Устройство для имитации отраженных эхосигналов

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советскик

Социалистическии республик (ii) 943764 (61) Дополнительное к авт. свил-ву (22) Заявлено 01.09.80 (21) 2977136/18-24 (51)М. Кл.

G06 G 7/48 с присоелинением заявки .%

Гееударстеакв и кемвтет

СССР (23) Приоритет

Опубликовано 15.07.82. Бюллетень № 26 де делам взебеетевий и открытей (53) УДК 681. .333(088. 8) Дата опубликования описания 17.07.82 (72) Авторы изобретения

B. Н. Истомин H В. П. Пуристнн

Бентральное проектно-конструкторское н т (7I ) Заявитель бюро Всесоюзного рыбопромышпенного объец (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ HMHTALIHH ОТРАЖЕННЫХ

ЭХОСИГН АЛОВ

Изобретение относится к области мо драпирования и может быть использовано в тренажерных комплексах и в устройствах, моделируюших движение судов.

Известно, вычислительное устройство дпя индикатора истинного движения судовой раднопокационной станции, содержащее датчик скорости, координатор, сянусно-косннусны и потенциометр, дви« гатели, тахогенераторы, усилитель Ll) .

Недостатком известного устройства является невозможность. имитации посылки и приема гидроакустических сигналов, Наиболее близким по технической сушиости к предложенному является устройство дпя моделирования рельефа дна, содержащее носитель информации о рельефе дна, блоки считывания, преобразователи напряжение — частота, индика тор, регистратор (2) .

Недостатком известного устройства является невозможность имитации изменения положения антенны гндролокатора. !

Бель изобретения - повышение точности имитации е

Поставленная цепь достигается тем, чго в устройство дпя имитации отраженных эхосигналов, содержащее сумматор, преобразователи напряжения в частоту, первый реверсивт ый счетчик, цифро-ана, лса овые преобразователи, дополнительно введены первый и второй элементы И, интегратор, второй реверсивтпЛй счетпак, компаратор, первый и второй реестры, причем выходы первого и второго ретмстров соединены соответственно с информационными входами первого и второго реверсзпзт @х счет яков, выходы которых через соответствукмцие щифро-а и логовые преобразователи подключены к первому и второму входам сумматора, выход которого соединен с первым входом зо коьшаратора, второй вход которого подключен к выходу интегратора, управшпоший вход которого соедюхен с управляющими входаье веерного и второго элементов И, с первыми управляквцими вхо3764 4

10

3 94 дами реверсивных счетчиков и является синхронизируюшим входом устройства, первый информационный вход задания составляющей скорости усгройства через первый преобразователь напряжения в частоту соединен с информационным входом первого элемента И, выход которого подключен к второму управляющему вхо-, ду первого реверсивного счетчика, второй информационный вход задания составляющей скорости устройства через второй преобразователь напряжения в частоту соединен с информационным входом второго элемента И, выход которого подключен к второму управляющему входу второго реверсивного счетчика, третий информационный вход задания составляющей скорости и информационный вход задания максимальной глубины соединены соответственно с информационным входом интегратора и с третьим входом сумматора, третьи управляющие входы реверсивных счетчиков являются сооТветственно входами управления реверсом реверсивных счетчиков устройства.

На чертеже представлена блок-схема предложенного устройства.

Ус гройство содержит регистры 1 и

2, реверсивные счетчики 3 и 4, цифроаналоговые преобразователи 5 и 6, сумматор 7, компаратор 8, интегратор 9, элементы И 10 и 11, преобразователи напряжения в частоту 12 и 13. Каждый цифро-аналоговый преобразователь содержит, например, блок ключей 14, резистивную матрицу 15.

Устройство работает следующим образом.

Поверхность дна задается двумя координатными осями Х и У и определяется разрядностью регистров 1 и 2. Причем координата У соответствует направлению на север и является осью, от которой производится отсчет углов разворота антенны гидролокатора в горизонтальной плоскости. Максимальная глубина моря

s данном квадрате задается напряжением 0>, поступающим на вход сумматора

7. Реверсивный двоичный счетчик 3 имеет разрядность равную И, которая определяет размер периодически повторяемых участков дна по оси Х, имеющих одинаковый характер изменения репьефа. (И -1) разряд реверсивного счетчика 3 . подключается каждый. соответственно к входам двух одинаковых ключей К+,, К 1 ... )(I (I„) К2(„1) н открыВает их, «спи на выходе данного разряда стоит

I5

"1». Последний разряд счетчика 3 подключен к входам трех ключей KI, м

К,, К, причем, если на выходе последнего разряда установилась 1, то открываются ключи К„,, и К„, а ключ

К т> закрывается и наоборот. На вторые входы ключей К ... К („,4 поступает положительное йапряжение (+ОО„) через ключ К 3, а на вторые входы ключей

К g< ... К („4 подается отрицательное зпорное напряжение (-Оор ) через ключ

К иг.

