[go: up one dir, main page]

RU2722968C1 - Acoustic active aerial objects detection device - Google Patents

Acoustic active aerial objects detection device Download PDF

Info

Publication number
RU2722968C1
RU2722968C1 RU2019126698A RU2019126698A RU2722968C1 RU 2722968 C1 RU2722968 C1 RU 2722968C1 RU 2019126698 A RU2019126698 A RU 2019126698A RU 2019126698 A RU2019126698 A RU 2019126698A RU 2722968 C1 RU2722968 C1 RU 2722968C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
acoustic
visor
sensors
acoustic sensors
soundproof
Prior art date
Application number
RU2019126698A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Олег Викторович ЗАЙЦЕВ
Алеся Геннадьевна Лисиченко
Original Assignee
Акционерное общество "Всероссийский научно-исследовательский институт "Градиент"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Акционерное общество "Всероссийский научно-исследовательский институт "Градиент" filed Critical Акционерное общество "Всероссийский научно-исследовательский институт "Градиент"
Priority to RU2019126698A priority Critical patent/RU2722968C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2722968C1 publication Critical patent/RU2722968C1/en

Links

Images

Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01SRADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S3/00Direction-finders for determining the direction from which infrasonic, sonic, ultrasonic, or electromagnetic waves, or particle emission, not having a directional significance, are being received
    • G01S3/80Direction-finders for determining the direction from which infrasonic, sonic, ultrasonic, or electromagnetic waves, or particle emission, not having a directional significance, are being received using ultrasonic, sonic or infrasonic waves

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Radar, Positioning & Navigation (AREA)
  • Remote Sensing (AREA)
  • Measurement Of Velocity Or Position Using Acoustic Or Ultrasonic Waves (AREA)

Abstract

FIELD: metrology.SUBSTANCE: invention relates to metrology and can be used for detection of airborne objects, for example small and lightly noisy unmanned aerial vehicles. Device for detecting acoustically active aerial objects includes two acoustic sensors shifted relative to each other along a vertical line, a canopy of soundproof material installed under them, a unit for processing electric signals of acoustic sensors. Unit includes balancing units, inputs connected to sensors, and outputs – to inputs of subtracting device, output of which is connected via strip filter to decision making unit. Said deflector is composed of ascending and descending elements. Bottom parts of the shield elements are located below the lower acoustic sensor. In one version, the soundproof perforated shield has a shape which forms a rectangular or C-shaped contour in a horizontal projection, the end face is fixed on the surface of a flat structure, for example on a wall or a bridge support, on which acoustic sensors are also mounted. In another version, soundproof perforated cap constructs axisymmetric closed circuit and is installed on vertical support passing through center of symmetry of shield, at that acoustic sensors are located on top of support.EFFECT: technical result is increase in detection range.3 cl, 4 dwg, 1 tbl

Description

Изобретение относится к технике приема сигналов от источников звуковых волн и может быть использовано для обнаружения воздушных объектов, например, малогабаритных и слабо шумящих беспилотных летательных аппаратов.The invention relates to techniques for receiving signals from sources of sound waves and can be used to detect airborne objects, for example, small-sized and slightly noisy unmanned aerial vehicles.

Известна система обнаружения беспилотных винтокрылых летательных аппаратов (патент РФ 2593439 МПК G01S 17/00), которая содержит четыре акустических датчика с известным взаимным расположением и расположением относительно контролируемой зоны в пространстве. Каждый акустический датчик состоит из приемного устройства и блока. обнаружения и классификации. Выход приемного устройства соединен с входом блока обнаружения и классификации, который соединен с блоком оперативного управления и принятия решения, который соединен с системой оповещения и индикации. Блок оперативного управления и принятия решения также соединен с блоком сопряжения с телекамерами, который соединен с поворотной телекамерой с известным местоположением в пространстве и скоростью поворота.A known detection system for unmanned rotary-wing aircraft (RF patent 2593439 IPC G01S 17/00), which contains four acoustic sensors with a known relative position and location relative to the controlled area in space. Each acoustic sensor consists of a receiver and a unit. detection and classification. The output of the receiving device is connected to the input of the detection and classification unit, which is connected to the operational control and decision making unit, which is connected to the warning and indication system. The operational control and decision making unit is also connected to the camera pairing unit, which is connected to a rotary camera with a known spatial location and rotation speed.

