DE102022000070B3 - Acoustic underwater communication method for returning home of a returning subject, as well as corresponding computer program products - Google Patents
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Abstract
Ein neues akustisches Unterwasserkommunikationsverfahren zur Heimkehrung eines in See getauchten Heimkehrersubjektes zu einem Heimsubjekt soll derart ausgebildet sein, dass es sowohl einfach in bestehende Unterwassereinrichtungen zu implementieren ist als auch effizient arbeitet.Nachdem das Heimkehrersubjekt (1a, 1b, 1c) in ein zuvor vereinbartes Treffgebiet eintritt und den Empfangsbereich des Heimsubjektes (2a, 2b) erreicht hat, sind die neuen Verfahrensschritte wie folgt:a) der Sendewandler (12) des Heimkehrerkommunikationsgerätes (10) sendet eine Pingnachricht aus, die Identifikationsdaten des Heimkehrersubjektes (1a, 1b, 1c) aufweist,b) die Hydrofonanordnung (23) des Heimkommunikationsgerätes (20) empfängt die Pingnachricht,c) . der Heimkommunikationsrechner (21) überprüft die ldentifikationsdaten der Pingnachricht,d) der Sendewandler (22) des Heimkommunikationsgerätes (20) sendet eine Pongnachricht mit Zeitdaten betreffend Empfang der Pingnachricht und Absendung der Pongnachricht zurück,e) die Hydrofonanordnung (13) des Heimkehrersubjektes (1a, 1b, 1c) empfängt die Pongnachricht,f) der Heimkehrerkommunikationsrechner (11) berechnet über die Laufzeit der Pingnachricht und die Laufzeit der Pongnachricht einen aktuellen Entfernungswert,g) der Heimkehrerkommunikationsrechner (11) berechnet mit Pongnachrichtsempfangsdaten der Hydrofonanordnung des Heimkehrersubjektes (1a, 1b, 1c) einen aktuellen Richtungswert zum Heimsubjekt (2a, 2b),h) das Heimkehrersubjekt (1a, 1b, 1c) bewegt sich zum Heimsubjekt (2a, 2b) unter Zugrundelegung mindestens des aktuellen Richtungswertes und des aktuellen Entfernungswertes,i) mehrfache Wiederholung der Schritte a) bis h).A new underwater acoustic communication method for returning a sea-submerged returning subject to a home subject should be designed in such a way that it is both easy to implement in existing underwater facilities and works efficiently. After the returning subject (1a, 1b, 1c) enters a previously agreed meeting area and has reached the receiving range of the home subject (2a, 2b), the new method steps are as follows: a) the transmitter converter (12) of the homecoming communication device (10) sends out a ping message which has identification data of the homecoming subject (1a, 1b, 1c), b) the hydrophone arrangement (23) of the home communication device (20) receives the ping message, c). the home communication computer (21) checks the identification data of the ping message, d) the transmitter converter (22) of the home communication device (20) sends back a pong message with time data relating to receipt of the ping message and sending of the pong message, e) the hydrophone arrangement (13) of the homecoming subject (1a, 1b, 1c) receives the pong message,f) the homecomer communication computer (11) calculates a current distance value via the runtime of the ping message and the runtime of the pong message,g) the homecomer communication computer (11) calculates with pong message reception data of the hydrophone arrangement of the homecoming subject (1a, 1b, 1c ) a current direction value to the home subject (2a, 2b),h) the returning subject (1a, 1b, 1c) moves to the home subject (2a, 2b) based on at least the current direction value and the current distance value,i) repeating steps a multiple times ) to h).
Description
Die Erfindung betrifft ein akustisches digitales Unterwasserkommunikationsverfahren zur Heimkehrung eines in See getauchten Heimkehrersubjektes zu einem Heimsubjekt, sowie entsprechende Computerprogrammprodukte.The invention relates to an acoustic digital underwater communication method for returning a homecoming subject submerged at sea to a home subject, as well as corresponding computer program products.