При накоплении реверсивным счетчиком

3 числа меньше 2(и -1) положительное опорное напряжение (+ 0oII.) через открьггый ключ K и соответствующие открытые ключи К.2, К ... К („, 1)

>ступает На резисторы Р,>„.. .Ра(„„). резистивной матрицы. Отрйцателное опорное напряжение (-Ооп ) на резистнвную матрицу не поступает, так как ключ

К, при этом закрыт. Сопротивление резисторов матрицы К „... Р („4 подобрано так, что при линейном увеличе- . нии числа, записываемого в счетчике, положительное напряжение на выходе матрицы увеличивается не по линейному закону, а имеет неравномерно нарастающий характер. При установке (и -1) разрядов счетчика 3 в едиьи рюе состояние с выхода матрицы 15 снимается максимальная амплитуда положительного напряжения. С приходом и -го импульса все (й -1) разряды счетчика переходят в состояние "О, а разряд и переходит в состояние "1 . При этом все ключи

К«Каа " К4(и-„) ° К (и- ) закрыв ся и жрМся юч Ки„. Чер который положительное опорное напряжение (+ on) поступает на резистор

k> резистивной матрицы 15. Сопротивление резистора kp подбирается таким, чтобы напряжение на выходе матрицы при этом было таким же, как и в случае нахождения в единичном сосотянии (И -1) разряда счетчика. При дальнейшем увеличении числа, записываемого в счетчик 3, через открытый ключ К, и соответствуюшие открытые ключи K« .

° „К (, ), Ha ВхОды резисторов MBTpII цы м " 4(и- 1 поступает отрицатель ное опорнре напряжение. Положительное опорное напряжение на резисторы R2< 2(и„) не поступает, так как ключ

Кп находится в закрытом состоянии.

Со Фотивпения Резисторов 4., " (- выбираются также из условия задания нелинейного изменения напряжения на та в любой точке квадрата в зависимости от координаты данной точки.

Вектор скорости распространения зондирующего импульса V раскладывается на две составляюшие — Y и Ч .

Вектор О равен скорости распространения зондируюшего импульса в вертикальной плоскости.

Вектор V<> равен скорости распространения зондиру ошего ю атульса в гори« зонтальной плоскости.

В момент посылки зондирующего импульса сигналом синхронизации запускается интегратор 9, на вход которого подается напряжение, пропорциональное величине вектора и . Напряжение на выходе интегратора определяет путь с пройденный зондируюцим импульсом в вертикальной плоскости за какое- го время t от момента посылки, т.е. где К - постоянный коэффициент.

Это напряжение подается на вход компаратора 8, на другой вход которого подается напряжение с выхода сумматора 7. К моменту посылки зондируюшего импульса сигналом синхронизации в счетчики 3 и 4 записываются коды координат судна Х и У, и с выхода сумматора 7 снимается напряжение, соответствуюшее глубине места под судном.

B момент посыпки зондируюшего импульса сигналом синхронизации открываются ключи 10 и 11 на входы счетчиков 3 и 4 с преобразователей напряжения в частоту 12 и 13 поступают соответственно импульсы с частотой, соответствуюшей скорости распространения зондируюшего импульса в горизонтальной плоскости Ч у, разложенной ка составляющие Qх и V по осям промысло. вого квадрата. При этом с выхода сумматора 7 снимается напряжение, изменяюшееся во времени в соответствии с изменением глубины места под условной точкой, движущейся по поверхности моря в направлении распространения эондируюшего импульса со скоростью, пропорциональной горизонтальной составляю.шей скорости распространении зоидируюшего импульса Uyq . В какой то момент времени напряжение на выходе интегратора 9 сравнивается с напряжением на выходе сумматора 7 и при этом компаратор 8 изменяет выходной уровень. В моменты смены уровней компаратора 8

5 О 4.376 1 6 выходе матрицы 15. Таким образом, при записи в счетчик числа большего

2 (И -1) напряжение на выходе матрицы 15 уменьшается по нелинейному закону. Когда все разряды счетчика уста» навливаются в единичное состояние, т.е. отрицательным опорным напряжением (-UpII) запитаны все резисторы К,м ...

К си 1 и положительным напряжением (+Ооп) запитан РезистоР g>, на выхоДе i0 матрицы напряжение отсутствует, что достигается подбором резисторов. После переполнения счетчика HB выходе матриI цы 15 опять будет положительное напряжение, соответствуюшее сОстОянию счетчика 3.

Таким образом, каждому состоянию счет аха соответствует строго опредсленное напряжение на выходе матрицы.

Если на вход счетчика подаются импульсы различной частоты следования, то с выхода матрицы 15 снимается напряжение, изменяюшееся во времени пропорционально входной частоте и с периодичностью, определяемой разрядностью счетчика. Начальная амплитуда изменяюшегося во времени рельефа определяется начальным состоянием счетчика 3, которое задается из резистора 1 сигналом синхронизациИ через установочные входы Зо счетчика перед циклом поступления счетных импульсов на вход счетчика 3. Разрядность регистра 1 выше разрядности реверсивного счетчика 3, и выходы первых и разрядов регистра 1 подсоединены

35 к установочным входам реверсивного счетчика 3, Поэтому разрядность счетчика опредепяет дтительность периодически повторяемых участок с Одинаковым характером рельефа дна, а разрядность

40 регистра 1 определяет количество таких повторяемых участков и размер промыслового квадрата по данной оси.