Известны система и способ обнаружения винтокрылых беспилотных летательных аппаратов, описанные в патенте US 7957225 В2, в которых принимают акустический сигнал с помощью набора акустических датчиков, классифицируют источник акустического сигнала на основе спектрального анализа акустического сигнала, определяют горизонтальные координаты и высоту источника акустического сигнала на основе анализа, по меньшей четырех акустических сигналов, полученных от четырех акустических датчиков.A known system and method for detecting rotary-wing unmanned aerial vehicles described in US patent 7957225 B2, in which an acoustic signal is received using a set of acoustic sensors, the acoustic signal source is classified based on the spectral analysis of the acoustic signal, horizontal coordinates and the height of the acoustic signal source are determined based on the analysis at least four acoustic signals received from four acoustic sensors.

Наличие интенсивных фоновых помех при использовании известных устройств затрудняет обнаружение сигнала (акустического маркера) известными устройствами, неблагоприятно сказывается на качестве анализа сигнала и дальности обнаружения.The presence of intense background noise when using known devices complicates the detection of a signal (acoustic marker) by known devices, adversely affects the quality of signal analysis and detection range.

Если направления на источник шумового фона и источник сигнала заведомо не совпадают, для обнаружения и выделения полезного сигнала могут быть использованы пространственно-избирательные устройства. В этом случае увеличение дальности обнаружения объекта, излучающего акустический сигнал, может быть реализовано ослаблением фоновой помехи в направлении приема.If the directions to the noise source and the signal source obviously do not coincide, spatially selective devices can be used to detect and isolate the useful signal. In this case, an increase in the detection range of an object emitting an acoustic signal can be realized by attenuating the background noise in the receiving direction.

Известно устройство для направленного приема сигналов, состоящее из приемного сенсора, установленного в фокусе параболического рефлектора (патент на полезную модель RU №113878, H01Q 3/08).A device for directional signal reception, consisting of a receiving sensor mounted in the focus of a parabolic reflector (patent for utility model RU No. 113878, H01Q 3/08).

Известно устройство для направленного приема сигналов, состоящее из приемного сенсора и волнового трансформатора, выполненного в виде конического или экспоненциального рупорного насадка (напр., патент на полезную модель RU №140983, H01Q).A device for directional signal reception, consisting of a receiving sensor and a wave transformer, made in the form of a conical or exponential horn nozzle (eg, patent for utility model RU No. 140983, H01Q).

Известны также широкоапертурные устройства направленного приема акустических сигналов, состоящие из большого числа элементов, организованных в матрицы/решетки (Н.П. Красненко, А.С. Раков и др. "Акустическая антенная решетка с электронным управлением лучом диаграммы направленности". - Доклады ТУСУРа, №3 (29), сентябрь, 2013).Wide-aperture devices for the directional reception of acoustic signals are also known, consisting of a large number of elements organized in arrays / arrays (NP Krasnenko, AS Rakov and others. “Acoustic antenna array with electronically controlled beam pattern.” - TUSUR reports No. 3 (29), September, 2013).

Недостатком этих устройств является зависимость эффективности пространственной селекции от углового размера сегмента обзора: чем больше абсолютные значения dA/dϕ и dA/dθ на спаде главного лепестка диаграммы направленности, тем меньше площадь окна обзора ΔθΔϕ. Для перекрытия большого сектора пространства (ограниченного, например, пределами верхней полусферы) требуется либо обеспечить режим сканирования по сетке углов θ и ϕ, либо использовать параллельно работающую группу устройств, нацеленных на разные участки пространства.The disadvantage of these devices is the dependence of the spatial selection efficiency on the angular size of the survey segment: the larger the absolute values of dA / dϕ and dA / dθ at the decay of the main lobe of the radiation pattern, the smaller the viewing window area ΔθΔϕ. To overlap a large sector of space (limited, for example, by the limits of the upper hemisphere), it is necessary either to provide a scanning mode along the grid of angles θ and ϕ, or to use a parallel working group of devices aimed at different parts of space.

Режим сканирования приводит к дополнительной задержке распознавания объекта, а также к росту вероятности пропуска объекта, т.к. сигналы с разных направлений принимаются неодновременно.Scanning mode leads to an additional delay in object recognition, as well as an increase in the probability of skipping an object, because Signals from different directions are received at the same time.

