DE1927172A1 - Vorrichtung zur akustischen Rueckstrahlortung,insbesondere fuer die Seefischerei - Google Patents

Description

FRIED.ICRUPP GESELLSCHAFT HIT BESCHRÄNKTER HAFTUNG in Essen

Vorrichtung zur akustischen Rückstrahlortung, insbesondere* für die Seefischerei

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur akustischen Rückstrahlortung, insbesondere für die Seefischerei, mit einer Sendeeinrichtung zum gerichteten Abstrahlen getasteter Sendeimpulse mit je einer Mehrzahl nichtmonochromatischer Schwingungen und mit einer an eine Empfangsbasis angeschlossenen Empfangsanordnung mit Mitteln zur Umwandlung von Empfangsspannungen zwecks vorzugsweise optischer oder akustischer Darbietung der Ortungsinformationen.

Die bekannten Vorrichtungen dieser Art ergeben für punktförmige und für linienförmige Objekte befriedigende Darstellungen bei der Rückstrahlortung, beispielsweise durch eindeutige Anzeige auf dem Schirm einer Kathodenstrahlröhre. Bei einer gebräuchlichen derartigen Vorrichtung erfolgt die Darstellung infolge Aufhellens des Bildpunktes oder der Bildpunkte, entsprechend den bei der Rückstrahlortung erfaßten Objektaiin einem durch die Sendeeinrichtung gerade erfaßten Sektor, nach radialer Ablenkung des Kathodenstrahles der Kathodenstrahlröhre durch eine der Entfernung des Objektes proportionale Ausgangsspannung eines Zeitdiskriminators. Bei Verwendung von Kathodenstrahlröhren ist dieser Zeitdiskriminator

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gewöhnlich, ein mit konstanter Spannung angesteuerter. Integrator oder ein anderer Sägezahngenerator. Bei Verwendung schreibender Anzeigegeräte zur Darbietung der Ortungsinformationen, den sogenannten üchorraphen, dient als Zeitdiskriminator in bekannter Weice der mit konstanter Geschwindigkeit bev/egte Schreibstift.

Das Ergebnis der Bückstrahlortung nach, diesem wie nach anderen bekannten Verfahren, auf die später noch eingegangen werden wird, ist aber unbefriedigend in Falle einer flächenhaften oder voluminösen Ansammlung»!! von Einzelobjekten, wie sie insbesondere bei der Seefischerei in Form von Fischschwärmen vorliegeni denn auch, in den Fällen dieser flächenhaften oder voluminösen Ansammlungen von Einzelobjekten erscheint bei der Darbietung der Ortungsinformationea, beispielsweise auf dem Schirm einer Kathodenstrahlröhre, wiederum nur die Darstellung einer Linie bzw. eines Punktes, entsprechend dem Schwerpunkt der Gesamtheit der erfaßten, dicht beieinander liegenden Objekte. Der Fischer ist aber sehr daran interessiert, angesichts der auf dem. Schirm der Kathodenstrahlröhre oder der auf d*em Schreibstreifen des Echographen dargebotenen Ortungsinformation beurteilen zu können, ob diese von einzelnen größeren Steinen, von Wracks, großen Einzelfischeflt oder sonstigen einzelnen punktförmig reflektierendien Objekten herrührt, oder ob es sich um

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einen einen lohnenden Fang ver:;rrechenden und daher an-ζυ;·ι euernden -.-jizen Fischochwarn: handelt.

Der. en τ.-.\ rechend bezweckt die Erfindung, eine Vorrichtung der ein^c.nf.'- fenannten Art zu schaffen, welche es erlaubt, '■Uli·, der Darbietung der Ortungsinforinationen, beispielweise nut" der; Gehirn einer Kathodenstrahlröhre,- eindeutige Rück-. chlür.e zu ziehen" darauf, ob die Darstellung" von einem einzelnen runkrfcrcnigen Objekt oder einer Zusammenbailunp einer . pro Γ: ο reu Anzahl von einzelnen Objekten herrührt. Die iriiin uiir reh* dazu v_ton folgenden Beobachtungen und Lberlei unren au^; ein Fischschwarn, besteht aus einer großen Anzahl von runlrtfcrrain reflektierenden Objekten, deren Lafre sueinander eich j-cändif; ändern. iSolange bei der Rückstrahlortung die Dauer der Sendeimpulse kurz ist im Vergleich zu der Laufzeitdifferenz zwische' einsalnen Echos einzelner Fische aus dem Fischschwarm, ergeben sich getrennte Echos, die auf dem SiIdschirm der Kathodenstrahlröhre zu getrennten punktfcrmirei: Abbildungen bei der Darstellung der Ortun£S-infomationen füliren. Je kürzer der benutzte Sendeinpuls ist, desto besser-ist bekanntlich die Entfernungsauflösung, d.h. desto besser führen einzelne Echos ohne gegenseitige zeitliche Beeinflussung zu voneinander getrennt dargestellten punkt-. förniren Abbildunren. Sehr kurze SendeÜEpulse erfordern aber wegen ihrer Breitband'igkeit einen erheblichen apparativen Aufwand für die Durchführung der Rückstrahlortung und weisen

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außerdem den Nachteil auf, daß ihre Echos iia Störpegel schlecht zu erkennen und darzustellen sind. Bei Sendeimpulsen längerer Dauer läßt sich zwar ein günstigeres Nutz/Stör-Verhältnis erreichen, jedoch setzt sich die Abbildung dann überwiegender aus einer zeitlichen Überlappung der einzelnen Echos zusammen. .Die bekannte Verwendung getasteter Sinusimpulse als Sendeimpulse führt in diesem Fülle zu verfälschten Abbildungen bei der Darbietung der Ortungsinformationen, weil die Empfangsspannungen sämtlich nur aus Frequenzkomponenten der gleichen Grundfrequenz, nämlich der Sendefrequenz, bestehen. Daraus resultiert in bekannter Weise die eingangs schon erwähnte Darstellung vornehmlich des S-.hwerpunktes des Fischschwarmes durch einen leuchtenden Punkt auf dem Bildschirm der Kathodenstrahlröhre, ohne daß die Tatsache, daß es sich nun gar nicht nur um ein einzelnes reflektierendes Objekt am angezeigten Schwerpunkt handelt, aus der Darstellung auf dem Bildschirm der Kathodenstrahlröhre zu erkennen ist.

