DE1566857A1

DE1566857A1 - Device for binaural signal reception in sonar systems

Info

Publication number: DE1566857A1
Application number: DE19671566857
Authority: DE
Inventors: Mueller Dipl-Ing Dietrich
Original assignee: Fried Krupp AG
Current assignee: Fried Krupp AG
Priority date: 1967-11-18
Filing date: 1967-11-18
Publication date: 1970-04-30
Also published as: DE1566857C3; DE1566857B2

Description

Einrichtung zum binauralen Signalempfang bei Sonaranlagen Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur binauralen akustischen Wiedergabe der Empfangssignale von Sonaranlagen. Device for binaural signal reception in sonar systems The invention relates to a device for the binaural acoustic reproduction of the received signals of sonar systems.

Bei Sonaranlagen, die einen größeren Beobachtungssektor simultan erfassen, z,B. bei Panorama-Anlagen, ist es ein bekanntes Verfahren, die Stör- und Nutzgeräusche oder die Echosignale aus dem Beobachtungssektor auf dem Schirm einer Braunschen Röhre winkelgetreu entsprechend ihrer Einfallsrichtung darzustellen. Diese Darstellung ist auch bei Radargeräten bekannt und wird allgemein als PPI (Plan-Position-Indicator)-Darstellung bezeichnet.In the case of sonar systems that cover a larger observation sector simultaneously, z, B. In the case of panorama systems, it is a well-known process to remove background and useful noises or the echo signals from the observation sector on the screen of a Braunsche Represent the tube true to angle according to its direction of incidence. This representation is also known in radar equipment and is commonly referred to as a PPI (Plan-Position-Indicator) display designated.

Neben der optischen Darstellung der Sonarsignale ist die akustische Wiedergabe von großem Wert für den Orter, da das gleichzeitige Wahrnehmen einer Information mit dem Auge und dem Ohr - besonders in Fällen mit geringem Nutz zu-Störverhältnis - die Wahrscheinlichkeit der Erkennung bzw, Anfangsentdeckung eines Nutzsignales verbessert.In addition to the visual representation of the sonar signals, the acoustic Reproduction of great value to the locator, since the simultaneous perception of a Information with the eye and the ear - especially in cases with a low benefit-to-interference ratio - the probability of recognition or initial discovery of a useful signal improved.

Nachteilig bei der akustischen Beobachtung der Signale aus einem größeren Sektor ist jedoch die fehlende Richtungsauflösung. Die Möglichkeit des Richtungshörens, die s Leben des Menschen als Selbstverständlichkeit empfunden wird, fehlt hier.A disadvantage of the acoustic observation of the signals from a larger one However, sector is the lack of directional resolution. The possibility of directional hearing The human life that is taken for granted is missing here.

Das ist aus zweierlei Gründen von Nachteil.This is disadvantageous for two reasons.

Zum einen, weil die Richtungsinformation als solche fehlt, und zum anderen, weil das gleichzeitige Hören der Signale aus allen möglichen Richtungen zu einem lautstärkemäßig höhperen Störwert führt, der ein relativ schwaches Signal aus einer bestimmten Richtung weitgehend überdeckt, Wäre eine Richtungsinformation vorhanden, könnte das Ohr die Wahrnehmungen nach Richtungen unterscheiden und damit aus einzelnen Richtungen noch leisere Geräusche erkennen. Das ist allgemein bekannt. Es ist z.B, relativ einfach, in einer Unterhaltung mehrerer Personen sich auf einen Sprecher zu konzentrieren und diesen aus den Stimmen der anderen herauszuhören.On the one hand, because the directional information as such is missing, and on the other other because hearing the signals from all possible directions at the same time leads to a higher noise level in terms of volume, which results in a relatively weak signal largely covered from a certain direction, would be directional information present, the ear could distinguish the perceptions according to directions and thus Recognize even quieter noises from individual directions. It is common knowledge. For example, it is relatively easy to focus on one person in a conversation between several people Concentrate speakers and hear them from the voices of others.

Die bekannten Sonaranlagen enthalten die akustische Richtungsbestimmung des einfallenden Schalles nur als Maximumpeilung. Dabei wird die akustische Meßrichtung so geschwenkt, bis der Orter den Eindruck maximaler Intensität hat. Bei den Suchstrahl-Sonaranlagen geschieht dieses durch Schwenken der Schwingerbasis und damit der Empfangscharakteristik, bei Sonaranlagen mit elektrischer Schwenkung der Empfangsrichtcharakteristik und feststehender Schwingerbasis durch BeEitigen von elektrischen Kompensatoren.The known sonar systems contain the acoustic direction determination of the incident sound only as a maximum bearing. The acoustic measurement direction is thereby swiveled until the location has the impression of maximum intensity. With the search beam sonar systems this is done by swiveling the transducer base and thus the reception characteristics, for sonar systems with electrical swiveling of the receiving directional characteristic and fixed transducer base by adding electrical compensators.