Целью изобретения является улучшение выделения полезного сигнала в зашумленной среде.The aim of the invention is to improve the selection of the useful signal in a noisy environment.

Техническим результатом является повышение дальности обнаружения акустически активных летательных аппаратов путем подавления фонового акустического шума, приходящего с неактуальных "подгоризонтальных" направлений.The technical result is to increase the detection range of acoustically active aircraft by suppressing background acoustic noise coming from irrelevant "sub-horizontal" directions.

Для достижения указанного результата устройство обнаружения акустически активных воздушных объектов включает два акустических сенсора, смещенных друг относительно друга по вертикали, установленный под ними козырек из звуконепроницаемого материала, блок обработки электрических сигналов акустических сенсоров, включающий узлы балансировки, входами подключенные к сенсорам, а выходами - к входам вычитающего устройства, выход которого через полосовой фильтр соединен с узлом принятия решения, при этом козырек выполнен из восходящего и нисходящего элементов, пересечением которых образована линия вершины козырька, нижние части элементов которого расположены ниже нижнего акустического сенсора, а каждая точка на линии вершины козырька равноудалена от обоих акустических сенсоров.To achieve this result, the device for detecting acoustically active airborne objects includes two acoustic sensors vertically offset from each other, a visor made of soundproof material mounted under them, an acoustic signal processing unit for acoustic signals, including balancing nodes connected to the sensors by inputs and outputs to the inputs of the subtractor, the output of which through the bandpass filter is connected to the decision-making unit, while the visor is made of ascending and descending elements, the intersection of which forms the peak line of the peak, the lower parts of which are located below the lower acoustic sensor, and each point on the peak line of the peak is equidistant from both acoustic sensors.

В одном варианте звуконепроницаемый козырек имеет форму, образующую в горизонтальной проекции прямоугольный или С-образный контур, торцом закреплен на внешней поверхности стены (здания или опоре моста), на которой также установлены акустические сенсоры.In one embodiment, the soundproof visor has a shape that forms in a horizontal projection a rectangular or C-shaped contour, end-mounted on the outer surface of the wall (building or bridge support), on which acoustic sensors are also mounted.

В другом варианте звуконепроницаемый козырек конструктивно образует осесимметричный замкнутый контур и установлен на вертикальной опоре, проходящей через центр симметрии козырька, при этом акустические сенсоры расположены на вершине опоры.In another embodiment, the soundproof visor constructively forms an axisymmetric closed loop and is mounted on a vertical support passing through the center of symmetry of the visor, with acoustic sensors located on top of the support.

Использование козырька из звуконепроницаемого материала, выполнение из восходящего и нисходящего элементов с созданием вершины в точках их пересечения позволяет создать определенной конфигурации акустическую тень от «подгоризонтального» шумового фона.Using a visor made of soundproof material, making of ascending and descending elements with the creation of a vertex at the points of their intersection allows you to create a specific configuration of the acoustic shadow from the “horizontal” noise background.

Размещение акустических сенсоров вдоль вертикальной линии в области акустической тени козырька от «подгоризонтального» фонового шума позволяет улучшить обнаружение полезных сигналов и увеличить дальность обнаружения отслеживаемого малогабаритного летательного объекта.The placement of acoustic sensors along a vertical line in the region of the acoustic shadow of the visor from the “horizontal” background noise can improve the detection of useful signals and increase the detection range of the tracked small-sized flying object.

Блок обработки электрических сигналов акустических сенсоров обеспечивает взаимоуничтожение «подгоризонтальных» шумов, попавших в зону расположения обоих сенсоров.The processing unit for the electrical signals of acoustic sensors provides the mutual destruction of “subhorizontal” noises that fall into the area of both sensors.

В результате поиска не обнаружено информации, позволяющей сделать вывод об известности отличительных признаков заявляемого устройства, следовательно, заявляемое техническое решение соответствует условию новизны.As a result of the search, no information was found allowing to conclude that the distinguishing features of the claimed device are known, therefore, the claimed technical solution meets the novelty condition.

