Гидроакустическая синхронная дальномерная навигационная система

Гидроакустическая синхронная дальномерная навигационная система относится к гидроакустике, а именно к гидроакустическим навигационным средствам, и может быть использована для обеспечения навигации подводных объектов. Гидроакустическая синхронная дальномерная навигационная система содержит базу из М гидроакустических приемоответчиков 1.1, 1.2, …, 1.М, передатчик 2 акустических импульсов, М-канальный приемник 3 гидроакустических сигналов, М измерителей 4.1, 4.2, … 4.М времени распространения гидроакустических сигналов от передатчика 2 до приемоответчика и обратно, М управляемых блоков 5.1, 5.2, … 5.М преобразования временного интервала в дистанцию i-го канала вычислитель 6 координат объекта навигации и генератор 7 синхроимпульсов. Все элементы системы, кроме приемоответчиков 1.1, 1.2, …, 1.М, входящих в состав донной базы, установлены на объекте навигации. Совокупность вновь введенных связей и особенностей выполнения блоков преобразования временных интервалов в дистанции обеспечивает системе простоту и надежность. 1 ил.

 

Изобретение относится к гидроакустике, а именно к гидроакустическим навигационным средствам, и может быть использовано для обеспечения навигации подводных объектов.

Известна синхронная дальномерная навигационная система, содержащая донную навигационную базу из M гидроакустических маяков-приемоответчиков с различными рабочими частотами ответа, размещенные на объекте навигации гидроакустический передатчик, генератор синхроимпульсов, M-канальный приемник, M измерителей времени распространения гидроакустических сигналов до приемоответчиков, работающих на частотах этих сигналов, и обратно и вычислитель координат объекта навигации [см., например, Милн П.Х. Гидроакустические системы позиционирования: Пер. с англ. - Л.: Судостроение. - 1989. - 272 с. - с.49-60].

Все перечисленные элементы этого аналога входят и в состав заявляемой системы.

Работа этого аналога основана на измерении времени распространения звукового сигнала от объекта навигации до маяков и обратно, вычислении дистанций между объектом навигации и маяками с учетом постоянства скорости звука в водной среде и последующего пересчета этих дистанций в координаты объекта навигации.

Причиной, препятствующей достижению в этом аналоге технического результата, обеспечиваемого изобретением, является низкая точность работы в среде, содержащей отражающие границы. Несоответствие дистанций, рассчитанных в этих условиях, реальным приводит к существенным ошибкам определения координат объекта навигации, делает функционирование этой системы в условиях рефракции и многолучевости траекторий прохождения сигналов неприемлемым.

Наиболее близкой по технической сущности к заявляемой системе (прототипом) является система, содержащая в каждом из M каналов определения дистанций помимо элементов, входящих в состав приведенного выше аналога, N - по числу видов возможных траекторий - блоков преобразования временных интервалов в дистанции и блок выбора максимального значения дистанции.

Гидроакустическая синхронная дальномерная навигационная система-прототип защищена патентом РФ №713278, кл. G01S 15/08, 1978. Признаками, общими с заявляемой системой, в системе-прототипе являются база из M гидроакустических маяков-ответчиков, размещенные на объекте навигации гидроакустический передатчик, генератор синхроимпульсов, M-канальный приемник, M измерителей времени распространения гидроакустических сигналов, M блоков преобразования временных интервалов в дистанции, вычислитель координат объекта навигации и их связи.

Использование имеющихся в каждом из M каналов определения дистанций N блоков преобразования временных интегралов в дистанции и блока выбора максимального значения дистанции позволяет учесть условия рефракции сигналов и многолучевость траекторий и исключить ошибки определения координат объекта навигации, присущие первому аналогу.

Причиной, препятствующей достижению в системе-прототипе технического результата, достигаемого в изобретении, является сложность системы, обусловленная большим количеством блоков преобразования временных интервалов в дистанции и наличием блоков выбора максимального значения дистанции. Это обстоятельство в свою очередь не позволяет обеспечить достаточно высокий уровень надежности системы и приводит к существенному увеличению ее энергопотребления, что крайне нежелательно в условиях автономного нахождения объекта навигации в подводном положении.