Hochwertige Anlagen zur akustischen Rückstrahlortung beinhalte K Vorrichtungen zur kombinierten Darbietung der Ortunrsinformetionen in Abhängigkeit nicht nur von der Entfernung der reflektierenden Objekte, sondern auch von deren seitlicher Ablage von der Hauptrichtung der Hauptkeule der Sende-ZEmpfangs-Charakteristik. Bei einer derartigen Anlage, wie sie beispielsweise in der Deutschen

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Patentschrift Hr. 977 599 beschrieben ist, finden monochromatische oder'quasimonochromatische Sendeimpulse Verwendung, deren Dauer den Erfordernissen an die Entfernungsauflösung sowie an das Nutz/Stör-Verhältnis angepaßt *ist. Die Information über die seitliche Ablage wird aus der Phasendifferenz der Empfangsspannung an zwei Empfängern oder zwei Empfängergruppen abgeleitet; sie weist allerdings nahezu keine Information über die Ausdehnung et\ira einer georteten Ansammlung von einzelnen Objekten quer zur Ausbreitungsrichtung der Sendeimpulse auf. Die von den einzelnen punktförmigen Reflektoren in Form der einzelnen Fische herrührenden Anteile in den Empfangsspannungen sind, ebenso wie die Schwingungen der Sendeimpulse, sinusförmig und enthalten als Grundfrequenz die Trägerfrequenz des Sendeimpulses. Ein an die zwei Empfänger oder Empfängergruppen angeschlossener Laufzeitdifferenz-Diskriminator mit nachgeschaltetem Verzögerungsglied oder·nachgeschaltetem Integrator mit einer Zeitkonstanten, die groß ist gegen die Periode der Trägerfrequenz, liefert somit eine der mittleren Phasenlage aller Einzelrefiektoren entsprechende Ausgangs spannung für die Querablenkung des Elektronenstrahls in der Kathodenstrahlröhre, d.h., die dargebotene Ortungsinformation entspricht im wesentlichen wiederum einer solchen, die von einem einzelnen Reflektor im Schwerpunkt des Schwärmes herrühren würde. Die Information,

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daß es sich hier in Wirklichkeit um einen ganzen Schwarm handelt, geht wiederum verloren. Die Aufgabe, demgegenüber bei der akustischen Rückstrahlortung einzelne Objekte von beispielsweise ganzen Fischschwärmen unterscheidbar zur Darbietung zu bringen, ist hingegen erfindungsgemäß gelöst worden durch

a) die Verwendung von relativ zu einer charakteristischen Mittenfrequenz der Schwingungen breitbandigen Sendeimpulsen langer Dauer mit ausgeprägter zeitlicher Ordnung der Schwingungen und

b) die zusätzliche Auswertung einer der Momentanfrequenz der Empfangsspannungen proportionalen, einer Modulation der Mittel zur Umwandlung dienenden, Kennspannung.

Es ist zwar schon auf verschiedenen Anwendungsgebieten bekannt, Rückstrahlortungsanlagen an Stelle mit monochromatischen Sendeimpulsen mit Sendeimpulsen aus einem Gemisch vieler Frequenzen auszustatten. So benutzt das erstmals in der Schweizerischen Patentschrift Nr. 220 beschriebene Korrelationeverfahren zur eindeutigen Entfernungsmessung einzelner Objekte trotz Vorliegens erheblicher StSrkomponenten eine Mischung verschiedener Frequenzen, "bevorzugt sogar ein Rauschsignal. Ferner ist beispielsweise eine Verwendlang von zwei unterschiedlichen Frequenzen bei der akustischen Rückstrahlortung aus der Echolottechn^k bekannt, etwa durch die Deutsche Patentschrift Nr. 1 017 054 zur unterschiedlichen Abbildung der

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ochlickprenze und dec festen Untergrundes in Gewässern. Andere bekannte Anlagen verwenden Vorrichtungen zur akuf i: eher: itüek.-:· rahlortunp mit linear oder nichtlinear friM.uenzräoauliert en Schwingungen, um eine kontinuierliche, nicht mehr an eine durch das Aussenden getasteter Sendeiu;],ulce vorfegeV.ene Fei^iode gebundene, Darbietung der unfCi:infori!:at ionen zu erhalten.

Keine öderer oder anderer bekannter Vorrichtungen geht aber ■•:v«f ö.if^j erf indun.-rpemäEe Aufgabenstellung zurück, noch stellen die darin angegebenen Lehren konkrete Hinweise zur Lö;-unf der Aufgabenstellung dar, Vorrichtungen zur akustischen Rück.-.ir&hlorrun( mit Darbietung der Ortungsinformationen von Objekten nach ihrer Entfernung - und ggfls. Richtung - bei [-leichceitirer Unterscheidbarkeit zwischen einzelnen punkti'örüifen Cl piekten und flächenhaften oder voluminösen An-L-anmlunren einzelner Objekte, nach Umwandlung der Empfangsspannunren, zu liefern.

Diese erfindunps^emäße Aufgabenstellung wird hingegen durch die vorstehend angegebene spezielle Wahl und Kombination der Sendeimpulse und der Umwandlung der Smpfangsspannungen zur Darbietung der Crtungsinformationen gelöst. Diese Lösung beruht auf der Anwendung der an sich geläufigen Tatsache, daß ein punktförmi^er Reflektor genau das Sendesignal an den Ort der Empfangsbasis zurückstrahlt, so daß in den Empfangsspannungen die ursprüngliche Ordnung der Sendeimpulse wieder enthalten ist.

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Dagegen tritt eine ursprüngliche zeitliche Ordnung innerhalt- der Sendeimpulse in den Empfangsspannungen nicht wieder ungestört in Erscheinung, wenn sich beim Empfang Anteile von verschiedenen, instesondere von unabhängig voneinander sich bewegenden, reflektierenden punktförmigen Objekten verschiedener Entfernungen, also Anteile der Empfangsspannungen mit verschiedenen Laufseiten, überlagern.

Die erfindungsgemäBe Lehre verlangt demgemäß die Möglichkeit eines Verwerfens einer im Sendeimpuls, ursprünglich enthaltenen definierten zeitlichen Ordnung der Schwingungen. Die Tatsache dieseE Verwurfes wird als Kriterium für das Vorliegen einer Ansammlung einzelner Heflektoren als zusätzliche Information bei der umwandlung der Empfangsspannungen zur Darbietung der Ortungsinformationen verwendet. Dazu wird erfindungsgemäß eine der Komentanfrequenz der Empfangsspannungen proportionale Kennspannung herangezogen, die einer Modulation der Mittel zur Umwandlung der Empfang β spannungen dient. Aus der Anwendung statistischer Methoden in der Sadarteci.i-.ik ist es swar solion bekannt, dee auegesandten Signal eine bestimmte Kennung, beispielsweise ein durch, digitale Verschlüsselung hervorgerufenes zeitliches Raster, zu geben; das empfangene Signal wird dann über ein Optimalfilter geleitet, das m*r für den. Pail unverworfen zurückkehrender Signale eine su verwertende-Ausgangsspannung liefert. Derartige Anlagen einä/abei?. apparativ

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so aufwendig, daß sie sicii zwar für spezielle Anwendungεfälle_? aber "beispielsweise nicht für den Einsatz in der gewerblichen Seefischerei, durchsetzen werden. Außerdem ist auch tei derartigen Anlagen die unterscheidbare Auswertung von einzelnen punktfÖriaigen reflektierenden Objekten im Gegensatz zu einer ■Ansammlung von^punktförmigen Objekten nicht ohne weiteres gegeben, da bei jenen Anlagen diese Aufgabenstellung bisher nicht aktuell ist.