Aus einem Fachbuch (Postproceedings der DWT-Tagung, Schall und Schwingungen Wellen und Turbulenzen sensibler Umgebung, Tagung in Kiel, 17.-20. September 2012, ISBN 978-3-935938-94-5, https://www.researchgate.net/publication/269873931) sind Unterwasserkommunikationsverfahren beschrieben. Unter dem Thema „Unterwasserkommunikation mit Spezialkräften“ wird auf eine verratsarme Kommunikation eingegangen. Zudem wird der Aufbau eines Unterwasserkommunikationsgerätes in Form eines Modems für Taucher beschrieben.From a specialist book (post-proceedings of the DWT conference, sound and vibration waves and turbulence in a sensitive environment, conference in Kiel, September 17-20, 2012, ISBN 978-3-935938-94-5, https://www.researchgate. net/publication/269873931) underwater communication methods are described. Under the topic "Underwater communication with special forces" low-treason communication is discussed. In addition, the structure of an underwater communication device in the form of a modem for divers is described.
Aus einem Aufsatz (TY-BOOK; AU-Schreiber, Sabrina; AU-Nissen, Ivor; PY- 2015/06/04; T1 - Digital distance and channel measurements with the underwater telephone UT 3000; https://www.researchgate.net/publication/281904054)
ist im Text zur
is in the text to
Der Unterwasserkommunikationsstandard JANUS (STANAG 4748, ANEP 87) definiert ein digitales Unterwasserkommunikationsverfahren.The JANUS (STANAG 4748, ANEP 87) underwater communication standard defines a digital underwater communication method.
Aus der
Die
Die
Aus der
Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, ein akustisches Unterwasserkommunikationsverfahren zur Heimkehrung eines in See getauchten Heimkehrersubjektes zu einem Heimsubjekt derart auszubilden, dass es sowohl einfach in bestehende Unterwassereinrichtungen zu implementieren ist als auch effizient arbeitet.The invention is based on the object of developing an underwater acoustic communication method for returning a sea-submerged returnee subject to a home subject in such a way that it is both easy to implement in existing underwater facilities and works efficiently.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des auf ein Verfahren gerichteten Verfahrensanspruch 1 gelöst. Ferner wird diese Aufgabe durch die Merkmale des auf Computerprogrammprodukte gerichtete, nebengeordnete Ansprüche 6 und 7 gelöst.According to the invention, this object is achieved by the features of method claim 1, which is directed to a method. Furthermore, this object is achieved by the features of the independent claims 6 and 7 directed to computer program products.
Die Vorteile der Erfindung beruhen darauf, dass beim „Heimkehren“ die Initiative vom Heimkehrersubjekt (Initiator) ausgeht und dass das Heimsubjekt eine Nebenrolle (Responder) einnimmt. Nachdem das Heimkehrersubjekt in ein zuvor vereinbartes Treff-Gebiet eingetroffen ist und den Empfangsbereich des Heimsubjektes erreicht hat, werden Frage-Antwort-Nachrichten ausgetauscht. Aus gesendeten und erhaltenen digitalen Nachrichten und deren Daten berechnet das Heimkehrersubjekt zum einen über die akustischen Ausbreitungslaufzeiten der Nachrichten und einer geschätzten Wasserschallgeschwindigkeit einen Entfernungswert und zum anderen über eine Richtungsbildung einen Richtungswert zum Heimsubjekt.The advantages of the invention are based on the fact that when “coming home” the initiative comes from the homecoming subject (initiator) and that the home subject takes on a supporting role (responder). After the homecoming subject has arrived at a prearranged meeting area and reached the home subject's service area, question-and-answer messages are exchanged. From sent and received digital messages and their data, the returning subject calculates a distance value using the acoustic propagation times of the messages and an estimated water speed of sound and a direction value to the home subject using direction formation.