Технической задачей, на решение которой направлено изобретение, является упрощение и повышение надежности системы.

Технический результат достигается тем, что в известной гидроакустической синхронной дальномерной навигационной системе блоки преобразования временных интервалов в дистанции выполнены управляемыми, их управляющие входы подключены к соответствующим входам управления системы, а выходы - к соответствующим входам вычислителя координат объекта навигации.

Для достижения технического результата в известной гидроакустической синхронной дальномерной навигационной системе, содержащей донную навигационную базу из M гидроакустических маяков-приемоответчиков с различными рабочими частотами ответа, размещенные на объекте навигации гидроакустический передатчик, генератор синхроимпульсов, первый выход которого подключен ко входу передатчика, M-канальный приемник, M измерителей времени распространения гидроакустических сигналов до приемоответчика, работающего на частотах этого сигнала, и обратно, входы обнуления которых подключены ко второму выходу генератора синхроимпульсов, а входы запуска - к соответствующим выходам M-канального приемника, M блоков преобразования временных интервалов в дистанции, сигнальные входы которых подключены к выходам соответствующих измерителей времени распространения гидроакустических сигналов, и вычислитель координат объекта навигации, блоки преобразования временных интервалов в дистанции выполнены управляемыми, их управляющие входы подключены к соответствующим входам управления системы, а выходы - к соответствующим входам вычислителя координат объекта навигации.

Совокупность вновь введенных связей и особенностей выполнения блоков преобразования временных интервалов в дистанции неизвестна из имеющихся в распоряжении заявителя источников информации. Поэтому заявляемую систему навигации следует считать новой и соответствующей изобретательскому уровню.

Сущность изобретения поясняется чертежом, на котором на фиг.1 приведена структурная схема предлагаемой системы.

Гидроакустическая синхронная дальномерная навигационная система содержит донную базу из M гидроакустических приемоответчиков 1.1, 1.2, …, 1.M, передатчик 2 акустических импульсов, M-канальный приемник 3 гидроакустических сигналов, M измерителей 4.1, 4.2, … 4.M времени распространения гидроакустических сигналов от передатчика 2 до приемоответчика и обратно, M блоков 5.1, 5.2, …5.M преобразования временного интервала в дистанцию i-го канала , вычислитель 6 координат объекта навигации и генератор 7 синхроимпульсов. Все элементы системы, кроме приемоответчиков 1.1, 1.2, …, 1.M, входящих в состав донной базы, установлены на объекте навигации.

Вход передатчика 2 соединен с первым выходом генератора 7, второй выход которого соединен со входами обнуления измерителей 4.1, 4.2, … 4.M, соединенных своими входами запуска с соответствующими выходами приемника 3, а выходами - с сигнальными входами блоков 5.1, 5.2, … 5.M соответственно. Управляющие входы блоков 5.1, 5.2, … 5.M соединены с соответствующими входами системы, а выходы - с соответствующими входами вычислителя 6.

Работа системы заключается в следующем.

Генератор 7 запускает передатчик 2 акустических импульсов и обнуляет интеграторы М измерителей 4.1, 4.2, … 4.M. В момент запуска передатчик 2 излучает акустический сигнал запроса, который, распространяясь в водной среде, принимается приемоответчиками 1.1, 1.2, …, 1.M. Каждый из приемоответчиков в момент прихода на него сигнала запроса излучает акустический сигнал со своей определенной частотой заполнения fi (i=1, 2, …, M). Сигналы, излученные премоответчиками 1.i (i=1, 2, …, M), распространяясь в водной среде, принимаются M-канальным приемником 3. Каждый из каналов приемника 3 настроен на одну из частот fi таким образом, что в каждом канале усиливается и детектируется сигнал ответа, излученный соответствующим ему приемоответчиком 1.i. Усиленные в приемнике 3 сигналы с выхода каждого из каналов поступают на запирающие входы соответствующих измерителей 4.i и запирают своими передними фронтами интеграторы меток времени.