Demgegenüber stellt die erfindungsgemäße Lösung dieser Aufgabenstellung eine mit relativ einfachen Schaltungsmitteln zu realisierende Vorrichtung dar, da die Bestimmung der Momentanfrequenz der Empfangsspannungen sowie die Verwendung einer dieser Momentanfrequenz proportionalen Kennspannung zur Modulation der Mittel der Umwandlung der Sapfangsspannungen zwecks Darbietung der Ortungsinformationen keine schaltungstechnischen Schwierigkeiten bereitet. Ss sind hierzu lediglich Sendeimpulse der beschriebenen Art zu verwenden» d.h., Sende— impulse, deren Schwingungen bei gleichzeitig geringer Schwankung ihrer Momentanfrequenz während der Dauer des Sendeimpulses eine große Bandbreite aufweisen. Bei der außerdem noch gewählten laugen Dauer der Sendeimpulse ist so die Möglichkeit eines spürbaren Yerwurfes der ursprünglichen Ordnung der Schwingungen innerhalb eines jeden Seodeij&pulses als Kriteriua für das Torliegen einer Ansammlung· einzelner reflektierender Cfejefefce "feöi, gleichzeitig günstigem Hutz/Stör-Terliältnis gegeben.

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Beispielsweise kann man die «Schwingungen eines SenJ ?i.r"il .es wäireni der Lauer dieses Sendeinp-l^e- linear ^:^er l--r Ii" I" ihrer frequenz modulieren. Die τοπ. einem einzeln ±n reflektierenden Objekt herr'Ihrenden Znpfanr3^~?r.nun en wurden dann ebenfalls diesen Instieg der Frequenz der Schwingungen aufweisen und die der Momentanfrequenz proportionale Kennspannung hätte dann einen kontinuierlich an.;tei,renden Verlauf. Würden die 3endeimpul3e aber von einer An3e.rr.lun_:- einzelner punktförmisrer Objekte reflektiert werden, i^nn :-/-^:lr-idie ülomentanfrecuenz der Enpfang-sapannungen ni-:h~ die.;en arerir ansteigenden Tarlauf aufweisen, sondern stark ichwsnicen, und ier Verlauf der Eennopannung ebenfalls. Wegen einfacher Auswerttarkeit der modulierenden Eennspannuns wäre eine lineare ?r=:uenzmodulation der Sende impulse zu beirorzusen, obgleich prinzipiell auch mit anderen zeitlichen Verläufen für die Honensanfre^uenz der Schwingungen der Send«impulse das gleiche charakterisrische Ergebnis erzielt werden würde.

Der ITachteil der Frequenzmodulation ist aberj da£ sich bei ihrer Wahl die Forderungen nach über der Zeit möglichst konstanter Momentanfrequenz und nach gleichzeitig groBer Bandereite der

Schwingungen des Sende impuls es, d.h. die. Forderung nach möglichst konstanter Keansparmtmg bei puTürtformigeia einzelnen Objelrfe im Gegensatz zu möglichst stark schwankender Eennspannung bei einer AnsamiBlung von Objekt en, einander widersprechen. Vorteilhafter ist daher erfindiiiigsgemäSi fnr die vorliegende

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Au-iYflt-r.: " ^lluiiF die *ahl von oendeimpulsen nit Schvingunren f Z ei cn: .Ie i " c-r.de r Frequenz, die nach einen IIode ph&&en"umge-

ieue:- v;e j·:. c~n. «ehrend hierbei die Komentanfrequenz der einzelnen i--jh.vinrua.feni abgesehen voe jeweiligen Augenblick :.<-., J'-.t.-e: : rujuf e.., konstant ist, ist infolge der PiiaE-enuiii-Lteuerunr „as Ge-i-sjEtspeiztruiL cieser Schwingungen sehr breit. LIn reeirr-eter Kode für diesen Zweck ist der ursprünglich : ür - fencerc ..vrecke entwickelte, sogenannte Barkerkode. Auch f.ncere Eo-..<■ >, die wepen ihrer der. Barkerkode unterlegenen Eirencchfe—es. in bezug auf die Aurokorrelationsfunktion venirei' f tl&'afir und daher auch nicht unter einem t^ischen Kfcjren EUtccrrenfaBtar sind, sind für die vorliegende Aufgabenitellunr reeignet. iriMEt man ein gewisses Schwanken der Kennrp&nnunr zwischen zwei Grenzwerten in Kauf, dann ergibt sich eine verteilhafte weitere Verbreiterung des wirksamen Spektrums der Schwingungen eines ,jeden Sendeiapulses/bei de: Vervendung einer kodierten Ansteuerung «wischen Schwingungen mindestem zweier unterschiedlicher Frequenzen·

Um überhaupt Schwankungen der EennBpannunfr bei Terwurf der ursprünglichen Ordnung feststellen zu können, ist es zweekaäMg, innerhalt eines gegenüber der Bauer der Sendeimpulse kurzen Beobachter, ε Zeitraumes die Zahl der Ifulldurchgänge der Schwingungen in der SoprangESpesnang zu ermitteln- Vorteilhaft wählt 3sar ciesen Beobach-tongszeitrÄuia von der Größenordnung der Periode der Kittenfrectuenz der Schifinguagen-

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Eine gebräuchliche Möglichkeit der Darbietung der Ortungsinformationen ist die optische Darstellung auf dem Bildschirm einer Kathodenstrahlröhre nach Umwandlung der Empfangsspannungen mittels der bereits erwähnten zeitproportionalen Ablenkung des bei Ankunft der Empfangsspannungen hellgesteuerten Kathodenstrahles. Die Modulation durch die Kennspannung kann durch Helligkeitsmodulation des Strahlens geschehen; sinnvoller ist aber eine Querablenkung des Strahles im Takte der Kennspannung; dadurch entsteht dann kein definierter Leuchtfleck mehr, sondern eine verwischte Fläche etwas geringerer Helligkeit. Men kann diese Modulation auch in der Weise erweitern, daß, abhängig von Überschreiten einer bestimmten Welligkeit der Kennspannung, ein Schwingungserzeuger, beispielsweise ein astabiler Multivibrator, angesteuert wird, der durch eine gleichmäßige Querablenkung des bei Ankunft der Empfangsspannungen hellgesteuerten Kathodenstrahles, also bei Vorliegen des Kriteriums für eine Ansammlung einzelner Objekte, eine stets gleichartige, verwischte Fläche hervorruft.

Bei einer anderen gebräuchlichen Vorrichtung zur.optischen Darstellung der Ortungsinformationen, dem Echographen*, weist der Griffel als Kittel zur umwandlung der Informationen normalerweise keine Möglichkeit zur Ablenkung quer zu seiner Bewegungsrichtung auf. Die Modulation konnte hier durch Schwärzung erfolgen; es besteht aber erfindungsgemäß auch KöglicHkeit der Verwendung Ton Mitteln, die mi£

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mechanischem V/ege eine vibrierende Querablenkung des
bewegten G-riffels hervorrufen, so daß wieder eine flächenförmige Darstellung im Fi-IIe einer Ansammlung von einzelnen reflektierenden Objekten entsteht.

