, झूठी अलार्म संभावना एक निश्चित पहचान संभावना के पास अस्थिर होती है, और पर्यावरणीय शोर स्तर की वास्तविक समय ट्रैकिंग एक समय-भिन्न सीमा निर्धारित कर रही है, जो अज़ीमुथ लक्ष्य के लिए निरंतर झूठी अलार्म संभावना के साथ एक निरंतर पहचान प्रभाव प्राप्त कर सकती है। सामान्य तौर पर, दहलीज पता लगाने की संभावना और गलत अलार्म संभावना का एक कार्य है। सीए-सीएफएआर प्रोसेसिंग तकनीक एक सिग्नल प्रोसेसिंग एल्गोरिदम है जो स्वचालित डिटेक्शन सिस्टम में डिटेक्शन थ्रेशोल्ड प्रदान करती है और डिटेक्शन सिस्टम की झूठी अलार्म संभावना पर शोर और हस्तक्षेप के प्रभाव को कम करती है। सीए-सीएफएआर प्रसंस्करण प्रौद्योगिकी में, जब किसी विशिष्ट इकाई का परीक्षण करने की आवश्यकता होती है, तो परीक्षण की गई इकाई को परीक्षण इकाई (परीक्षण के तहत सेल, कट) कहा जाता है, और परीक्षण इकाई के चारों ओर शोर शक्ति निकालने के लिए उपयोग की जाने वाली नमूना इकाई को संदर्भ इकाई (संदर्भ) कहा जाता है। सेल, आरसी)। लक्ष्य सिग्नल को संदर्भ इकाई में लीक होने से रोकने के लिए, जो शोर शक्ति अनुमान पर प्रतिकूल प्रभाव डालेगा, नमूने का एक हिस्सा संदर्भ इकाई और परीक्षण इकाई के बीच गार्ड सेल (जीसी) के रूप में आरक्षित किया जाना चाहिए। परीक्षण इकाई, संदर्भ इकाई और सुरक्षा इकाई के बीच संबंध दिया गया है।

2 लक्ष्य पहचान प्रदर्शन विश्लेषण

यह अनुभाग हिस्टोग्राम एल्गोरिथ्म के लक्ष्य का पता लगाने के प्रदर्शन के कंप्यूटर सिमुलेशन परिणाम देगा, और विश्लेषण करने के लिए एनीकोइक पूल और समुद्री परीक्षण डेटा का उपयोग करेगा।

एल्गोरिदम लक्ष्य दिशा खोज और स्वायत्त ट्रैकिंग प्रदर्शन। सरलता के लिए, यह आलेख केवल एकल लक्ष्य स्थिति का विश्लेषण करता है।

2.1 सिमुलेशन विश्लेषण

सिमुलेशन स्थितियाँ इस प्रकार हैं: इस बात पर विचार करते हुए कि एक ब्रॉडबैंड लक्ष्य सिग्नल 100◦ की घटना अज़ीमुथ के साथ एक एकल वेक्टर हाइड्रोफोन पर घटना है, और एक ही आवृत्ति बैंड में सिग्नल-टू-शोर अनुपात (सिग्नल टू शोर अनुपात (एसएनआर)) 2 डीबी अंतराल के साथ −20 ∼ 16 डीबी पर सेट है, अतिरिक्त शोर गॉसियन सफेद शोर है जो घटना सिग्नल से संबंधित नहीं है, और नमूना आवृत्ति है 20 किलोहर्ट्ज़. प्रत्येक गणना प्रक्रिया की डेटा लंबाई 5 सेकंड है, और 75% डेटा समय विंडो में पुन: प्रस्तुत किया जाता है।

स्टैक दर को 1 एस की लंबाई के साथ डेटा के 17 टुकड़ों में विभाजित किया गया है, और 32768-पॉइंट फास्ट फूरियर ट्रांसफॉर्म (फास्ट फूरियर ट्रांसफॉर्म) डेटा के प्रत्येक टुकड़े पर किया जाता है। फॉर्म, एफएफटी) गणना, प्रसंस्करण आवृत्ति बैंड 200 हर्ट्ज ∼3 किलोहर्ट्ज है, ध्वनि तीव्रता स्पेक्ट्रा के 17 समूहों की गणना और औसत किया जाता है, और फिर इस उद्देश्य के लिए हिस्टोग्राम एल्गोरिदम का उपयोग किया जाता है।

