§ 1.2. Основные положения теории обнаружения
подводных объектов
Отмечается, что необходимым условием обнаружения объекта поиска является
либо наличие у него собственных физических полей, отличных по своему
характеру от аналогичных полей окружающей среды, либо способность
объекта особым образом деформировать внешние по отношению к нему поля
[1]. Окружающая среда также способна деформировать в той или иной
степени любое из физических полей. Очевидно, что объект может быть
обнаружен лишь в том случае, если он деформирует внешние или излучает
собственные поля иначе, чем среда, т. е. если он является локальной
неоднородностью среды. Локальные неоднородности могут быть естественными
неоднородностями среды и искусственными — созданными человеком. Эти
принципиально различные по природе неоднородности могут обладать
сходными физическими параметрами [38]. Данное обстоятельство усложняет
поиск искусственных объектов в присутствии естественных неоднородностей,
которые следует рассматривать как тела-помехи. К числу тел-помех, кроме
того, можно отнести искусственные неоднородности, не подлежащие
обнаружению, например якоря или небольшие предметы — при поиске мин,
корпуса затонувших судов и сооружений — при поиске аварийной подводной
лодки и т. д.
Наряду с полезной информацией, содержащей сведения об объекте поиска и
являющейся сигналом, на приемный элемент системы обнаружения поступает
также информация, не содержащая данных сведений и представляющая собой
помеху. Таким образом, на входе приемною элемента образуется смесь
сигнала и помехи. Для пассивных систем обнаружения помехами являются
флуктуации естественных полей, деформации этих полей, вызванные
телами-помехами, и шумы, возникающие в среде и приемной аппаратуре. В
активных системах обнаружения кроме помех, отмеченных выше, имеют место
помехи от непосредственного воздействия на приемный элемент излучаемого
системой физического поля, его флуктуаций и отражении от дна и придонных
слоев воды. Этот вид помех в случае импульсных систем обнаружения имеет
нестационарный (спадающий во времени) характер. Обнаружение сигнала во
входном состоянии при мешающем воздействии нестационарных помех весьма
затруднительно. Поэтому используются различные приемы стационаризации
(выравнивания во времени среднего уровня) помехи. После стационаризации
все виды помех пассивных и активных систем подводного поиска, кроме
помех, обусловленных телами-помехами, представляют собой случайные
колебания и вызывают появление на выходе детектора напряжения.
На рис. 1.4 график распределения смеси слабого
сигнала и помехи представлен кривой 2, а смеси сильного сигнала и помехи
— кривой 3. Из этого рисунка видно, что возможны случаи, когда
максимальные и даже средние значения помехи будут заходить в область
минимальных и средних значений сигнала. При этом возможны ошибочные
решения. Так, помеха, имеющая большую величину, может быть принята за
сигнал, а сигнал небольшой величины может быть принят за помеху. В
первом случае возникает ложная тревога при обнаружении сигнала, во
втором — пропуск сигнала.
После принятия решения об обнаружении сигнала осуществляется операция
опознавания или классификации объекта. Качество выполнения этой операции
зависит от силы и количества используемых для этого характерных
признаков сигнала. Статистически признаки, характеризующие объект,
непостоянны, зависят от типа и положения объекта, от принципа действия
системы обнаружения и имеют распределения, аналогичные распределениям на
рис. 1.4. Помехой в операции опознавания или классификации является
сигнал от тела-помехи, признаки которого имеют распределения, подобные
распределениям аналогичных признаков сигнала от объекта. Решение в
операции опознавания принимается по каждому признаку в отдельности и на
основании этих частных решений принимается окончательное решение об
опознавании объекта. Иными словами, принимается решение о том, что в
зоне обнаружения СПП имеется локальная неоднородность и эта
неоднородность является объектом поиска (или даже определенным типом
объекта поиска). При выполнении операции опознавания так же, как и при
выполнении операции обнаружения, возможны ложные тревоги и пропуски
сигнала.
Критерий последовательного наблюдателя (критерий
Вальда) может применяться в тех случаях, когда при необходимости с
отдельных участков обследуемых площадей информация снимается в течение
более длительного времени. Несмотря на это, критерий последовательного
наблюдателя позволяет уменьшить общее время обнаружения при той же
правильности результата, что и критерий Неймана-Пирсона, или повысить
правильность обнаружения за то же время наблюдения. В решающих
устройствах, реализующих этот критерий, устанавливается не один
пороговый уровень, а два—верхний и нижний (рис. 1.6).
В процессе поиска кроме определения факта
присутствия объекта в зоне обнаружения СПП часто производится
определение местоположения обнаруженного объекта в системе координат,
связанных с се приемным элементом. Относительные координаты объекта
считаются известными, если известны расстояние от него до приемного
элемента и направление (пеленг) на объект. Точность определения
относительных координат зависит от типа СПП —дальномерно-пеленгационные,
локальные.
Эти два типа СПГ1 находят наибольшее распространение. Первый —при
больших дальностях обнаружения объекта обеспечивает достаточно точное
определение его местоположения, хотя и имеет сравнительно высокую
сложность системы, второй — при небольшой дальности обнаружения также
обеспечивает достаточную точность определения местоположения объекта, но
отличается значительной простотой системы.