Zahlreiche Anlagen zur akustischen Rückstrahlortung, insbesondere auch beim Einsatz für die Seefischerei, sind teils ausschließlich, teils zusätzlich zur optischen Darstellung, mit Vorrichtungen zur akustischen Darbietung der Ortungsinformationen versehen. In diesem Falle wird man,.ggfls. nach Umsetzung der Empfangsspannungen in einen hörbaren Frequenzbereich, mittels der Kennspannung eine Modulation der Amplitude oder - wirksamer noch - der Frequenz der akustischen Anzeige vornehmen.

Erfindungsgemäß ist es demzufolge in technisch einfacher und für den Anwender bedienungstechnisch und bzgl. der Darbietung der Ortungsinformationen sinnvoller Weise möglich, die bekannten Fischortungsanlagen durch eine zusätzliche Vorrichtung gemäß der Erfindung so zu ergänzen, daß der Fischer aus der dargebotenen Anzeige eindeutig ersehen kann, ob es sich bei einem angeloteten Objekt um einen einzelnen Reflektor oder um eine Ansammlung einzelner Objekte, also um einen ganzen Fischsohwarm, handelt. Erste praktische Versuche mit einer derartigen

,Vorrichtung in Verbindung mit einer mechanisch schwenkbaren Basis haben beispielsweise bei Vorausortung die Ansammlung

•eines Fischachwarmes und nach deaen Überfahren mit dem Schleppnetz

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bei Achterausortung seine Aufteilung in zwei flächenhaft auf dem Bildschirm einer Kathodenstrahlröhre dargestellte Hälften sowie das kompakte, da teilweise gefüllte, Hetz al.; rielleri Leuchtpunkt erkennen lassen.

In der Zeichnung wird die Erfindung im folgenden anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert. Εε zeigt:

das PrinzipschaltMld einer Rückstrahlortungsanlage, ergänzt um die erfindungsgemäße Vorrichtung· einer Empfangsanordnung mit Kitteln zur zusätzlichen Umwandlung von Empfangsspannungen zwecks - in diecem Beispiel - optischer D&rbietung der Ortungsinformationen auf dem Bildschirm einer Kathodenstrahlröhre zur Angabe eines Unterscheidungsmerkmales zwischen einem punktförmigen Objekt und einer ganzen Ansammlung von reflektierenden Objekten;

Fig. 2 a ein zeitproportional-frequenzmoduliertes Sendesignal, hier eine Hechteckschwingung, über der Zeit und

Fig. 2 b den Veulauf ihrer Momentanfrequenz bzw. der ihr proportionalen Kennspannung über der Zeit;

Fig. 3 a ein. Beipiel für die resultierende Empfangs spannung und

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i⁽'ir. ;' b für die resultierende Hornentanfrequenz bzw. die ihr proT.oriionale Kennspannung in ihren Verlaufen über de^ Zeit bei einer Reflexion an einer voluminösen Ansarailunp einzelner Objekte bei einem Sendeimpuls {-emäii Fi^. 2 a;

Fip. A a den 13-ner Barkerkode und

Fi[t. A b den Verlauf sinusförmiger, nach dem Barkerkode IBC-Grad-phasenuiage^euerter Schwingungen g\Leieh-Lleibender Frequenz,

. ^ c den Verlauf der zugehörigen Momentanfrequenz über der Zeit und

Fig. 4 d das Spektrum der Frequenz gemäß Fig. 4 b über der Frequenzachsej

Fig. 5 a den Verlauf von nach dem Kode gemäß Fig. 4 a abwechselnd zwischen Schwingungen zweier unterschiedlicher Frequenzen umgesteuerten sinusförmigen Schwingungen und

Fig. 5 b ein Frinzipsehaltlbild snar Erseugraig des Verlaufes nach Fig. ?a; -

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Pig;. 6 ein Beispiel für die Ausbildunp.; eines schreibenden Gerätes, dessen Aufzeichnung durch die Kennspannung modulierbar ist;

ig. 7 eine Prinzipschaltung als Beispiel für die Ausführung einer Modulation akustischer Darbietung der Ortungsinfonnation durch die Kennspannung;;

Fig. 8 die Anwendung der erfindungsgemäßen Vorrichtung bei einer Rückstrahlortungsanlage mit einer aus zwei Schwingern oder zwei Gruppen von Schwingern bestehenden Basis und Anzeige der Ortungsinformation auf dem S- hirm einer Kathodenstrahlröhre;

Fig. 9 die gleiche Basis, die in Fip. 8 Verwendung fand, jedoch jetzt mit nachgeschaltetem Polaritätskoinzidenzkorrelator und anschließendem Integrator zur Darbietung der Ortungsinformation einschließlich der erfindungsgemäßen Modulation der Darstellung auf dem Bildschirm einer Kathodenstrahlröhre.

Die in Fig. 1 im Prinzipschaltbild dargestellte Ortungsanlage arbeitet cit einem Sendesignal 2, das aus getasteten Sendeimpulsen 3 Eit in diesem Ausführungsbeicpiel linearfrequenamodulierten Schwingungen 4 besteht. Der mit einer Mitten-, frequenz von beispielsweise f_m = 30 kHz arbeitest© Generator

ί> ο σ ι /

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liefert die Schwingungen 4, die in einem anschließenden Modulator 6 frequenzmoduliert werden. Eine Hast schaltung 7» die von einem Taktgeber 8 gesteuert wird, formt die Sendeimpulse 3 bestimmter Dauer D aus dem so modulierten Wellenzug 4a der «Schwingungen 4. Zugleich dient der Taktgeber 8 zum Synchronisieren auf die Anfangsfrequenz des Modulators Über einen Sendeverstärker 9 und eine bei Vorrichtungen zur akustischen Rückstrahlortung, insbesondere in der Eeholottechnik, geläufige Sende-Empfangs-W^iche 10 gelangt das Sendesignal 2 auf eine Basis 11, die in diesem Prinzipschaltbild durch einen Schwinger 12 dargestellt ist. Der Doppelpfeil 13 deutet an, daß diese Basis 11 schwenkbar sein kann. Auf die Möglichkeit,anstelle der gesamten Basis 11^ nur die Sende-ZEmpfangs-Charakteristik 14 mit dem charakteristischen Öffnungswinkel .«Jp durch elektrische Mittel zu schwenken, wird später im Zusammenhang mit Fig. 8 eingegangen werden.