Из предшествующего уровня техники не известно влияние отличительных признаков заявляемого устройства на достигаемый технический результат, следовательно, заявляемое устройство соответствует условию изобретательского уровня.From the prior art it is not known the influence of the distinctive features of the claimed device on the achieved technical result, therefore, the claimed device meets the condition of an inventive step.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг. 1 представлена структурная схема заявляемого устройства.The invention is illustrated by drawings, where in FIG. 1 presents a structural diagram of the inventive device.

Заявляемое устройство содержит два акустических сенсора 1 и 2, закрепленный под ними козырек 3, блок обработки электрических сигналов 4. Козырек 3 представляет собой конструкцию из звуконепроницаемого материала, выполненную из восходящего 5 и нисходящего 6 элементов, пересечением которых образована линия вершины козырька. Акустические сенсоры 1, 2 располагаются вдоль вертикальной линии, при этом нижняя часть нисходящего элемента 6 козырька 3 расположена ниже нижнего акустического сенсора 2, а каждая точка на линии соединения восходящего и нисходящего элементов козырька 3 равноудалена от обоих акустических сенсоров. Этим обеспечивается стабильная конфигурация акустической тени на сенсорах 1 и 2 по отношению к акустическому шуму, идущему с широкого сектора "подгоризонтальных" направлений, что позволяет успешно подавить мешающие (неактуальные) шумы методом взаимокомпенсации в электрическом тракте устройства.The inventive device contains two acoustic sensors 1 and 2, a visor 3 fixed under them, an electric signal processing unit 4. The visor 3 is a structure of soundproof material made of ascending 5 and descending 6 elements, the intersection of which forms the peak line of the visor. Acoustic sensors 1, 2 are located along a vertical line, while the lower part of the descending element 6 of the visor 3 is located below the lower acoustic sensor 2, and each point on the connection line of the ascending and descending elements of the visor 3 is equidistant from both acoustic sensors. This ensures a stable configuration of the acoustic shadow on sensors 1 and 2 with respect to acoustic noise coming from a wide sector of “horizontal” directions, which allows you to successfully suppress interfering (irrelevant) noise by the method of mutual compensation in the device’s electric path.

В зависимости от места установки заявляемого устройства и вероятного направления прихода акустических помех козырек может иметь различную конфигурацию: проекция козырька 3 на горизонтальную плоскость может образовывать прямоугольный, или С-образный (фиг. 2), или круглый контур (фиг. 3). Например, для обеспечения сектора азимутального обзора до 180 градусов конструктив устройства (включая акустические сенсоры) может располагаться непосредственно на плоском элементе конструкции, например, на стене сооружения или опоре моста. В этом случае звуконепроницаемый козырек в горизонтальной проекции конструктивно образует прямоугольный или С-образный контур, торцом прилегающий к стене. Для обеспечения панорамного (кругового) обзора звуконепроницаемый козырек в горизонтальной плоскости самозамкнут, фиксируется на заданном уровне вертикальной опорой, проходящей через центр горизонтальной проекции козырька. В верхней части этой опоры размещаются акустические сенсоры. Конструкция может быть развернута либо на открытой местности выше уровня объектов, создающих акустические препятствия, либо на верхнем уровне сооружений (например, на крыше здания). Приведенными вариантами возможности конструктивного исполнения не ограничиваются.Depending on the installation location of the claimed device and the probable direction of arrival of acoustic noise, the visor can have a different configuration: the projection of the visor 3 on a horizontal plane can form a rectangular, or C-shaped (Fig. 2), or a circular contour (Fig. 3). For example, to provide an azimuthal viewing sector of up to 180 degrees, the device construct (including acoustic sensors) can be located directly on a flat structural element, for example, on a building wall or bridge support. In this case, a soundproof visor in a horizontal projection constructively forms a rectangular or C-shaped contour that abuts against the wall. To ensure a panoramic (circular) view, the soundproof visor in the horizontal plane is self-closed, fixed at a predetermined level by a vertical support passing through the center of the horizontal projection of the visor. At the top of this support are acoustic sensors. The structure can be deployed either in an open area above the level of objects creating acoustic obstacles, or at the top level of structures (for example, on the roof of a building). The options given to the design are not limited.