अनुमानित मानक अभिविन्यास. चित्र 3 सिग्नल-टू-शोर अनुपात के एक फ़ंक्शन के रूप में उपरोक्त सिमुलेशन स्थितियों का उपयोग करके हिस्टोग्राम एल्गोरिथ्म के अज़ीमुथ अनुमान परिणामों को दिखाता है (अर्थात, सामान्यीकृत अज़ीमुथ स्पेक्ट्रम सिग्नल के साथ बदलता रहता है। शोर अनुपात बदलता है, और अज़ीमुथ स्पेक्ट्रम विभिन्न अज़ीमुथ में आयाम है), और प्रत्येक सिग्नल-टू-शोर अनुपात के तहत 200 स्वतंत्र मोंटे कार्लो सिमुलेशन प्रयोग किए जाते हैं। यह देखा जा सकता है कि अनुमानित अज़ीमुथ इतिहास धीरे-धीरे स्पष्ट हो जाता है जैसे-जैसे सिग्नल-टू-शोर अनुपात बढ़ता है। हिस्टोग्राम एल्गोरिथ्म के लक्ष्य अभिविन्यास अनुमान प्रदर्शन का मात्रात्मक रूप से वर्णन करने के लिए, चित्र 4 और चित्र 5। दिशा खोजने में त्रुटि का वक्र और -3 डीबी अज़ीमुथ स्पेक्ट्रम चौड़ाई बनाम एसएनआर क्रमशः दिए गए हैं। यह देखा जा सकता है कि जब सिग्नल और शोर का अनुपात -7 डीबी होता है, तो दिशा खोजने में त्रुटि लगभग 8◦ होती है, और -3 डीबी अज़ीमुथ स्पेक्ट्रम की चौड़ाई लगभग 19◦ होती है; जब सिग्नल-टू-शोर अनुपात 0 डीबी से अधिक होता है, तो दिशा खोजने में त्रुटि और -3 डीबी एज़िमुथ स्पेक्ट्रम चौड़ाई क्रमशः 3◦ और 7◦ से कम होती है

चित्र 6 धारा 1 में प्रस्तावित लक्ष्य स्वायत्त पहचान और ट्रैकिंग एल्गोरिदम के अनुसार सिग्नल-टू-शोर अनुपात के साथ लक्ष्य स्वायत्त ट्रैकिंग ध्वज का वक्र है। लक्ष्य ट्रैकिंग ध्वज 1 दर्शाता है कि एल्गोरिदम लक्ष्य ट्रैकिंग प्राप्त करता है, और 0 का अर्थ है कि लक्ष्य ट्रैकिंग हासिल नहीं की गई है। चित्र 6 से देखा जा सकता है कि जब सिग्नल-टू-शोर अनुपात -7 डीबी से अधिक होता है, तो टाइम हिस्टोग्राम एल्गोरिदम स्वायत्त लक्ष्य प्राप्त कर सकता है।

2.2 टैंक परीक्षण विश्लेषण

एकल-वेक्टर हाइड्रोफोन हिस्टोग्राम एल्गोरिथ्म के लक्ष्य का पता लगाने के प्रदर्शन में महारत हासिल करने के लिए, एक एनीकोइक पूल में एकल-वेक्टर हाइड्रोफोन लक्ष्य का पता लगाने के प्रदर्शन सत्यापन परीक्षण किया गया था। परीक्षण के दौरान ध्वनि स्रोत लक्ष्य के रूप में UW350 का उपयोग किया गया था, और पानी के नीचे 3 मीटर की गहराई का उपयोग किया गया था। परीक्षण में प्रयुक्त सिग्नल सिग्नल स्रोत आउटपुट की चौड़ाई है। गाऊसी सफेद शोर के साथ, आउटपुट पीक-टू-पीक मान क्रमशः 10 एमवी, 20 एमवी, 25 एमवी, 50 एमवी, 100 एमवी, 1 वी और 10 वी पर सेट किया गया है। प्रत्येक सिग्नल का संचरण समय 60 सेकंड है, और छोटे सिग्नल उत्सर्जन का ध्वनि स्रोत स्तर सूत्र 20 एलजी (ए1/ए2) से गुजरता है, की गणना की जाती है, जहां ए1 और ए2 सिग्नल स्रोत सेटिंग्स के शिखर-से-शिखर मान हैं। सिग्नल उत्सर्जन ध्वनि स्रोत स्तर से, वेक्टर हाइड्रोफोन के प्रत्येक चैनल के सिग्नल-टू-शोर अनुपात की गणना वेक्टर हाइड्रोफोन और ध्वनि स्रोत के बीच की दूरी के आधार पर की जा सकती है। तालिका 1 वेक्टर हाइड्रोफोन के प्रत्येक चैनल द्वारा प्राप्त ध्वनि स्रोत सिग्नल के ब्रॉडबैंड औसत सिग्नल-टू-शोर अनुपात के परिणाम दिखाती है, और विभिन्न ध्वनि स्रोत उत्सर्जन तीव्रता के तहत प्रत्येक चैनल के सिग्नल-टू-शोर अनुपात का औसत मूल्य देती है। यह देखा जा सकता है कि सिग्नल स्रोत आउटपुट का पीक-टू-पीक मान क्रमशः 10 एमवी, 20 एमवी, 25 एमवी, 50 एमवी, 100 एमवी, 1 वी और 10 वी है। ब्रॉडबैंड ध्वनिक ट्रांसड्यूसर वेक्टर हाइड्रोफोन द्वारा प्राप्त ध्वनि स्रोत सिग्नल का औसत सिग्नल-टू-शोर अनुपात -13 डीबी, -7 डीबी, -5 डीबी, 1 डीबी, 7 डीबी, 27 डीबी और 47 डीबी है।