Im Einzelnen sind die Schritte wie folgt:
- a) Der Sendewandler des Heimkehrerkommunikationsgerätes sendet eine Pingnachricht aus, die Identifikationsdaten des Heimkehrersubjektes aufweist,
- b) die Hydrofonanordnung des Heimkommunikationsgerätes empfängt die Pingnachricht,
- c) der Heimkommunikationsrechner überprüft die Identifikationsdaten der Pingnachricht,
- d) der Sendewandler des Heimkommunikationsgerätes sendet eine Pongnachricht mit Zeitdaten betreffend Empfang der Pingnachricht und Absendung der Pongnachricht zurück,
- e) die Hydrofonanordnung des Heimkehrersubjektes empfängt die Pongnachricht,
- f) der Heimkehrerkommunikationsrechner berechnet über eine Laufzeit der Pingnachricht und eine Laufzeit der Pongnachricht einen aktuellen Entfernungswert,
- g) der Heimkehrerkommunikationsrechner berechnet mit Pongnachrichtsempfangsdaten der Hydrofonanordnung des Heimkehrersubjektes einen aktuellen Richtungswert zum Heimsubjekt,
- h) das Heimkehrersubjekt bewegt sich zum Heimsubjekt unter Zugrundelegung mindestens des aktuellen Richtungswertes und des aktuellen Entfernungswertes,
- i) mehrfache Wiederholung der Schritte a) bis h).
- a) The transmitter converter of the homecomer communication device sends out a ping message which contains the identification data of the homecomer subject,
- b) the hydrophone arrangement of the home communication device receives the ping message,
- c) the home communication computer checks the identification data of the ping message,
- d) the transmitter converter of the home communication device sends back a pong message with time data relating to the receipt of the ping message and the sending of the pong message,
- e) the returning subject's hydrophone assembly receives the pong message,
- f) the returnee communication computer calculates a current distance value via a runtime of the ping message and a runtime of the pong message,
- g) the returnee communication computer calculates a current direction value to the homeee subject using pong message reception data from the returnee subject's hydrophone arrangement,
- h) the homecoming subject moves to the home subject using at least the current direction value and the current distance value,
- i) multiple repetition of steps a) to h).
Es werden digitale Geräte benutzt, die über eine digitale Unterwasserkommunikation Nachrichten austauschen.Digital devices are used which exchange messages via digital underwater communications.
Da das Heimsubjekt lediglich mit einer einfachen Pongnachricht zu antworten hat, ist eine Implementierung des Verfahrens mit Hilfe eines entsprechenden Computerprogramms einfach zu bewerkstelligen.Since the home subject only has to reply with a simple Pong message, the method can easily be implemented with the aid of a corresponding computer program.
Eine Implementierung des Verfahrens in das Heimkehrersubjekt ist ebenfalls mit Hilfe eines entsprechenden Computerprogramms zu bewerkstelligen. Zu beachten ist, dass die Hydrofonanordnung des Heimkehrersubjektes mindestens zwei so voneinander beabstandete Hydrofone aufzuweisen hat, dass bezüglich einer eintreffenden Pongnachricht bestimmt werden kann, ob die Pongnachricht von rechts oder links eintrifft (Stereoortung).The method can also be implemented in the returnee subject with the aid of a corresponding computer program. It should be noted that the hydrophone arrangement of the returning subject must have at least two hydrophones spaced apart in such a way that, with respect to an incoming pong message, it can be determined whether the pong message arrives from the right or left (stereolocation).
Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung geben die Merkmale des Unteranspruches 2 an. Diese konkretisieren das Merkmal h) des Anspruches 1. Der Heimkehrerkommunikationsrechner bestimmt eine Entscheidungsalternative aus einer Gruppe von Entscheidungsalternativen umfassend mindestens:
- • eine Entscheidungsalternative, die Bewegung des Heimkehrersubjektes unverändert fortzuführen,
- • eine Entscheidungsalternative, die Bewegungsrichtung der Bewegung des Heimkehrersubjektes abzuändern.
- • a decision alternative to continue the movement of the returnee subject unchanged,
- • A decision alternative to change the direction of movement of the returnee subject's movement.
Ist das Heimkehrersubjekt ein Taucher, werden die Entscheidungsalternativen dem Taucher beispielsweise über eine Anzeigevorrichtung mitgeteilt. Der Taucher entscheidet dann auf der Basis der angezeigten Entscheidungsalternative. Ist das Heimkehrersubjekt ein Roboter (Autonomous Underwater Vehicle [AUV], Glider, o.ä.), wird eine ausgewählte Entscheidungsalternative computergesteuert ausgeführt.If the returnee subject is a diver, the decision alternatives are communicated to the diver via a display device, for example. The diver then makes a decision based on the displayed decision alternative. If the returning subject is a robot (Autonomous Underwater Vehicle [AUV], Glider, etc.), a selected alternative decision is executed under computer control.
Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung gemäß Unteranspruch 3 weist jede Pingnachricht und jede Pongnachricht eine Checksumme auf, damit überprüft werden kann, ob die Nachricht korrekt dekodiert wurde.According to a further embodiment of the invention according to dependent claim 3, each ping message and each pong message has a checksum so that it can be checked whether the message was correctly decoded.
Einen besonderen Effekt erreicht man mit den Merkmalen des Anspruches 4, der auf der vorangegangenen Ausgestaltung aufbaut und darlegt, dass in jeder Pongnachricht auch die Checksumme der vorhergehenden Pingnachricht aufgeführt wird. Über die Checksumme der vorhergehenden Pingnachricht können einander zugehörigen Ping-Pongnachrichten-Paare zueinander zeitlich zugeordnet werden.A special effect is achieved with the features of claim 4, which builds on the previous embodiment and states that the checksum of the previous ping message is also listed in each ping message. Ping-pong message pairs that belong to one another can be assigned to one another in terms of time via the checksum of the preceding ping message.
Dieser besondere Vorteil gewinnt noch an Bedeutung, wenn, wie Anspruch 5 darlegt, mehrere Heimkehrersubjekte in das zuvor vereinbartes Treffgebiet eintreffen und den Empfangsbereich des Heimsubjektes erreichen und die im Anspruch 1 genannten Schritte für jedes Heimkehrersubjekt angewandt werden.This particular benefit becomes even more significant when, as claimed in claim 5, a plurality of homecoming subjects arrive at the pre-arranged meeting area and reach the home subject's coverage area and the steps set forth in claim 1 are applied to each homecoming subject.
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend an Hand der Figuren näher beschrieben. Dabei zeigen:
-
1a Taucher als Heimkehrersubjekte und ein U-Boot als Heimsubjekt, als einfache Prinzipskizze; -
1b ein AUV als Heimkehrersubjekt und eine Unterwassergarage als Heimsubjekt, als einfache Prinzipskizze; -
2 ein Heimkehrerkommunikationsgerät eines Heimkehrersubjektes und ein Heimkommunikationsgerät eines Heimsubjektes, als Blockdarstellung; -
3 Schritte des Heimkehr-Verfahrens, die einerseits dem Heimkehrersubjekt und andererseits dem Heimsubjekt zugeordnet sind, als Ablaufdarstellung.
-
1a Divers as homecoming subjects and a submarine as home subject, as a simple schematic; -
1b an AUV as a homecoming subject and an underwater garage as a home subject, as a simple schematic; -
2 a homecomer communication device of a homecomer subject and a home communication device of a home subject, as a block diagram; -
3 Steps of the homecoming procedure, which are associated on the one hand with the homecoming subject and on the other hand with the home subject, as a flow diagram.
Nachfolgend wird ein akustisches Unterwasserkommunikationsverfahren zur Heimkehrung eines in See getauchten Heimkehrersubjektes zu einem Heimsubjekt beschrieben. Die Zeichnungen sind so konzipiert, dass die linke Seite dem Heimkehrersubjekt und die rechte Seite dem Heimsubjekt zugeordnet sind.An underwater acoustic communication method for returning home from a sea-submerged returnee subject to a homeee subject will be described below. The drawings are designed so that the left side is associated with the homecoming subject and the right side is associated with the home subject.