В качестве акустических сенсоров 1, 2 могут использоваться микрофоны или динамические головки. Акустические сенсоры 1, 2 могут размещаться как в отдельных звукопроницаемых кожухах (фиг. 2), так и быть заключеннными в общий кожух 12, и закрепляться на опоре 13, общей для всей конструкции (фиг. 3). Расстояние Н между акустическими центрами сенсоров 1 и 2 определяет чувствительность устройства к полезному сигналу в заданном диапазоне частот с учетом направления приема (больший вертикальный разнос соответствует большей интегральной чувствительности), при этом величина H ограничена условием Н<С/В, где С - скорость звука, В - верхняя граница рабочего диапазона частот. Так, при верхней рабочей частоте Fв=400 Гц вертикальный разнос ограничен значением 0,8 м. Блок обработки электрических сигналов 4 включает узлы балансировки 7 и 8, вычитающее устройство 9, широкополосный фильтр 10 с прозрачностью в диапазоне от нижней Fн до верхней Fв рабочей частоты, узел принятия решения 11. Узлы балансировки 7, 8 представляют собой линейные усилители с возможностью независимой установки в каждом канале коэффициента усиления, амплитудно-частотной и фазочастотной зависимостей. Вычитающим устройством 9 может быть, например, дифференциальный усилитель. Узел принятия решения 11 может представлять собой пороговое устройство, формирующее команду предупреждения ("Угроза") при превышении сигналом на его входе заданного (порогового) значения.As acoustic sensors 1, 2, microphones or dynamic heads can be used. Acoustic sensors 1, 2 can be placed both in separate soundproof casing (Fig. 2), and be enclosed in a common casing 12, and mounted on a support 13, common to the entire structure (Fig. 3). The distance H between the acoustic centers of the sensors 1 and 2 determines the sensitivity of the device to a useful signal in a given frequency range taking into account the direction of reception (a larger vertical separation corresponds to a larger integral sensitivity), while the value of H is limited by the condition H <C / B, where C is the speed of sound , In - the upper limit of the working frequency range. So, at the upper operating frequency Fв = 400 Hz, the vertical separation is limited to 0.8 m. The electrical signal processing unit 4 includes balancing units 7 and 8, a subtractor 9, a broadband filter 10 with transparency in the range from the lower Fн to the upper Fв operating frequency , decision node 11. Balancing nodes 7, 8 are linear amplifiers with the possibility of independently setting the gain, amplitude-frequency and phase-frequency dependences in each channel. The subtractor 9 may be, for example, a differential amplifier. The decision node 11 may be a threshold device that generates a warning command (“Threat”) when the signal at its input exceeds a predetermined (threshold) value.

Сечение козырька 3 в вертикальной плоскости представляет собой треугольник с основанием АС и высотой BD (фиг. 4), причем точка В в сечении козырька 3 равноудалена от сенсоров 1 и 2, обеспечивая равенство длин акустических путей от точки В к центру сенсора 1 и от точки В к центру сенсора 2. Угол наклона участка ВС выбирается из соображений непопадания акустических отражений от стены или от противолежащей части конструкции на сенсоры 1 и 2. Предельное значение угла, полученное из этих соображений, составляет 30 градусов; выбор близкого к предельному значению является оптимальным для минимизации массогабаритных характеристик устройства. Наклон участка АВ выбирается таким образом, чтобы в продолжение прямой, проходящей через эти две точки, оба сенсора находились ниже нее, то есть в зоне акустической тени источников фоновых помех (фиг. 4). Задаваемое ориентацией участка АВ направление определяет линию "горизонта приема".The cross section of the visor 3 in the vertical plane is a triangle with the base of the speaker and a height of BD (Fig. 4), and point B in the cross section of the visor 3 is equidistant from the sensors 1 and 2, ensuring equal lengths of acoustic paths from point B to the center of sensor 1 and from point In to the center of the sensor 2. The angle of inclination of the aircraft section is selected for reasons of acoustic reflections from the wall or from the opposite part of the structure to the sensors 1 and 2. The limit value of the angle obtained from these considerations is 30 degrees; the choice close to the limiting value is optimal to minimize the overall dimensions of the device. The slope of the AB section is selected so that in continuation of the straight line passing through these two points, both sensors are below it, that is, in the acoustic shadow zone of the background noise sources (Fig. 4). The direction defined by the orientation of the AB section defines the line of the “reception horizon”.