Es sei angenommen, daß sich vor der Basis 11, beispielsweise gerade auf der Hauptachse 15 der Sende-/Empfangs-Gharakteristik 14, zunächst ein einzelnes punktförmiges Objekt 16 befindet> und' daß außerdem ein Bereich aus einer größeren Ansammlung einzelner Objekte, im folgenden als lisphschwarm 17 bezeichnet, erfaßt wird« Die physikalischen Gegebenheiten bei der akustischen Rückstrahlortung sind bekannt, vergl* z.B. D.G.Tucker, "Sonar in Fisheries" London 1967, Kapitel 1 und

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Die Verarbeitung des rückkehrenden Echos, nämlich die Umwandlung von Empfangsspannungen zwecks Darbietunr der Ortungsinformationen, ist zunächst ebenfalls noch Stand der Technik und wird insoweit durch Fig« 1 und durol- cie nachfolgende Beschreibung nur prinzipiell dargestellt. Eine monostabile Kippstufe 18, die zu Beginn eines jeden Sendeimpulses 3 durch den Taktgeber 8 in ihren labilen Schaltungszustand gesetzt wird, steuert über einen Integrator 19 den Elektronenstrahl einer Kathodenstrahlröhre 20 und bewirkt so die entfernungsproportionale Ablenkung des Leuchtpunktes aus der Nullmarke 21 des Bildschirmes 22 heraus. Auf diesem Bildschirm 22 erscheint allerdings erst dann eine Anzeige in Gestalt des Leuchtpunktes 30, wenn infolge einkomiaender Echos der Wehneltzylinder 23 der Kathodenstrahlröhre 20 durch die Empfangs spannung u , in der Regel über einen Empfangsverstärker

ti

24, hellgesteuert wird. Im gewählten Prinzipbeispiel wird der Integrator 19 wieder zurückgesteuert und damit der Elektronenstrahl der Kathodenstrahlröhre 20 wieder zur Nullmarke 21 zurückgesetzt, wenn die monostabile Kippstufe 18 in ihren stabilen Schaltungszustand zurückgekippt ist. Dieses ist innerhalb der Zeit zwischen zwei aufeinanderfolgenden Sendeimpulsen 3 zu gewährleisten, weshalb zwischen dem.Taktgeber 8 und einem Steuereingang der monostabilen Kippstufe 18 eine Steuerleitung 25 vorgesehen ist, über die bei Umschalten des Taktgebers 8 auf eine andere Eolgefrequenz der Sendeimpulse 3

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uch nie i Γί-nriente Zeitkoristante für die Dauer des

If-Vilor. üch'il tuh^szustandes der monostabilen Kippstufe 18 eni :'vroc'-.;rj;: geändert wird.

Die bi.-her ': e-ciiriebene Empfancsanoranung nach dem Stande der ϊ'-chni". zur akustischen Rückstrahlortung wird nun er- nr..u-r:~??. ergänzt durch Mittel zur Umwandlung der

3ziy.i'cr.r£r.;-:--:m\mren u zwecks Darbietung der Ortungsin-

p.cit ionen mt der Mcgliehkeit einer Unter scheidung des einzelnen ; unkrförmicen Objektes 16 von der Anzeige des 'Si r.ch. chw-trraet 1? auf dem Bildschirm 22 der Kathodenstrahlröhre 2C. Dazu wird die Momentanfrequenz f der Empfangsinannunrcn ι; bestimmt, indem beisoielsweise während eines

Beolac':tu:i_s".^oitrauines44T die Anzahl der iTulldurchgänpe der Schwingungen der Empfangsspannungen u_o gezählt und mittels eines Difital-Analog-WLJidlers £6 in eine proportionale Kpniisrannunr u,_r umgesetzt wird. Als Maß für den BeobachtungszeiLrauinJII? kann die Impulsbreite eines astabilen Multivibrators 2? herangezogen werden, der mit einem Tor-Eingang des Digit'dl-Analog-Wandlers 26 verbunden ist. Solch ein Wandler 26 kann in einer einfachen Ausführungsform in an sich bekannter Weise aus einem Integrator bestehen, der während des Beocachtunrsseitrauaes^lS stufenförmig durch Singangsimpulse aufgeladen wird. Diese Eingangsimpulse werden im dargestellten Ausführisngsbeispiel aus einem etwa auf die Spannung "ull Volt eingestellten Schnitt-Trigger 28 geliefert,

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und sie entstehen somit jeweils dann, wenn mit den Schwingungen der Empfangsspannungen u die Momentanwerte der Spannungen vom negativen zum Positiven wechseln. Der BeobachtungszeitraumdlT wird in der Größenordnung des Kehrwertes der charakteristischen Mittenfrequenz fm des modulierten Weirenzuges 4-a der Schwingungen 4 in den Sendeimpulsen 3 gewählt. Die Kennspannung u, dient, ggfls. nach Anpassung über einen Verstärker 29, einer Ablenkung des Elektronenstrahles in der Kathodenstrahlröhre 20 quer zur entfernungsproportionalen Ablenkung.

Das einzelne punktförmig© Objekt 16 würde bei herkömmlichen Anlagen nach dem Stande der Technik bei der Darstellung der Ortungsinforamtion auf dem Bildschirm 22 der Kathodenstrahlröhre 20 zu einem Leuchtpunkt 30.führen. Da aber im gewählten Beipiele die Sendeimpulse 3 einen linearmodulierten Wellenzug 4- enthalten, dessen zeitliche Ordnung bei Reflexion am

punktförmigen Objekt 16 nicht wesentlich verändert wird, ist die Kennspannung u* jetzt nicht konstant, sondern ändert sich während der Dauer D eines jeden Sendeimpulses 3» proportional zum Verlauf der Komentanfrequenz f. Nimmt man an, daß eine Momentanfrequenz f unterhalb der Mittenfrequenz f zu einer seitlichen Ablenkung des Kathodenstrahles nach links auf dem Bildschirm 22 führt, dann ist die aus der Empfangsspannung u resultierende Anzeige auf diesem Schirm 22 der Kathodenstrahlröhre 20 ein geneigter Strich 31 entspreäiend der ver-

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größerten Darstellung in Fig. 1. Bei nur geringer zeitlicher Änderung der Momentanfrequenz f während der Dauer D der Sendeimpulse 3 ist auch die Schwankung der Kennspannung u, nur gering, so daß in der Praxib wegen der Speicher- und ÜberstrahleJTfekte des Bildschirmes 22 einer Kathodenstrahlröhre 20 für den. Betrachter dennoch der Eindruck eines Leuchtpunktes 30. entsteht.

Wenn sich aber nun in den Empfangsspannungen u reflektierte Anteile von einer statistischen Ansammlung einzelner punktfö'rmiger Objekte, wie sie durch den Fischschwarm 17 repräsentiert sei, überlagern, dann ist in den Empfangsspannungen u nicht mehr die ursprüngliche zeitliche Ordnung der- Schwingungen 4 enthalten, sondern durch die überlagerung und infolge des Einflusses verschiedener Entfernungen der einzelnen Fische von der Basis 11, ganz abgesehen von Dopplereffekten einzeln sich bewegenden reflektierenden Objekte, entsteht ein starker Verwurf der zeitlichen Folge der Nulldurchgänge des modulierten Wellenzuges 4a innerhalb der Empfangsspannungen u und damit ein starkes zeitliches Schwanken der Kennspannung u, . Demzufolge erfährt der Elektronenstrahl nun keine stetige Querablenkung entsprechend dem geneigten Stich 31» sondern die Querablenkung schwankt stark während des Durchlaufes des Sendeimpulses 3 durch den erfaßten Sektor des Fischschwarmes 17· Infolge der stärken Schwankung des Elektronenstrahles erscheint auf dem Bildschirm

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22 nun eine flächenhafte Aufhellung 52, die deutlich unüersehe idb ar ist von dem zuvor beschriebenen Leuchtpunkt 30, der Anzeige eines reflektierenden einzelnen Objektes 16. Infolge der schnellen seitlichen Ablenkung des Elektronen-Strahles ist diese flächenhafte Aufhellung 32 normalerweise nicht so lichtstark, wie der Leuchtpunkt 30. Dieser Helligkeitsunterschied läßt sich mit einfachen Mitteln ausgleichen oder wunschgemäß auch überkompensieren, indem auf einen zweiten Eingang.des Empfangsverstärkers 24 die Kennspannung u, zur zusätzlichen Ansteuerung des Wehneltzylinder 23 gegeben wird. Uin eine besonders kräftige Querablenkung des Elektronenstrahles zu erzielen, ist es zweckmäßig, eine Differenzierstufe 33 vor den Verstärker 29 zu schalten, so daß dieser umso kräftiger angesteuert wird, je stärker der Verwurf der ursprünglichen Ordnung des modulierten Wellenzuges 4a, d.h., je stärker die zeitliche Schwankung der Kennspannung; U^ ausfällt.