 

सात सिग्नल-टू-शोर अनुपात संकेतों को हिस्टोग्राम एल्गोरिथ्म का उपयोग करके अलग से संसाधित किया जाता है। गणना किए गए अज़ीमुथ अनुमान के परिणाम समय के साथ बदलते हैं जैसा कि चित्र 7 में दिखाया गया है। यह आंकड़ा प्रत्येक समय अवधि में सिग्नल आउटपुट और वेक्टर हाइड्रोफोन के शिखर-से-शिखर मान को भी चिह्नित करता है। रिसीवर सिग्नल-टू-शोर अनुपात। यह चित्र 7 से देखा जा सकता है कि ध्वनि स्रोत लक्ष्य का अनुमानित अज़ीमुथ धीरे-धीरे स्थिर हो जाता है क्योंकि प्राप्त सिग्नल-टू-शोर अनुपात बढ़ता है और मूल रूप से वास्तविक अज़ीमुथ के साथ मेल खाता है। चित्र 8 और चित्र 9 क्रमशः हिस्टोग्राम एल्गोरिथ्म द्वारा सात ध्वनि स्रोतों द्वारा उत्सर्जित सिग्नल-टू-शोर अनुपात संकेतों की एज़िमुथ अनुमान त्रुटि और -3 डीबी एज़िमुथ स्पेक्ट्रम चौड़ाई दिखाते हैं। अनुपात बढ़ता है और धीरे-धीरे घटता है। दिशा खोजने में त्रुटि तब बढ़ जाती है जब ध्वनि स्रोत 1V पीक-टू-पीक की तुलना में 10 V पीक-टू-पीक शोर संकेत उत्सर्जित करता है। ऐसा इसलिए है क्योंकि ध्वनि स्रोत उच्च ध्वनि स्रोत स्तर का सिग्नल उत्सर्जित करता है।

पूल में कम आवृत्ति बैंड में शोर में कमी अधूरी है और मजबूत इंटरफ़ेस प्रतिबिंब है; जब सिग्नल-टू-शोर अनुपात -7 डीबी होता है, तो दिशा-खोज त्रुटि लगभग 8° होती है, और -3 डीबी अज़ीमुथ स्पेक्ट्रम चौड़ाई लगभग 23° होती है; और जब सिग्नल-टू-शोर अनुपात 1 डीबी से अधिक होता है, तो दिशा-खोज त्रुटि और -3 डीबी एज़िमुथ स्पेक्ट्रम चौड़ाई क्रमशः 4◦ और 19◦ से कम होती है। चित्र 10 लक्ष्य स्वायत्त पहचान और ट्रैकिंग एल्गोरिदम के अनुसार गणना की गई ध्वनि स्रोत उत्सर्जन सिग्नल की तीव्रता के साथ लक्ष्य ट्रैकिंग चिह्न का वक्र है। यह देखा जा सकता है कि जब सिग्नल-टू-शोर अनुपात -7 डीबी होता है, तो हिस्टोग्राम एल्गोरिदम ध्वनि स्रोत लक्ष्य की स्वायत्त ट्रैकिंग प्राप्त कर सकता है।

 

 

2.3 समुद्री परीक्षण विश्लेषण

 

अगस्त 2019 में दक्षिण चीन सागर के उत्तरी जल में किए गए पानी के नीचे ध्वनिक बोया लक्ष्य का पता लगाने के प्रदर्शन सत्यापन परीक्षण डेटा के डेटा का उपयोग करते हुए, समुद्री लक्ष्यों के पता लगाने के प्रदर्शन का विश्लेषण करने के लिए एकल-वेक्टर हाइड्रोफोन हिस्टोग्राम एल्गोरिदम का उपयोग किया गया था। परीक्षण समुद्री क्षेत्र की गहराई लगभग 1500 मीटर है। परीक्षण अवधि के दौरान, मौसम की स्थिति और हवा अच्छी है।

 

 