При соблюдении указанных условий ширина козырька (габарит АС) для частотного диапазона 200-400 Гц составит около 2 метров.Subject to the specified conditions, the width of the visor (speaker size) for the frequency range 200-400 Hz will be about 2 meters.

Балансируется устройство по сигналам, приходящим с направлений ниже линии "горизонта приема", по критерию максимального подавления сигналов в полосе рабочих частот. Коэффициент передачи узла 8 сбалансированного тракта превышает коэффициент передачи узла 7 в среднем на 2,5 дБ в указанном частотном диапазоне (около 2 дБ для частоты 200 Гц, около 2,5 дБ для частоты 300 Гц и около 3 дБ для частоты 400 Гц).The device is balanced by signals coming from directions below the line of the "horizon of reception", according to the criterion of maximum signal suppression in the operating frequency band. The transmission coefficient of node 8 of the balanced path exceeds the transmission coefficient of node 7 by an average of 2.5 dB in the specified frequency range (about 2 dB for a frequency of 200 Hz, about 2.5 dB for a frequency of 300 Hz and about 3 dB for a frequency of 400 Hz).

Работает устройство следующим образом.The device operates as follows.

Для акустических волн, приходящих снизу (рокот транспорта, шум уличной толп и пр.), в общем случае - мешающие звуки с направлений, ограниченных снизу линией АВ (фиг. 4), приемные сенсоры 1 и 2 находятся в зоне тени от козырька 3 (на фиг. 4 "зона тени" обозначена именно для этого случая). Часть энергии приходящих с нижнего направления волн переотражается от козырька 3 вниз и в стороны. Другая ее часть дифрагирует на точке А, распространяется вдоль участка АВ, выполняющего роль звуковода, затем еще раз дифрагирует на точке В и, расщепляясь, попадает на сенсоры 1 и 2. Расположением сенсоров обеспечивается равная протяженность акустических путей В1 и В2. Нейтрализация этих шумовых составляющих, сбалансированных до необходимой степени узлами 7 и 8, происходит в устройстве 9.For acoustic waves coming from below (rumble of traffic, noise of street crowds, etc.), in the general case - interfering sounds from directions bounded below by the AB line (Fig. 4), receiving sensors 1 and 2 are in the shadow zone from the visor 3 ( in Fig. 4, the "shadow zone" is indicated precisely for this case). Part of the energy coming from the lower direction of the waves is reflected from the visor 3 down and to the sides. Another part of it diffracts at point A, propagates along the portion AB acting as a sound guide, then diffracts again at point B and, splitting, falls on sensors 1 and 2. The arrangement of the sensors ensures equal length of acoustic paths B1 and B2. The neutralization of these noise components, balanced to the necessary extent by the nodes 7 and 8, occurs in the device 9.

Таким образом, наличие козырька из звуконепроницаемого материала, выполнение из восходящего и нисходящего элементов под акустическими сенсорами изменяет локальную конфигурацию акустического поля, обеспечивая равномерное и синфазное распределение подгоризонтального фона в зоне расположения обоих сенсоров. В блоке обработки 4 происходит взаимная компенсация электрических сигналов сенсоров, наведенных подгоризонтальной составляющей акустического фона. В результате принимаемый с «надгоризонтальных» направлений сигнал освобождается от влияния мешающего «подгоризонтального» шума.Thus, the presence of a visor made of soundproof material, the execution of the ascending and descending elements under the acoustic sensors changes the local configuration of the acoustic field, providing a uniform and in-phase distribution of the horizontal background in the area where both sensors are located. In the processing unit 4 there is a mutual compensation of the electrical signals of the sensors induced by the subhorizontal component of the acoustic background. As a result, the signal received from the “horizontal” directions is freed from the influence of the interfering “horizontal” noise.

Аналогичная ситуация имеет место для звуковых волн, приходящих с «подгоризонтальных» боковых направлений (фиг. 4, линия волнового фронта ф135). Таким образом, обеспечивается нечувствительность заявляемого устройства по отношению к сигналам, приходящим "снизу" и с "нижнебоковых направлений".A similar situation occurs for sound waves arriving from “subhorizontal” lateral directions (Fig. 4, wavefront line f135). Thus, the insensitivity of the claimed device is provided with respect to signals arriving "from below" and from "lower lateral directions."