In Fig. 2a und Fig. 2b sind die Zusammenhänge zwischen dem modulierten Wellenzug 4a, hier einer Hechteckschwingung, innerhalb eines Sendeimpulses 3 der Dauer D, und der Momentanfrequenz f übersichtlich untereinander dargestellt. Die der Momentanfrequenz f proportionale Kennspannung verläuft bei der Mittenfrequenz f durch ITuIl und hat bei höherer Frequenz des modulierten Wellenzuges 4a positive Werte angenommen.

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Während-in Fir. 2a infolge eines punktförnigen reflektierenden 01 jcktr:; die ßchwinrunfen der Empfangs Spannung u den deichen zeitlichen Verlauf haben, wie der modulierte Wellenzup· 4a innerhalV der Sendeimpulse 3, dnd in Fig. $a und Fi£. 5b"die Verhältnisse bei gleichen Sendeimpulsen 5 aber bei Reflexion arc Fdfchschwsna 17 dargestellt. Die ursprüngliche zeitliche Ci\lnuh{~ der Schwingungen 4 der Επφί" entspannung u ist nun :-t«rk pe stört und die zeitliche FoI^e der unterschiedlichen Momentanfrequenzen f Gtark verworfen; dementsprechend Btärk nchwankt der Verlauf der Kennepannunc u,_rl was zu der beschriebenen unref elinäßigen ^erablenkung deti Elektronenct rallies und damit zur flächenhaften Aufhellung 32 auf dem Bildschirm 22 der Kathodenstrahlröhre 20 in Fip. 1 führt.

Aus der vorstehenden Erläuterung des Zustandekommens der flächenhaften Aufhellung 52 iffi Gegensatz zum Leuchtpunkt auf dem Bildschirm 22 in Fig. 1 geht hervor_t daß für eine starke Unterscheidung zwischen, diesen beiden Anzeigen ein Seridesignal 2 zu wählen ist, das bei möglichst konstanter Momentanfrequenz f dennoch ein breites Spektrum der Schwingungen innerhalb eines Sendeimpulses 3 aufweist. 3in derartiges Signal läßt sich besser noch als durch die in Fig. 2a gezeigte lineare Frequenzmodulation dadurch erzeugen, daß in an sich bekannter Weise eine konstante Frequenz f^, die in FIp. 4b als Sinusschwingung angenommen ist, nach einem passenden Kode ph&sexramgesteuert wird. Zur Demonstration ist

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9 8 4 9 / O 9 9 S

hier der 15-ner Barkerkode in Fig. 4a zum 180-Grad-Phasenumsteuern der Schwingungen gewählt. Fig. 4c zeigt den im wesentlichen konstanten Verlauf der Momentanfrequenz f, denn die unterschiede zwischen zwei Hulldurchgängen gleicher Orientierung sind konstant mit Ausnahme der Zeitpunkte, an denen eine Fhasenumsteuerung stattfindet. Eine Reflexion einea derartigen Sendeimpulses an einem einzelnen punktförmigen Objekt 16 führt daher zu einem nur i;ehr geringfügig verzerrten Leuchtpunkt yO. Da aber das tatsächlich resultierende Spektrum eines derartig modulierten Wellenzuges 4b nach Fig. entsprechend der skizzierten Darstellung in Fig. 4d, sehr breit im Verhältnis zur Frequenz f,,, der Einzelschwingung ist, führt die Reflexion eines solchen Sendeimpulses an einem Fischschwarm 17 zu einem sehr starken Verwurf der frequenzmäßigen Ordnung über der Zeit und damit zu einer deutlichen flächenhaften Aufhellung 32 auf dem Bildschirm 22 der Eathodenstrahlrohre 20.

Eine weitere Möglichkeit, ein für die vorliegende Aufgabenstellung günstiges Sendesignal 2 zu schaffen, besteht in¹»· der Umsteuerung zwischen beispielsweise zwei konstanten Frequenzen fp und I-, nach einem Kode, etwa dem in Fig. 4a dargestellten} der resultierende Wellenzug 4c iaiierhalb eines Sendeimpulses der Dauer D läßt sich "beispielsweise durch das in Fig. 5*> dargestellte Prinzipschaltbild gewinnen. Hier wird mittels eines Umschalters 51 zwischen zwei Generatoren 5& und 5b für die konstanten Frequenzen fo und f, umgesteuert und der dadurch

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modulierte Wellenzug 4-c direkt auf die Tastschaltung 7 (vergl. Fig 1) gegeben. Die Umsteuerung des Umschalters 51 erfolgt durch einen Kodegenerator 52, der in bekannter Weise

oppeltes

durch ein rückgeldBsqs^ESS Schieberegister beispielsweise den Barkerkode* nach Fig. 4-a erzeugt. Eine derartige Umsteuerung der Schwingungen zwischen verschiedenen Frequenzen muß natürlich nicht auf zwei konstante Frequenzen f* und, fo beschränkt sein.

Bisher wurde allein die Darstellung der Ortungsinformation auf dem Bildschirm 22 einer Kathodenstrahlröhre 20 betrachtet. Aber auch für Ortungsanlagen, die mit einem Echographen 34-ausgerüstet sind (Fig.6), ist die Xehre dieser Erfindung vorteilhaft anwendbar, da auch bei derartigen schreibenden Anzeigegeräten die Möglichkeit der Unterscheidbarkeit zwischen Echos von einzelnen punktförmigen Objekten 16 und solchen beispielsweise vom Fischschwarm 17 eine wünschenswerte Informationserhöhung darstellt. Allerdings ist die ,Auswertung der Kennspannung u, in diesem Falle nicht so einfach, wie bei der Kathodenstrahlröhre 20, da der Griffel 35 eines Echographen 3²J-, der normalerweise geradlinig mit konstanter Geschwindigkeit über das Registrierpapier 36 geführt wird, um im Falle des.Eintreffens einer Empfangsspannung u eine Markierung zu schreiben, nun durch eine,zusätzliche elektromechanische Einrichtung zur Querablenkung während seiner Längsbewegung versehen werden muß. Diese wird dann im Falle