В момент формирования генератором 7 очередного синхроимпульса происходит передача в цифровом коде в соответствующий блок 5.i (i=1, 2, …, M) информации о числе меток времени, накопленных измерителем 4.i за соответствующее время распространения сигнала от объекта навигации до соответствующего приемоответчика 1.i и обратно, от интегратора соответствующего измерителя 4.i.

Блоки 5.1, 5.2, … 5.M имеют различные начальные установки глубины погружения объекта навигации. На управляющие входы блоков 5.i с i-го входа системы поступают коды целочисленных коэффициентов, характеризующих эти трассы. Блоки 5.i выполняют операцию умножения поступившего на его вход числа меток времени на постоянный коэффициент, являющийся в общем случае функцией двух параметров: начальной установки глубины погружения и типа трассы. На выходах блоков 5.i формируются коды численных значений наклонных дальностей от объекта навигации до соответствующих приемоответчиков 1.i. Эти коды поступают на соответствующие входы вычислителя 6.

В вычислителе 6 по поступившим на его входы дистанциям между объектом навигации и приемоответчиками 1.i (i=1, 2, …, M), координаты которых заранее известны, рассчитываются координаты объекта навигации.

Таким образом, в заявляемой системе координаты объекта навигации определяются, как и в системе-прототипе, с учетом типа трассы. Однако, в заявляемой системе блоков преобразования интервалов времени в дистанцию в N раз меньше, чем в системе-прототипе. A блоки выбора максимума дистанции вообще отсутствуют. Большая простота системы обеспечивает ей более высокую надежность. Ориентировочный расчет показывает, что наработка на отказ заявляемой системы примерно на 20% больше, чем у системы-прототипа.

Гидроакустическая синхронная дальномерная навигационная система, содержащая донную навигационную базу из М гидроакустических маяков-приемоответчиков с различными рабочими частотами ответа, размещенные на объекте навигации гидроакустический передатчик, генератор синхроимпульсов, первый выход которого подключен ко входу передатчика, М-канальный приемник, М измерителей времени распространения гидроакустических сигналов до приемоответчика, работающего на частотах этого сигнала, и обратно, входы обнуления которых подключены ко второму выходу генератора синхроимпульсов, а входы запуска - к соответствующим выходам М-канального приемника, М блоков преобразования временных интервалов в дистанции, сигнальные входы которых подключены к выходам соответствующих измерителей времени распространения гидроакустических сигналов, и вычислитель координат объекта навигации, отличающаяся тем, что блоки преобразования временных интервалов в дистанции выполнены управляемыми, их управляющие входы подключены к соответствующим входам управления системы, а выходы - к соответствующим входам вычислителя координат объекта навигации.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области гидроакустических навигационных систем и может быть использовано для навигационного обеспечения подводных аппаратов повышенной дальности действия, например, работающих в ледовых условиях, затрудняющих доступ к ним обеспечивающего судна, и также может быть использовано при проведении сейсмических и геологоразведочных работ на морском дне.

Изобретение относится к области гидроакустики. .

Изобретение относится к гидроакустике и может быть использовано при разработке гидроакустических дальномерных систем, предназначенных для работы в мелком море с большими дисперсионными искажениями акустического сигнала.

Изобретение относится к гидроакустике и может быть использовано при разработке гидроакустических дальномерных систем с повышенной точностью и дальностью действия, предназначенных для работы в мелком море с большими дисперсионными искажениями акустического сигнала.

Изобретение относится к гидроакустике и может быть использовано при разработке гидроакустических дальномерных систем с повышенной точностью и дальностью действия, предназначенных для работы в мелком море с большими дисперсионными искажениями акустического сигнала.