Es gibt auch Sonaranlagen, bei denen ein großer Beobachtungssektor mit Hilfe fest eingestellter Kompensatoren in mehrere schärfer gebündelt benachbarte schmale Sektoren aufgeteilt ist, in sogenannte vorkompensierte Richtungen (englisch als preformed beams bezeichnet). Hier kann der akustische Wiedergabeteil auf die verschiedenen vorkompensierten Richtungen geschaltet und dadurch dann die Maximumpeilung durchgeführt werden. Die Erfindung bezieht sich auf derartige Anlagen. Sie vermeidet die geschilderten Nachteile durch eine Einrichtung zur simultanen akustischen Wiedergabe der Empfangssignale einer Sonaranlage, die aus einer ebenen oder gekrümmten Empfängerbasis mit einer Vielzahl von Einzelschwingern mit Hilfe eines Kompensatiönsnetzwerkes Ausgangssignale für schärfer gebündelte, benachbarte Empfangssektoren bildet, bei der die Ausgangsspannungen des Kompensationsnetzwerkes unter Zwischenschaltung einer Anordnung zur Amplitudenstaffelung derart, wie es dem Lautstärkenunterschied bei Schalleinfall aus den jeweiligen Richtungen am rechten und linken Ohr in Luft entspricht, auf zwei Laufzeitketten geschaltet werden, deren Glieder Verzögerungen aufweisen, die gleich oder proportional dem Laufzeitunterschied an den beiden Ohren ftlr die jeweilige Richtung sind und an deren Ausgängen Kopfhörer oder Lautsprecher als binaurale Wieder gabeeinrichtung angeschlossen sind.There are also sonar systems that have a large observation sector with the help of fixed compensators in several more sharply bundled neighboring ones narrow sectors is divided into so-called precompensated directions (English referred to as preformed beams). Here the acoustic playback part can access the different precompensated directions switched and thereby the maximum bearing be performed. The invention relates to such systems. She avoids the disadvantages outlined by a device for simultaneous acoustic reproduction the received signals of a sonar system, which come from a flat or curved receiver base with a large number of individual transducers with the help of a compensation network Forms output signals for more sharply bundled, neighboring receiving sectors which the output voltages of the compensation network with the interposition of a Arrangement for the amplitude graduation in the same way as the volume difference Sound incidence from the respective directions corresponds to the right and left ear in air, are switched to two runtime chains, the links of which have delays, which is equal to or proportional to the difference in transit time at the two ears for the respective direction and at their outputs headphones or loudspeakers as binaural Playback device are connected.

Eine derartige Einrichtung vermittelt einen ausgesprochenen Richtungse indruck.Such a device gives a definite direction under pressure.

Befindet sioh eine Geräuschquelle links, in der Mitte odey rechts im Beobachtungssektor, dann hat der Orter ebenfalls den Eindruck, als höre er das Geräusch links, in der-Mitte oder rechts, Die Erfindung wird im folgenden anhand eines Beispieles erläutert (Fig. 1.), Eine ebene Empfängerbasis (1) mit äquidistanten Schwingern wird auf ein Kompensationsnetzwerk (2) geschaltet, d an dessen Ausgängen die Signale für die schärfer gebündelten, benachbarten Empfangssektoren.(3. 1. ... 3.9.) liegen.There is a source of noise on the left, in the middle or on the right in the observation sector, then the place also has the impression that it hears that Noise left, in the middle or right, the invention is based on the following an example explained (Fig. 1.), A flat receiver base (1) with equidistant Oscillators are switched to a compensation network (2), d at its outputs the signals for the more sharply bundled, neighboring receiving sectors (3. 1. ... 3.9.).

Die Ausgangsspannungen werden auf eine Amplitudenstaffelungsanordnung (4.i.) und (4.2,) und weiter auf zwei Laufzeitketten (5.1.) und (5.2.) geschaltet, an deren Ausgänge Je ein Kopfhörer (6) für das rechte und das linke Ohr angeschlossen sind.The output voltages are based on an amplitude staggered arrangement (4.i.) and (4.2,) and further switched to two runtime chains (5.1.) And (5.2.), others Outputs One headphone each (6) for the right and left Ear are connected.

Die Wirkungsweise der Erfindung ist folgende: Trifft aus einer Schalleinfallsrichtung ot Schall auf die Schwingerbasis, dann addiert der Richtungsbildner 2 die Spannungen der einzelnen Schwingerelemente so auf, daß an dem Ausgang, der der Einfallsrichtung entspricht -in diesem Beispiel der siebente von links - , die Summe aller Schwingerspannungen entsteht, während sich an den anderen Ausgängen nahezu der Wert Null ergibt.The mode of operation of the invention is as follows: Strikes from a direction of sound incidence ot sound on the base of the oscillator, then the direction generator 2 adds the voltages of the individual transducer elements so that at the exit, that of the direction of incidence corresponds - in this example, the seventh from the left - to the sum of all oscillation voltages arises, while at the other outputs there is almost a value of zero.