- a) der Sendewandler 12 des Heimkehrerkommunikationsgerätes 10 sendet eine Pingnachricht aus, die Identifikationsdaten des Heimkehrersubjektes 1a aufweist,
- b) die Hydrofonanordnung 23 des Heimkommunikationsgerätes 20 empfängt die Pingnachricht,
- c) der Heimkommunikationsrechner 20 überprüft die Identifikationsdaten der Pingnachricht,
- d) der Sendewandler 22 des Heimkommunikationsgerätes 20 sendet eine Pongnachricht mit Zeitdaten betreffend Empfang der Pingnachricht und Absendung der Pongnachricht zurück, wobei die Zeitdaten dazu dienen, im Schritt f) eine Laufzeit der Pingnachricht und eine Laufzeit der Pongnachricht zu bestimmen,
- e) die Hydrofonanordnung 13 des
Heimkehrersubjektes 1a empfängt die Pongnachricht, - f) der Heimkehrerkommunikationsrechner 11 berechnet über die Laufzeit der Pingnachricht und die Laufzeit der Pongnachricht einen aktuellen Laufzeitwert,
- g) der Heimkehrerkommunikationsrechner 11 berechnet mit Pongnachrichtsempfangsdaten der Hydrofonanordnung des Heimkehrersubjektes 1a einen aktuellen Richtungswert zum Heimsubjekt 2a,
- h)
das Heimkehrersubjekt 1a bewegt sich zum Heimsubjekt 2a unter Zugrundelegung mindestens des aktuellen Richtungswertes und des aktuellen Entfernungswertes, - i) mehrfache Wiederholung der Schritte a) bis h).
- a) the
transmitter converter 12 of thehomecomer communication device 10 sends out a ping message which has identification data of thehomecomer subject 1a, - b) the
hydrophone arrangement 23 of thehome communication device 20 receives the ping message, - c) the
home communication computer 20 checks the identification data of the ping message, - d) the
transmitter converter 22 of thehome communication device 20 sends back a pong message with time data relating to the receipt of the ping message and the sending of the pong message, the time data being used to determine a runtime of the ping message and a runtime of the pong message in step f), - e) the
hydrophone arrangement 13 of the returning subject 1a receives the pong message, - f) the
returnee communication computer 11 calculates a current runtime value via the runtime of the ping message and the runtime of the pong message, - g) the
returnee communication computer 11 uses pong message reception data from the hydrophone arrangement of the returnee subject 1a to calculate a current direction value for thehomeee subject 2a, - h) the homecoming subject 1a moves to the
home subject 2a based on at least the current direction value and the current distance value, - i) multiple repetition of steps a) to h).
Für das Heimkehrersubjekt 1b gelten ebenfalls die vorgenannten Schritte.The aforementioned steps also apply to the returnee subject 1b.
In
Das Verfahren kann für ein Heimkehrersubjekt angewandt werden, bis das Heimkehrersubjekt einen Nahbereich bezogen auf das Heimsubjekt erreicht hat.The method can be applied to a homecoming subject until the homecoming subject has reached close range relative to the home subject.
Im Schritt h) bestimmt der Heimkehrerkommunikationsrechner 11, beispielhaft für das Heimkehrersubjekt 1a, eine Entscheidungsalternative aus einer Gruppe von Entscheidungsalternativen umfassend mindestens:
- • eine Entscheidungsalternative, die Bewegung des Heimkehrersubjektes 1a unverändert fortzuführen,
- • eine Entscheidungsalternative, die Bewegungsrichtung der Bewegung des Heimkehrersubjektes 1a abzuändern.
- • a decision alternative to continue the movement of the
returnee subject 1a unchanged, - • a decision alternative to change the direction of movement of the
returnee subject 1a's movement.
Der Heimkehrerkommunikationsrechner 11 berechnet eine Entscheidungsalternative aus einer Gruppe von Entscheidungsalternativen basierend auf dem Eigenwissen des Heimkehrersubjektes und fakultativ zusätzlich dem Fremdwissen, das das Heimsubjekt als Antwort (Respons) in der Pongnachricht mitliefert.The
Um eine Synchronisierung und exakte Laufzeit bestimmen zu können, wird die Verarbeitungszeit unmittelbar oder mittelbar der digitalen Pongnachricht abgebildet. Ist die Laufzeit und damit die Distanz zwischen den Subjekten kleiner als in dem Vorgänger-Ping-Pongnachrichten-Paar, dann ist die Bewegungsrichtung korrekt und beizubehalten. Ist die Laufzeit größer als beim Vorgänger-Paar, dann wird sich entfernt, die Richtung des Heimkehrersubjektes ist abzuändern.In order to be able to determine synchronization and the exact runtime, the processing time is mapped directly or indirectly to the digital pong message. If the transit time and thus the distance between the subjects is smaller than in the previous ping-pong message pair, then the direction of movement is correct and should be maintained. If the running time is longer than that of the previous pair, then they move away, and the direction of the returning subject is to be changed.