Сигнал от источника звуковой волны, приходящей к точке В с направления, выше "горизонта приема" (фиг. 4, линия фронта ф105), приходит на сенсор 1 уже непосредственно, по прямой |з1|. Из-за этого амплитуда сигнала на выходе сенсора 1 оказывается большей, чем на выходе сенсора 2. Сенсор 2 продолжает оставаться в зоне акустической тени для этой волны; ее путь к сенсору 2 состоит из двух частей, |жВ|+|В2|. Кроме того, для данного направления прихода разность акустических длин уже не является нулевой: |з1|<|жВ|+|В2|. Оба фактора - амплитудный и фазовый - приводят к разбалансу в канале приема, а следовательно, к возникновению некомпенсируемой составляющей на выходе вычитающего устройства 9. Чем больше угол между направлением распространения звука и линией АВ (на фиг. 4 показаны направления движения волнового фронта под углом 75 и 60 The signal from the source of the sound wave arriving at point B from the direction above the "reception horizon" (Fig. 4, front line f105) arrives at sensor 1 directly, in a straight line | s1 |. Because of this, the signal amplitude at the output of the sensor 1 turns out to be larger than at the output of the sensor 2. Sensor 2 continues to remain in the acoustic shadow zone for this wave; its path to the sensor 2 consists of two parts, | wB | + | B2 |. In addition, for this direction of arrival, the difference in acoustic lengths is no longer zero: | s1 | <| xB | + | B2 |. Both factors - amplitude and phase - lead to imbalance in the reception channel, and therefore to the appearance of an uncompensated component at the output of the subtractor 9. The larger the angle between the direction of sound propagation and the line AB (Fig. 4 shows the directions of the wavefront at an angle of 75 and 60

град, т.е. слева-сверху), тем больше разность хода лучей при дополнительном разбалансе по интенсивности звука, и тем больший по величине сигнал поступает на узел принятия решения 11.hail, i.e. left-top), the greater the difference in the path of the rays with an additional imbalance in sound intensity, and the larger the signal arrives at the decision node 11.

Экспериментально снятая зависимость выходного напряжения на входе узла 11 от направления угла прихода звука отображена таблицей.The experimentally measured dependence of the output voltage at the input of node 11 on the direction of the angle of sound arrival is shown in the table.

Figure 00000001
Figure 00000001

Экспериментально подтвержденная эффективность подавления подгоризонтальных составляющих шумового фона достигает 30 дБ и более, что увеличивает дальность обнаружения БПЛА примерно в тридцать раз.The experimentally confirmed efficiency of suppressing the subhorizontal components of the noise background reaches 30 dB or more, which increases the detection range of UAVs by about thirty times.

Claims (3)

1. Устройство обнаружения акустически активных воздушных объектов, включающее два акустических сенсора, смещенных относительно друг друга вдоль вертикальной линии, установленный под ними козырек из звуконепроницаемого материала, блок обработки электрических сигналов акустических сенсоров, включающий узлы балансировки, входами подключенные к сенсорам, а выходами - к входам вычитающего устройства, выход которого через полосовой фильтр соединен с узлом принятия решения, при этом козырек выполнен из восходящего и нисходящего элементов, пересечением которых образована линия вершины козырька, нижние части элементов козырька расположены ниже нижнего акустического сенсора, а каждая точка на линии вершины козырька равноудалена от обоих акустических сенсоров.1. A device for detecting acoustically active airborne objects, including two acoustic sensors offset relative to each other along a vertical line, a visor made of soundproof material installed under them, an acoustic signal processing unit for acoustic signals, including balancing nodes connected to the sensors by inputs and outputs to the inputs of the subtractor, the output of which through the band-pass filter is connected to the decision-making unit, while the visor is made of ascending and descending elements, the intersection of which forms the peak line of the peak, the lower parts of the peak are located below the lower acoustic sensor, and each point on the peak line of the peak is equidistant from both acoustic sensors. 2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что звуконепроницаемый козырек имеет форму, образующую в горизонтальной проекции прямоугольный или С-образный контур, торцом закреплен на поверхности плоской конструкции, например на стене или опоре моста, на которой также установлены акустические сенсоры.2. The device according to claim 1, characterized in that the soundproof visor has a shape that forms a rectangular or C-shaped contour in horizontal projection, is end-mounted on a surface of a flat structure, for example, on a wall or bridge support, on which acoustic sensors are also mounted. 3. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что звуконепроницаемый козырек конструктивно образует осесимметричный замкнутый контур и установлен на вертикальной опоре, проходящей через центр симметрии козырька, при этом акустические сенсоры расположены на вершине опоры.3. The device according to claim 1, characterized in that the soundproof visor constructively forms an axisymmetric closed loop and is mounted on a vertical support passing through the center of symmetry of the visor, while the acoustic sensors are located on top of the support.
RU2019126698A 2019-08-22 2019-08-22 Acoustic active aerial objects detection device RU2722968C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2019126698A RU2722968C1 (en) 2019-08-22 2019-08-22 Acoustic active aerial objects detection device