Изобретение относится к гидроакустике и может быть использовано при разработке гидроакустических дальномерных систем с повышенной точностью и дальностью действия, предназначенных для работы в мелком море с большими дисперсионными искажениями акустического сигнала.

Изобретение относится к области навигации, а более конкретно к определению координат преимущественно подводных аппаратов для позиционирования подводных объектов при обследовании морских объектов хозяйственной деятельности.

Изобретение относится к области гидроакустических навигационных систем и может быть использовано для навигационного обеспечения подводных аппаратов. .

Изобретение относится к области звукодальнометрии и акустического управления и может быть использовано для измерения расстояний до объектов, перемещающихся во внутритрубных пространствах.

Изобретение относится к области подводной навигации, а именно к определению координат подводного объекта. .

Изобретение относится к области навигации, а именно к определению координат подводных объектов

Изобретение относится к области гидроакустических навигационных систем и может быть использовано для навигационного обеспечения подводных аппаратов, работающих в ледовых условиях, затрудняющих доступ к ним обеспечивающего судна, и также может быть использовано при проведении сейсмических и геологоразведочных работ на морском дне с использованием буксируемых или телеуправляемых подводных аппаратов

Использование: изобретение относится к области гидроакустики и может быть использовано при разработке гидроакустических навигационных систем повышенной точности, работающих при наличии отражающих границ раздела. Сущность: гидроакустическая навигационная система содержит навигационную базу, включающую расположенный на береговом посту блок формирования излучаемых сигналов, выходы которого соединены с расположенными на дне симметрично относительно судового хода двумя гидроакустическими излучателями с различными несущими частотами излучаемых сигналов, а также бортовую аппаратуру, включающую приемоусилительный тракт, блок обработки принятых сигналов и индикатор, при этом приемоусилительный тракт выполнен одноканальным в виде ненаправленного гидрофона с подключенным к его выходу предварительным усилителем, а блок обработки принятых сигналов выполнен в виде подключенных к выходу предварительного усилителя двух полосовых фильтров, настроенных на частоты соответствующих гидроакустических излучателей, мультипликативного смесителя, подключенного к выходам полосовых фильтров, фильтра нижних частот, подключенного к выходу мультипликативного смесителя, частотных фильтров-дискриминаторов, входы которых подключены к выходу фильтра нижних частот, и сумматора, входы которого подключены к выходам частотных фильтров-дискриминаторов, а выход - к входу индикатора. Техническим результатом изобретения является повышение надежности определения навигационных параметров и уменьшение трудоемкости выполнения калибровки системы. 1 ил.

Эхолот // 2523101
Использование: изобретение относится к гидроакустическим системам определения глубины и к системам навигации и может быть использовано в эхолотах с автоматическим адаптивным обнаружением эхо-сигналов от дна и измерением глубины с привязкой к географическим координатам места измерения. Сущность: эхолот содержит ЭВМ 1, усилитель 2 мощности, приемник 3 акустических эхо-сигналов, приемник 4 сигналов спутниковых радионавигационных систем, переключатель 5 «прием-передача», электроакустический преобразователь 6, аналого-цифровой преобразователь 7 и дисплей 8. Первый вход ЭВМ 1 соединен с выходом преобразователя 7, а второй - с выходом приемника 4. Первый выход ЭВМ 1 соединен с входом дисплея 8, второй - с входом управления приемника 3, третий - с входом усилителя 2, а четвертый - с управляющим входом переключателя 5. Сигнальный вход переключателя 5 соединен с выходом усилителя 2, вход-выход - с входом-выходом преобразователя 6, а выход - с сигнальным входом приемника 3, выход которого соединен с входом преобразователя 7. Технический результат: повышение помехозащищенности и надежности эхолота, расширение его функциональных возможностей. 1 ил.