Jede Pingnachricht und jede Pongnachricht weisen eine Checksumme auf, um zu prüfen, ob eine Nachricht richtig empfangen wurde.Every ping message and every pong message has a checksum to check if a message was received correctly.
In jeder Pongnachricht wird auch die Checksumme der vorhergehenden Pingnachricht aufgeführt. Dies ermöglicht, dass eine Pongnachricht einer zugehörigen Pingnachricht zugeordnet werden kann.The checksum of the previous ping message is also listed in each ping message. This allows a pong message to be associated with an associated ping message.
Dies ist bedeutsam, wenn, wie im vorliegenden ersten Ausführungsbeispiel, mehrere Heimkehrersubjekte 1a, 1b in das zuvor vereinbartes Treffgebiet eintreffen und den Empfangsbereich des Heimsubjektes 2a erreichen. Die zuvor genannten Schritte a) bis h) werden bei dieser Konstellation für jedes Heimkehrersubjekt 1a, 1b angewandt.This is significant when, as in the present first embodiment, a plurality of
Ein Computerprogrammprodukt mit einem Computerprogramm ist vorgesehen für einen Heimkehrerkommunikationsrechner 11 eines Heimkehrersubjektes 1a, 1b, 1c zur Durchführung des Verfahrens, wenn das Computerprogramm auf dem auf dem Heimkehrerkommunikationsrechner 11 ausgeführt wird.A computer program product with a computer program is provided for a
Ein weiteres Computerprogrammprodukt mit einem Computerprogramm ist vorgesehen für einen Heimkommunikationsrechner 21 eines Heimsubjektes 2a, 2b zur Durchführung des Verfahrens, wenn das Computerprogramm auf dem auf dem Heimkommunikationsrechner 21 ausgeführt wird.A further computer program product with a computer program is provided for a
Unter einem Computerprogrammprodukt ist allgemein ein Handelsgegenstand zu verstehen, der beispielsweise einen Datenträger mit einem Programmcode aufweist, um ein Computerprogramm auf einen Rechner zu implementieren. Das eine Computerprogrammprodukt mit einem Computerprogramm für den Heimkehrerkommunikationsrechner 11 und das andere Computerprogrammprodukt mit einem Computerprogramm für den Heimkommunikationsrechner 21 können von unterschiedlichen Entwicklern vertrieben werden. Der eine Entwickler kann beispielsweise ein Hersteller von Heimsubjekten sein. Der andere Entwickler kann beispielsweise ein Hersteller von Kommunikationseinrichtungen für Heimkehrersubjekte sein.A computer program product is generally to be understood as an item of commerce which, for example, has a data carrier with a program code in order to implement a computer program on a computer. One computer program product with a computer program for
In Abweichung zum ersten Ausführungsbeispiel könnte die Rotte auch eine gemischte Rotte bestehend aus einem Taucher und einem ein AUV sein.In contrast to the first exemplary embodiment, the gang could also be a mixed gang consisting of a diver and an AUV.
In einem dritten Ausführungsbeispiel wird, ohne Bezug auf die Figuren zu nehmen, beschrieben, wie die Pingnachrichten und die Pongnachrichten nach dem Übertragungsverfahren JANUS ausgebildet werden. JANUS bietet die Möglichkeit die Pingnachrichten und die Pongnachrichten mit jeweils einer 8-Bit-Checksumme zu versehen. Janus bietet ferner die Möglichkeit, 34 Bit als Build-In-Payload zu übertragen, die unter anderem für die Identifizierungs- und Lagedaten der Pingnachricht verwendet werden können. Es sei angemerkt, dass die Sendefrequenz bei den JANUS-Nachrichten den Abstand (Wellenlänge/4) der Hydrofone der Hydrofonanordnung des Heimkehrersubjektes bestimmt.