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2019126698A RU2722968C1 (en) 2019-08-22 2019-08-22 Acoustic active aerial objects detection device

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2722968C1 true RU2722968C1 (en) 2020-06-05

Family

ID=71067922

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2019126698A RU2722968C1 (en) 2019-08-22 2019-08-22 Acoustic active aerial objects detection device

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2722968C1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111707356A (en) * 2020-06-24 2020-09-25 国网山东省电力公司电力科学研究院 Noise detection systems and drones for drones

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB2015307A (en) * 1978-02-27 1979-09-05 Schlumberger Technology Corp Method and apparatus for demodulating signals in a well logging while drilling system
JP2505964Y2 (en) * 1988-09-27 1996-08-07 リオン株式会社 Aircraft noise identification device
US7154275B2 (en) * 2002-12-10 2006-12-26 Bae Systems Information And Electronic Systems Integration Inc. Method and apparatus for detecting individuals using electrical field sensors
US8842856B2 (en) * 2012-03-02 2014-09-23 Kabushiki Kaisha Audio-Technica Condenser microphone

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB2015307A (en) * 1978-02-27 1979-09-05 Schlumberger Technology Corp Method and apparatus for demodulating signals in a well logging while drilling system
JP2505964Y2 (en) * 1988-09-27 1996-08-07 リオン株式会社 Aircraft noise identification device
US7154275B2 (en) * 2002-12-10 2006-12-26 Bae Systems Information And Electronic Systems Integration Inc. Method and apparatus for detecting individuals using electrical field sensors
US8842856B2 (en) * 2012-03-02 2014-09-23 Kabushiki Kaisha Audio-Technica Condenser microphone

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111707356A (en) * 2020-06-24 2020-09-25 国网山东省电力公司电力科学研究院 Noise detection systems and drones for drones

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN112702669B (en) Sound pickup apparatus, method, apparatus, system, and storage medium
US8174930B2 (en) Housing for phased array monostatic sodar systems
US5834647A (en) Active device for attenuating the sound intensity
US8116482B2 (en) Low noise microphone for use in windy environments and/or in the presence of engine noise
KR20010031349A (en) Method of detecting atmospheric weather conditions
RU2444754C1 (en) Method for detection and spatial localisation of air objects
US2416675A (en) Horn antenna system
KR101793942B1 (en) Apparatus for tracking sound source using sound receiving device and method thereof
RU2722968C1 (en) Acoustic active aerial objects detection device
WO2021191625A1 (en) Uav and uav operator detector
US10444352B2 (en) Apparatus for sounding the atmosphere and method
US8004935B2 (en) Sodar housing with non-woven fabric lining for sound absorption
Hall Jr et al. Acoustic antennas for atmospheric echo sounding
KR101948832B1 (en) Apparatus for Dual Mode Composite Sensor Based on Optical Fiber Optical System
AU2008260266B2 (en) Housings for phased array monostatic sodar systems
Caronna et al. Acoustic system for aircraft detection and tracking based on passive microphones arrays
US20130100773A1 (en) Wide-area wind velocity profiler
CN221926608U (en) Radar electromagnetic signal processing device
RU2178572C2 (en) Receiving antenna of surveillance sonar
JPH0627809B2 (en) Lath radar device
US3704463A (en) Direction finding antenna system
JPH0728729Y2 (en) Tracking antenna
CN207965130U (en) A kind of direct signal receiving and retransmitting device for passive radar
Munt et al. A measurement and prediction method for determining helicopter noise contours
JP2025022247A (en) Optical Corona Discharge Detection System