Таким же образом задается рельеф дна и по координате У, характер которого задается подбором резисторов резис45 тивной матрицы цифроаналогового преобразователч 6, а размер периодически повторяемых участков, их количество и размер промыслового квадрата по этой оси определяется разрядностью счегчика

4 и регистра 2.

Напряжения с выходов цифро-аналоговых преобразователей 5 и 6 поступают на вычитаюшие входы сумматора 7, где они вычитаются из напряжения О, пропорционального диапазону глубины, и с выхода сумматора 7 снимаегся напряжение, которое соответствует глубине мео943764

7 напряжение на выходе интегратора 9, соответствуюшее пути, пройденному эондируюшнм импульсом в вертикальной плоскости, равно

5 =U=KV T, где Г - время от момента посылки зондируюшего импульса до момента срабатывания компаратора.

В момент времени Т с выхода сумма тора 7 снимается напряжение, соотвеч стиуюшее глубине места в точке, которая зондируется импульсом гидропокатора, так как ее координаты определяются выражением = +Ч„Ч, ,=У,," Ч.„т, где Х и У» координаты точки морс- 20

Т 1 кого дна, зонднруемые гидропокатором.

Таким образом, время Т соответствует времени от момента посылки зонднруюшего импульса до момента прихода era в определенную точку морского дна, и значит время от момента посылки зон дируюшего импульса до момента сравнения компаратора 8 пропорционально дальности до грунта в данный момент време- 30 ни. В GBBHcHMocTH OT направления pBG» ворота антенны 1 идропокатора координаты

Х - ф Ут могут увели аюаться или же уменьшаться. Поэтому на входы счетмков 3 и 4 поступают сягналы управления реверсом, которые переключают счетчики в режим суммирования или же вычитания в зависимости от угла разворота антенны гидролокатора в горизонтальной плоскости и от курса судна. Если 40 скорость распространения эондируюшего импульса в водной среде райна Ч, то на вход интегратора 9 подается напряжение

U2 = Ч Ми ", где ) - угол разворо eH идрора в врильной 45 плоскости. На .вход преобразователя 12 подается напряжение 0х = ЧМи соьу, где 3 - угол разворота антенны гидролокатора в горизонтальной плоскости, отсчитанной от оси У. На вход преобразователя 13 подается напряжение 0 =

*= V со P Со ;р

Таким образом, предлагаемое устройство благодаря наличию новых блоков и связей между ними позволяет считывать, 55 смоделированный рельеф морского дна при движении судна в пределах квадрата с любым курсом и любым углом разворота антеи ы гйдролокатора.

Характер рельефа дна и его .амплитуду можно изменить с помощью регулировки сопротивлений резисторов реэистивных матриц и опорных напряжений +Uon > Uon

Формула изобретения

Устройство. для имитации отраженных эхосигналов, содержащее сумматор, пре образователн напряжения в частоту, первый реверсивный счетчик, цнфро-аналого вые преобразователи, о т л и ч а ю— ш е е с я тем, что, с целью повышения точности имитации, в устройство дополнительно введены первый и второй элементы И, интегратор, второй реверсивный счетчик, компаратор, первый и второй регистры, причем выходы первого и второго регистров соединены соответственно с информационными входами первого и второго реверсявных счетчиков, выходы которых через соответствуюшие цифроаналоговые преобразователи подключены к первому и второму входам сумматора, выход которого соединен с первым входом компаратора, второй вход которого подключен к .выходу интегратора, управляюцлй вход которого соединен с управ- ляюшими входами первого и второго элементов И, с первыми управляюшими входами реверсивных счетчиков и является синхрониэируюшим входом устройства, первый информационный вход задания составляюшей скорости устройства через первый преобразователь .напряжения в частоту соединен с информационным вхо .дом первого элемента И, выход которого подключен к второму управляюшему вхо» ду первого реверсявного счетчика, второй информационный вход задания составляющей скорости устройства через второй преобразователь напряжения в частоту соединен с информашюнным входом вто рого элемента И, выход которого подипочен к второму управляюшему входу второго реверсявного счетчика, третий информационный вход задания составляюшей скорости и информационный вход задания максимальной глубины соединены соответственно с информационным входам интегратора и с третьим входом сумматора, третьи уцравляюшие входы реверсивных счетчиков являются соответственно входами управления реверсом реверсивных счетчиков устройства.

Ис;точники информации, пржятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

% 481050, кл. 006 G 7/78, 1975.

2. Авторское свидетельсгво СССР

% 409240, кл. 06 G 7/48, 1974 (прототип) .