Diese Summenspannung gelangt dann Uber die Amplitudenstaffelungen 4.1 und 4.2 auf die Laufzeitketten 5.1 und 5.2.This total voltage then passes through the amplitude gradations 4.1 and 4.2 to the runtime chains 5.1 and 5.2.

Die Amplitudenstaffelungen bestehen z. B. aus Spannungsteilern, deren Teilerverhältnisse unterschiedlich sind.The amplitude graduations exist z. B. from voltage dividers whose Divider ratios are different.

Ein Signal, das von der vorkompensierten Richtung 3.1 erfaßt wird, gelangt mit der vollen Amplitude auf die linke Laufzeitkette und mit etwa 30 % bis 50 % auf die rechte Laufzeitkette. Für vorkompensierte Richtungen aus der Mitte wird das Signal glebhmäßig auf beide Ketten verteilt und für die Richtungen aus der rechten Hälfte des Beobachtungssektors erhält die rechte Laufzeit kette mehr Spannung als die linke.A signal that is detected by the precompensated direction 3.1, reaches the left transit time chain with the full amplitude and with about 30% to 50% on the right maturity chain. For pre-compensated directions from the center the signal is distributed equally to both chains and for the directions off the right half of the observation sector receives the right term chain more Tension than the left.

Diese Amplitudenaufteilung bewirkt für den Hörer schon für sich einen gewissen Richtungseindruck, der jedoch durch die Laufzeitunterschiede, die die Signale in den Laufzeitketten erleiden, noch verstärkt wird. Signale aus der Mitte des Beobachtungssektors werden für beide Kopfhörer gleich viel verzögert, Signale aus dem linken und rechten Teil unterschiedlich, so daß sie das linke bzw rechte Ohr des Hörers früher erreichen.This division of amplitudes already causes something for the listener certain directional impression, which is, however, caused by the transit time differences that the signals suffer in the maturity chains, is reinforced. Signals from the middle of the observation sector are delayed equally for both headphones, signals from the left one and right part different, so that they the left or right ear of the listener earlier reach.

Die Erfindung beschränkt sich nicht auf das dargestellte Beispiel. Es lassen sich auch gekrümmte Empfangsgruppen verwenden. Auch für solche sind Netzwerke bekannt, die schärfer gebündelte, benachbarte Empfangssektoren vorkompensieren.The invention is not limited to the example shown. Curved receiving groups can also be used. Networks are also for such known to pre-compensate for more sharply bundled, neighboring receiving sectors.

In einem weiteren Ausführungsbeispiel, Fig. 2, sind die beiden Laufzeitketten 5.1 und 5.2 mit ihren Amplitudenstaffelungeanordnungen 4.1 und 4.2 zu einer einzigen LauS-zeitkette (5) und Bedämpfungswiderständen (4) zusammengefaßt. Die Einspeisung der Signale erfolgt in diesem Fale niederohmig über Widerstände, die gleichzeitig die Kette bedämpfen. Die Signale erleiden beim Durchlaufen der Laufzeitkette nicht nur eine Verzögerung, sondern ebenfalls eine Amplitdenverringerung, die proportional dem Weg ist, den sie in der Kette zurücklegen.In a further exemplary embodiment, FIG. 2, the two runtime chains are 5.1 and 5.2 with their amplitude staggering arrangements 4.1 and 4.2 to form a single one LauS time chain (5) and damping resistors (4) combined. The feed In this case, the signals are low-resistance via resistors, which at the same time dampen the chain. The signals do not suffer when running through the delay chain only a delay, but also an amplitude reduction that is proportional the way they travel in the chain.

Claims

Claims: 1. Device for simultaneous acoustic reproduction the received signals of a sonar system, which come from a flat or curved receiver base with a large number of individual oscillators with the help of a compensation network Forms output signals for more sharply bundled, neighboring receiving sectors, thereby characterized in that the output voltages of the compensation network are interposed an arrangement for amplitude graduation in such a way as it is the volume difference in the case of sound reverberation from the respective directions on the right and left ear in air corresponds to two runtime chains, the links of which have delays that are equal to or proportional to the difference in transit time at the two ears fjfor the respective direction and at their outputs headphones or loudspeakers are connected as a binaural display device.

2. Device according to claim 1, characterized in that the two Runtime chains with their amplitude staggered arrangements to form a chain with amplitude staggered and combined with two outputs for the binaural display device.

Blank page