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einer achwankenden Kennnpannunr u, wirksam. Denn die andere Möglichkeit, durch Beeinflussung; der Schreibspannunr den Griffels 35 nittelc der Kennspannung u. die zusätzliche Information über die Art des reflektierenden Gtjektecj in dei?; Schwärzungsgrad des Schriebes (Anzeige 40) auf dem Repistrlerpapier 36 zum Ausdruck zu bringen, ist wenig praktikabel, da ohnehin der Schwärzungsgrad beim Echogramin infolge der vielfältigen Information, die im Schogramm dargeboten wird, schon stark schwankt. In Fig.- 6 ist daher als Beispiel die Lorning der elektromechanischen Querverschiebung des Griffels 35 gewählt, der an einem Schlitten 37 vorbeigleitet. Dieser S hlitten 37 ist nun mechanisch mit einem Elektromagneten 38 gekoppelt, der über eine Hebeleinrichtung 39 den Schlitten 37 jeweils dann quer zur Bewegungsrichtung des Griffels 55 vibrieren läßt, wenn eine schwankende Kennspannung u. über den Leistungsverstärker 29a diesen Elektromagneten 38 erregt. In den Fällen des in Fig. 1 dargestellten einzelnen punktförmieren Objektes 16 und des Fischschwarmes 17 führt diese Vorrichtung dann zu der in Fig. 6 skizzierten Anzeige 4-0. Zum Zwecke übersichtlicher Darstellung in Fig. 6 ist diese Anzeige 40 von der momentanen Bahn des Griffels 35 fortgezeichnet. Es sei hier nicht weiter darauf eingegangen, daß einige Bauelemente aus Fig. 1,so der Integrator 19 und der Taktgeber 8, entfallen können, wenn anstelle der Kathodenstrahlröhre 20 der Echograph 34 eingesetzt wird, da dann in bekannter W^-ise mittels Kontaktgabe des stetig angetriebenen Griffels 35 über einen

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Griffelkontakt 41 das Sendesignal 2 gesteuert wird.

Die beschriebenen Beispiele bezogen eich auf die Unterscheidung zwi-chen einem einseinen reflektierenden Objekt 16 und einer voluminösen Anrnrjnlung von Einzelotjekten, den Fiechschwarm 17· In gleiche!' W- ise gestattet die Voi'richtung nach diener Erfindung aber auch eine Unterscheidung zwischen linienförmigen und flächenfömigen reflektierenden Objekten bei der Rückstrahlortung dis nit Ortungaanlagen nach dem Stande der Technik einheitlich eis Strich auf einem Bildschirn dargestellt werden würden.

Auch eine alleinige oder zusätzliche akustische Darbietung der Ortunpöinfori-ίύionen wird oft benutzt. Sie stellt beispielsweise für den Fischer eine wesentliche Hilfe dar, da er die veränderten OrtungspegeVenheiten auch dann signalisiert bekommt, wenn er nicht rerade auf der Brücke oder bei der Betrachtung schreibender Geräte ist. Dai? Frinzipsehaltbild einer derartigen Anlage ist in Fig. 7 dargestellt, in dem die aus der Weiche 10 kommenden Empfangssronnungen u_e, ggfls. über einen Vorverstärker 42, auf eine Mischctufe 43 gegeben werden. Ein Mischsignalgenerator liefert die zum Heruntermischen in den Hörbereich notwendige Frequenz. An den Ausgang der Mischstufe 45 ist, ggfls. über einen Endverstärker 45₁ ein Hörer oder Lautsprecher 46 angeschlossen. Die Kennspanhung u^ wird in diesem Beispiel sowohl »ur Amplitudenmodulation durch Beeinflussung der Verstärkung des Endverstärkers 45 als auch, zur Frequenzmodulation durch

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Verstimmen des Mischsignalgenerators 44 herangezogen. Bei. konstanter Kennspannung u, , also bei von einem einzelnen punktförmigen Objekt 16 herrührenden Empfangsspannungen u

ti

der Ortungsanlage, sind die Frequenz und die Lautstärke der akustisch dargebotenen Ortungsinformation im Lautsprecher 46 annähernd konstant, während bei stark schwankender Kennspannun£ U-. , also bei von einem Fischschwarm 17 herrührenden Empfangsspannungen u , Frequenz und Lautstärke im Lautsprecher 46 hörbar iichwanken. So ist es durch den akustischen Eindruck bereits möglich, zu unterscheiden, ob eine dargebotene Ortungsinforiaation von einem für den Fischer uninteressanten einzelnen Objekt 16 herrührt, oder ob die Ortungsanlage 1 gerade einen Fischschwarm 17 erfaßt hat.

Die in Fig. 8 und Fig. 9 dargestellten Ortungsanlagen 1*und 1b mit einer Aufteilung der Basis 11 in zwei Gruppen von Schwingern 12a, 12b sind ebenfalls an sich bekannt. Ihr Vorteil gegenüber der in Fig. 1 dargestellten Ortungsanlage 1 liegt in der Möglichkeit, die Sende-/Empfangs-Charakteristik 14 durch elektronische Mittel zu schwenken bzw. die winkelmäßige Ablage eines reflektierenden Objektes von der Hsuptachse 15 der

Sende-ZEmpfangs-Charakteristik 14 messen zu können. Dazu werden die beiden in einem akustischen Schwerpunktsabstand d voneinander angeordneten Gruppen von Schwingern 12a und 12b über ein Verzögerungsnetzwerk 47 angesteuert, daß seinerseits mittels eines Fhasenetellers 48 zur Wahl der Richtung^f der Hauptachse 15 von

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der Normalen 49 auf die Basis 11 ansteuerbar ist.

Wie in der Deutschen Patentschrift Nr. 977 599 beschrieben, wird der Phasenwinkel 7 zwischen den Empfangsspannungen u _Λ und u - gemessen und mit dem Momentanwert der Spannung zur Entfernungsablenkung aus dem Integrator 19 multipliziert. Diese Produktspannung u dient nun der Ablenkung des Elektronenstrahles quer zur entfernungsproportionalen Auslenkung.

Erfindungsgemäß wird dieser Produktspannung u zusätzlich die, ggfls. im Verstärker 29 verstärkte, Kennspannung u_k überlagert, so daß im Falle einer schwankenden Kennspannung u·. infolge einer vom Fischschwarm 17 herrührenden Ortungsinformation durch rasche Querablenkungen wieder eine flächenhafte Aufhellung 32 auf dem Bildschirm 22 der Kathodenstrahlröhre 20 erscheint.

Die Übertragung der Richtung ^ der Hauptachse 15, entsprechend der Einstellung des Phasenstellers 48, auf die Richtung der Ablenkung ,des Elektronenstrahles in der Kathodenstrahlröhre 20 bracht in diesem Zusammenhang nicht ausgeführt zu werden, da hierfür zahlreiche Schaltungen, z.B. aus der Radartechnik, bekannt sind. Auch die Deutschen Patentschriften Nr. 1 162 727 und 1 072 161 behandeln diese Aufgabe.