<JANUS UserClass="Homing-Interrogator" Application="MARK-PING"> <Wakeup type=BIT[1] choice={disable}/> <Baseline> <Version type=BIT[4] value2="0011" /> <MobilityFlag type=BIT[1] choice={1=mobile} /> <Schedule type=BIT[1] choice={0=off} /> <TxRxFlag type=BIT[1] choice={0=Tx} /> <Forwarding type=BIT[1] choice={0=No} /> <ClassUserID type=BIT[8] value10=12 /> <Application type=BIT[6] value10=44 /> <AppDataBlock type=BIT[34]> <ID type=BIT[4] value2="1101"/> <SecondInMinute type=BIT[6] vatue 10="61" /> # in s <myDepths type=BIT[5] value10="24" /> # in 2 m Schritten <estimatedDirection type=BIT[5] /> # if FirstTransmission <IdentificationValue type=BIT[14] /> else <estimatedDelayTime type=BIT[10] /> # delta <estimatedOffsetTime type=BIT[4] /> # psi </AppDataBlock> <CRC type=BIT[8] /> </Baseline> <Cargo></Cargo> </JANUS>In a third exemplary embodiment, without making reference to the figures, it is described how the ping messages and the pong messages are formed according to the JANUS transmission method. JANUS offers the possibility of providing the ping messages and the pong messages with an 8-bit checksum. Janus also provides the ability to push 34-bit as a build-in payload running under among other things, can be used for the identification and location data of the ping message. It should be noted that in the JANUS messages, the transmission frequency determines the spacing (wavelength/4) of the hydrophones of the returning subject's hydrophone array.
<JANUS UserClass="Homing Interrogator"Application="MARK-PING"><Wakeup type=BIT[1] choice={disable}/><baseline><Version type=BIT[4] value2="0011"/><MobilityFlag type=BIT[1] choice={1=mobile} /><Schedule type=BIT[1] choice={0=off} /><TxRxFlag type=BIT[1] choice={0=Tx} /><Forwarding type=BIT[1] choice={0=No} /><ClassUserID type=BIT[8] value10=12 /><Application type=BIT[6] value10=44 /><AppDataBlocktype=BIT[34]><ID type=BIT[4] value2="1101"/><SecondInMinute type=BIT[6] value 10="61"/># in s <myDepths type=BIT[5] value10="24"/># in 2 m steps <estimatedDirection type=BIT[5] /># if FirstTransmission <IdentificationValue type=BIT[14] /> else <estimatedDelayTime type=BIT[10] /># delta <estimatedOffsetTime type=BIT[4] />#psi</AppDataBlock><CRC type=BIT[8] /></Baseline><Cargo></Cargo></JANUS>
Diese MARK-Pingnachricht beantwortet das Heimsubjekt mit einer SNAP-Pongnachricht, indem der richtige CRC der Anfrage in lastCRC eingesetzt wird. Als SecondInMinute wird die unmittelbar nächste oder die nachfolgende Sekunde verwendet und die entsprechende ProcessingTime eingesetzt. Dazu kommt noch die eigene Fahrzeuggeschwindigkeit und Richtung des Heimsubjektes als Responder.
<JANUS UserClass="Homing-Responder" Application="SNAP-PONG"> <Wakeup type=BIT[1] choice={disable}/> <Baseline> <Version type=BIT[4] value2="0011" /> <MobilityFlag type=BIT[1] choice={1=mobile} /> <Schedule type=BIT[1] choice={0=off} /> <TxRxFlag type=BIT[1] choice={0=Tx} /> <Forwarding type=BIT[1] choice={0=No} /> <ClassUserID type=BIT[8] value10=12 /> <Application type=BIT[6] value10=45 /> <AppDataBlock type=BIT[34]> <LastCRC type=BIT[8] /> <SecondInMinute type=BIT[6] value10="12" /> # in s <ProcessingTime type=BIT[11] /> # in ms up to 2 seconds if MobilityFlag <myDirection type=BIT[5] /> <mySpeed type=BIT[4] /> else <Range type=BIT[9] /> # in m </AppDataBlock> <CRC type=BIT[8] /> </Baseline> <Cargo></Cargo> </JANUS>This MARK ping message is answered by the home subject with a SNAP ping message by inserting the correct CRC of the request into lastCRC. The immediately next or subsequent second is used as SecondInMinute and the corresponding ProcessingTime is used. In addition, there is the own vehicle speed and direction of the home subject as a responder.