Использование: изобретение относится к области подводной навигации и может быть применено в системах определения и контроля местоположения подвижных подводных объектов, преимущественно маломерных. Сущность: система содержит группировку расположенных на водной поверхности радиогидроакустических буев, связанных радиоканалами со станцией контроля и гидроакустическими каналами - с подводным объектом. Каждый из буев группировки содержит приемник сигналов внешней навигационной системы, обеспечивающий возможность определения текущих координат своего местоположения и формирования временных меток бортовой шкалы времени в соответствии со шкалой времени внешней навигационной системы, гидроакустическую аппаратуру, обеспечивающую возможность приема информационных гидроакустических сигналов, поступающих с подводного объекта, а также средства, обеспечивающие возможность определения задержек распространения принимаемых информационных гидроакустических сигналов, и средства радиосвязи со станцией контроля, обеспечивающие возможность передачи на нее данных об указанных задержках и данных о текущем местоположении буя. Станция контроля содержит средства, обеспечивающие возможность определения координат подводного объекта на основании данных о задержках распространения информационных гидроакустических сигналов и данных о текущем местоположении буев. В отличие от прототипа, каждый из буев группировки выполнен с обеспечением возможности работы в активном режиме ведущего в группировке, при котором его гидроакустическая аппаратура излучает на подводный объект общий для всей группировки запросный гидроакустический сигнал, а аппаратура подводного объекта выполнена с обеспечением возможности приема запросного гидроакустического сигнала и его переизлучения на все буи группировки. Технический результат: создание системы определения и контроля местоположения подводного объекта, характеризующейся экономией ресурса батарей буев и отсутствием на подводном объекте средств формирования шкалы времени, синхронизированной с единой шкалой времени группировки буев. 2 ил.

Изобретение относится к области гидроакустики и может быть использовано для построения систем обнаружения сигнала гидролокатора и, в частности, для повышения точности измерения дистанции при использовании зондирующих сигналов большой длительности. Использование предлагаемой процедуры измерений и вычислений обеспечивает более высокую достоверность определения дистанции, оценка которой учитывает изменение дистанции за счет собственного движения и движения цели. Способ определения дистанции гидролокатором содержит излучение зондирующего сигнала в момент времени Тиз, прием эхосигнала, спектральный анализ эхосигналов, определение дистанции Добн в момент превышения порога амплитудой эхосигнала Тпр, определение радиальной скорости Vр.ц. по смещению спектрального эхосигнала относительно частоты излученного сигнала, измерение собственной скорости Vсоб, измерение курсового угла объекта Q0, определение радиальной скорости сближения с объектом Vр.соб=VсобcosQ0, измерение дистанции перемещения гидролокатора к объекту за время распространения Дгл=(Тпр-Тиз)VсобcosQ0, определение дистанции перемещения объекта за время распространения эхосигнала от объекта до гидролокатора Доб=0,5(Тпр-Тиз)Vр.об, а текущую дистанцию до объекта определяют как Дтек=Добн-Дгл±Доб. 1 ил.

Изобретение относится к гидроакустическим навигационным системам, конкретно к системам, использующим импульсные методы определения дистанций между объектами навигации и приемоответчиками акустических сигналов. Система состоит из навигационной базы, стационарно размещенной на дне или по глубине акватории в точках с известными и не изменяющимися в процессе цикла навигации объекта координатами, блока формирования и излучения кодоимпульсных сигналов, блока приема и первичной обработки сигналов, включающего один многоканальный приемник и вычислительный блок, в котором определяются параметры всех/нескольких принимаемых на объекте навигации кодоимпульсных сигналов от каждого приемоответчика, а также производятся идентификации приходов импульсов по лучевым траекториям, путем выполнения расчетов структурных функций приходов для всех приемоответчиков и определения точных дистанций до каждого маяка на основании всех/нескольких приходов. Технический результат - повышение точности и надежности измерения дистанций и подводного позиционирования ПО в условиях многолучевого распространения навигационных сигналов в мелководных акваториях при одновременном снижении технической сложности и энергопотребления системы. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к гидроакустике, а именно к гидроакустическим навигационным средствам, и может быть использовано для обеспечения навигации подводных объектов

Наверх