गति लगभग स्तर 2 है। जहाज-जनित परित्याग थर्मोसाल्ट गहराई उपकरण के माप परिणाम बताते हैं कि ध्वनि वेग प्रोफ़ाइल 40 मीटर की गहराई के भीतर एक समान परत है, और ध्वनि वेग मुख्य विनाशकारी परत 40 ∼ 200 मीटर की गहराई के भीतर है, और ध्वनि चैनल अक्ष 1000 मीटर पर है। गहराई के निकट. परीक्षण के दिन 12:33-14:02 के दौरान, 42 मीटर की लंबाई, 6 मीटर की चौड़ाई और 8.4 kn की गति वाला एक सतह जहाज 301° की हेडिंग पर पानी के नीचे ध्वनिक बोया के पास से गुजरा। इस अवधि के दौरान, सतही जहाज और पानी के नीचे ध्वनिकी बोया की दूरी सबसे कम समय में लगभग 2 किमी और सबसे दूर के समय में 13.8 किमी है। हिस्टोग्राम एल्गोरिदम द्वारा गणना किए गए लक्ष्य अज़ीमुथ अनुमान परिणाम और सतह जहाज के वास्तविक अज़ीमुथ का एक तुलना चार्ट दिया गया है, और यह देखा जा सकता है कि हिस्टोग्राम एल्गोरिदम पूरे 12:33-14:02 समय में है।

 

चित्र 13 और चित्र 14 क्रमशः 12:33-14:02 की समय अवधि में सतह जहाज लक्ष्य दिशा खोजने में त्रुटि और -3 डीबी अज़ीमुथ स्पेक्ट्रम चौड़ाई परिवर्तन वक्र के लिए हिस्टोग्राम एल्गोरिदम दिखाते हैं। यह देखा जा सकता है कि दिशा खोजने में त्रुटि सबसे अच्छी है, यह 5° के भीतर पहुंच सकती है, और -3 डीबी अज़ीमुथ स्पेक्ट्रम की चौड़ाई करीबी स्थान बिंदु के पास लगभग 10° तक पहुंच सकती है; इसके अलावा, पानी के नीचे ध्वनिक बोया की पानी के नीचे अनुमानित स्थिति के विचलन के कारण, सतह जहाज और बोया प्लेटफॉर्म के बीच की दूरी करीब है, समय पर दिशा खोजने की त्रुटि बढ़ जाती है। चित्र 15 लक्ष्य स्वायत्त पहचान और ट्रैकिंग एल्गोरिदम द्वारा गणना किए गए समय के साथ लक्ष्य ट्रैकिंग चिह्न का वक्र है। यह देखा जा सकता है कि एल्गोरिदम 13.8 किमी की दूरी के भीतर 8.4 kn की गति के साथ सतह के जहाज के लिए पूरी रेंज में स्वायत्त लक्ष्य ट्रैकिंग प्राप्त कर सकता है।

 

3 निष्कर्ष

पानी के भीतर मानव रहित प्लेटफार्मों पर एकल वेक्टर हाइड्रोफोन की इंजीनियरिंग अनुप्रयोग आवश्यकताओं को ध्यान में रखते हुए, यह पेपर पानी के नीचे के लक्ष्यों की एक स्वायत्त पहचान और ट्रैकिंग का प्रस्ताव करता है। एकल वेक्टर हाइड्रोफोन के आधार पर हिस्टोग्राम एल्गोरिदम को सारांशित करने के लिए अनुरेखण विधि, और सिमुलेशन गणना, एनीकोइक टैंक परीक्षण और समुद्री परीक्षण विश्लेषण का उपयोग करें। मानक पहचान प्रदर्शन। कंप्यूटर सिमुलेशन और एनेकोइक टैंक परीक्षण डेटा के नतीजे बताते हैं कि हिस्टोग्राम एल्गोरिदम स्वायत्त ट्रैकिंग के लिए आवश्यक सिग्नल-टू-शोर अनुपात प्राप्त करता है। यदि यह -7 डीबी से अधिक है, तो दिशा खोजने में त्रुटि लगभग 8 डिग्री है, और -3 डीबी की एज़िमुथ स्पेक्ट्रम चौड़ाई लगभग 20 डिग्री है। समुद्री परीक्षण डेटा से पता चलता है कि गहरे समुद्र में अच्छी हाइड्रोलॉजिकल स्थितियाँ हैं, हिस्टोग्राम एल्गोरिथ्म 13.8 किमी की दूरी के भीतर 8.4 kn की गति के साथ सतह के जहाज के लिए पूर्ण लक्ष्य का पता लगाने और ट्रैकिंग प्राप्त कर सकता है। सबसे अच्छी दिशा-खोज त्रुटि 5◦ तक पहुंच सकती है, और -3 डीबी अज़ीमुथ स्पेक्ट्रम चौड़ाई करीबी स्थिति के पास 10◦ तक पहुंच सकती है।