<JANUS UserClass="Homing Responder"Application="SNAP-PONG"><Wakeup type=BIT[1] choice={disable}/><baseline><Version type=BIT[4] value2="0011"/><MobilityFlag type=BIT[1] choice={1=mobile} /><Schedule type=BIT[1] choice={0=off} /><TxRxFlag type=BIT[1] choice={0=Tx} /><Forwarding type=BIT[1] choice={0=No} /><ClassUserID type=BIT[8] value10=12 /><Application type=BIT[6] value10=45 /><AppDataBlocktype=BIT[34]><LastCRC type=BIT[8] /><SecondInMinute type=BIT[6] value10="12"/># in s <ProcessingTime type=BIT[11] /># in ms up to 2 seconds if MobilityFlag <myDirection type=BIT[5] /><mySpeed type=BIT[4] /> else <Range type=BIT[9] /># in m </AppDataBlock><CRC type=BIT[8] /></Baseline><Cargo></Cargo></JANUS>
Diese SNAP-Pongnachricht empfangen die Heimkehrersubjekte, auch das initialisierende Heimkehrersubjekt, das an Hand des lastCRC erkennt, dass es sich um eine Antwort auf die gestellte Nachricht handelt, wie auch die restlichen Heimkehrersubjekte. Das Interrogator-Heimkehrersubjekt kann nun die Laufzeit bestimmen. Da es feststellt, dass auf seine Pingnachricht geantwortet wurde, nutzt es den Sendezeitpunkt von der MARK-Pingnachricht und den Empfangszeitpunkt von der SNAP-Pongnachricht zur Abschätzung der Laufzeit. Die Bearbeitungszeit des Heimkommunikationsrechners ist nicht in der Laufzeit enthalten.This SNAP-Pong message is received by the homecoming subjects, including the initializing homecoming subject, which recognizes from the lastCRC that this is a response to the message sent, as do the remaining homecoming subjects. The interrogator homecoming subject can now determine the runtime. Since it determines that its ping message has been answered, it uses the time it was sent from the MARK ping message and the time it was received from the SNAP ping message to estimate the runtime. The processing time of the home communication computer is not included in the term.
Die Laufzeit wird abgeschätzt durch:
Zusätzlich kann der zeitliche Offset zum Homesubjekt abgeschätzt werden durch:
Alle anderen Heimkehrersubjekte kennen so ihre Nachbarn mit deren Position. Es werden in allen folgenden Pingnachrichten die Schätzwerte Delta und Psi eingetragen. Damit hat auch das Heimsubjekt die Möglichkeit, Laufzeiten respektive Entfernungen und Richtungen zu bestimmen.All other homecoming subjects thus know their neighbors and their position. The estimated values delta and psi are entered in all subsequent ping messages. This means that the home subject also has the option of determining transit times, distances and directions.
BezugszeichenlisteReference List
- 1a, 1b, 1c1a, 1b, 1c
- Heimkehrersubjekthomecoming subject
- 2a, 2b2a, 2b
- Heimsubjekt home subject
- 1010
- Heimkehrerkommunikationsgeräthomecomer communication device
- 1111
- HeimkehrerkommunikationsrechnerReturning Communications Calculator
- 1212
- Sendewandlertransmit converter
- 1313
- Hydrofonanordnung hydrophone arrangement
- 2020
- Heimkommunikationsgeräthome communication device
- 2121
- Heimkommunikationsrechnerhome communication computer
- 2222
- Sendewandlertransmit converter
- 2323
- Hydrofonanordnunghydrophone arrangement
Claims (7)
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DE102022000070.9A DE102022000070B3 (en) | 2022-01-08 | 2022-01-08 | Acoustic underwater communication method for returning home of a returning subject, as well as corresponding computer program products |
Applications Claiming Priority (1)
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DE102022000070.9A DE102022000070B3 (en) | 2022-01-08 | 2022-01-08 | Acoustic underwater communication method for returning home of a returning subject, as well as corresponding computer program products |
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ID=83997384
Family Applications (1)
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---|---|
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Citations (5)
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- 2022-01-08 DE DE102022000070.9A patent/DE102022000070B3/en active Active
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