In den Ausführungsbeispielen nach Pig. 1 und Fig. 8 wurde zur Ermittlung der Momentanfrequenz f die Kombination eines

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S' hmitt-Triggers 28 mit einem Digit al-Analog-v/andler 26 herangezogen, aber es lassen sich im Rahmen der Erfindung für diese Aufgabe natürlich auch nach anderem Prinzip arbeitende kommerzielle Frequenzmesser verwenden, die al.^rj Meßwert eine Spannung liefern. Während die erfindungsgemäße Vorrichtung innerhalb der Ortungsanlage 1a in Fi£·. 3 mit derjenigen von Fig. 1 noch übereinstimmt, ist bei der Aueführungsform, die in Fig. 9 skizziert ist, eine andere Realisierung der erfindungsgemäßen Vorrichtung gewählt worden.

Die Ortungsanlage 1b besteht in Fig. 9 im wesentlichen aus einem Phasenkoinzidenzkorrelator 53 mit nachgeschaltetem, über den Beobachtungszeitraum ^T intigrierendem, Integrationsglied 54-· Der Phasenkoinzidenzkorrelator 53 wirkt als Phasendiskriminator zwischen den beiden Empfangsspannungen u ζ. und u 2 und ist an die beiden Gruppen von Schwingern 12a und 12b der Basis 11 einerseits direkt und andererseits über einen breitbandig wirkenden 90-Grad-Phasenschieber 55 angeschlossen. Die Arbeitsweise dieses Phasenkoinzidenzkorrelators-53» der in der riachrichtentechnischen Anwendung der Korrelationstechnik zum Stande der Technik gehört," ist derjenigen eines logischen Multiplizierers nach den Gesetzen der boolschen Algebra identisch. Als Eingangsgrößen fungieren die momentanen Polaritäten der beiden Empfangsspannungen u_ _Λ und u _o . Der Mittelwert der

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u_& dieser Anordnung ist der Richtung^- des akustischen Schwerpunktes des erfaßten Sektors des Fiochnchwarae:; 1? bzw. der Ablage (Richtung^*) eines einzelnen erfaßten Objektes 16 proportional, aber der Momentanwert der Amplitude dieser Ausgangsspannung u schwankt aufgrund der Diraensionierung deu Integrationsf;liedee 5^/J- frei Vorliep-en einer Ortungsinformation, die vom Fiiichiichwarin 17 herrührt, wegen der Zeitverzögerung zwischen dem Eintre-ffen "d-or" Echos an den beiden Gruppen der Schwinger 12a und 12b hin und her, so daß sich wieder die verwischte flnchenhafte Aui'hdlunfr 32 als Anzeige auf dem Bildschirm 22 der Kathodenstrahlröhre 20 ergibt.

Durch Schwenken der Basis 11 oder durch elektronisches Schwenken der Sende-ZEn^fimps-Charakteristik 14 mit Hilfe des PhaseniStellerü ^8, oder - in anderen Ausführungsformen von Rückstrahlortunosanlagen - durch Variieren der Mittenfrequenz f der Schwincungen 4, und durch Beobachtung der dargebotenen Ortunginformation auf dem Bildschirm 22 kann der Fischer dann leicht die Ausdehnung des Fischschwerines 17 ermitteln, ohne durch einzelne*, ebeniäls erfaßte, reflektierende Objekte 16 irritiert zu werden, da sich letztere ^a durch den begrenzten Leuchtpunkt 50 auszeichnen.

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009843/0995

Claims (11)

1. Ansprüche

   .) Vorrichtung; zur akustischen Rückstrahlortung, insbesondere für die Seefischerei, mit einer Sendeeinrichtung zum gerichteten Abstrahlen getasteter Sendeimpulse mit ^e einer Mehrzahl nichtmonochromatischer Schwingungen und mit einer an eine Basis angeschlossenen Empfangsanordnung mit Mitteln

   zur
   •toecx'^T Wandlung von Empfangs spannungen zwecks vorzugsweise optischer oder akustischer Darbietung der Ortungsinformationen, gekennzeichnet durch

   a) die Verwendung von relativ zu einer charakteristischen Mittenfrequenz (f_m) der Schwingungen (4) breitbandigen Sendeimpulsen (3) langer Dauer (D) mit ausgeprägter zeitlicher Ordnung der Schwingungen (4) und

   b) die zusätzliche Auswertung einer der Momentanfrequenz (f) der Empfangsspannungen (u.) proportionalen, einer

   * G.

   Modulation der Mittel der Umwandlung dienenden Kennspannung C¹¹^)·
2. 2. Vorrichtung nach Anspruch Λ,,gekennzeichnet durch die Verwendung frequenzmodulierter, insbesondere linearfrequenzmodulierter Schwingungen (modulierter Wellenzug 4a).
3. 3. Vorrichtung nach Anspruch 1_t gekennzeichnet durch die Verwendung von nach einem Kode phasenumgesteuerter Schwingungen (4-) gleichbleibender Frequenz (f/.).

   ... 33 BAD

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4. 4. Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch die Verwendung von nach einem Kode abwechselnd zwischen mindestens zwei unterschiedlichen Frequenzen (f~, f,) umgesteuerten Schwingungen.
5. 5. Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch die Bildung der der Momentanfrequenz (f) proportionalen Kennspaniiung (^) ^aua der Zahl der Nulldurchgänge der Empfangsspannungen (u ) während eines gegenüber der Dauer (D) der Sendeimpulse ₍ (3) kurzen Beobachtungszeitraunies (4^0·
6. 6. Vorrichtung nach Anspruch 5» gekennzeichnet durch einen Beobachtungszeitraum (A T) von der Größenordnung der' Periode der Mittenfrequenz (f ) der Schwingungen (4-).
7. 7. Vorrichtung nach Anspruch 1, mit an sich bekannter Verwendung eine's durch Eintreffen der Empfangsspannungen hellgesteuerten Kathodenstrahles einer Kathodenstrahlröhre als Mittel der Umwandlung zwecks optischer Darbietung der Ortungsinformationen, gekennzeichnet durch Verwendung quer zur Entfernungsauslenkung modulierbarer Ablenkung des Elektronenstrahles.
8. 8. Vorrichtung nach Anspruch 1, mit einem an sich bekannten schreibenden Anzeigegerät (Echograph 34) zwecks optischer

   ■Darbietung der Ortungsinformationen, dadurch gekennzeichnet, daß dessen Schreiborgan (Griffel 35) durch die Kennspannung (u, ) quer zu seiner entfernungsproportionalen Bewegung auslenkbar ist.

   009849/0995 ^
9. 9· Vorrichtung nach Anspruch ί, πίτ akustischer· I) rl ie..imp der Grtunfsinformationen, dadurch gekennzeichnet, nil:, aie, pffls. in einen hörbaren Frequenzbereich unife;;e;2ten, ii'mpfanpöopannunren (u ) durch die Kenncpc nnunf/ (u-.) in ihrer Amplitude und/oder in ihrer Frequenz moduliert» ar „ina.
10. 10. Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch aie Verwendung einer an sich bekannten, mit einer auö zv/ei Empfängern oder Emp fang er gruppen (Gruppen von S hwin^ern 12a und 12b) bestehenden"Basic (11) mit einem daran angeschlossenen, etwa auf die Nittenfrequenz (£_) der Schwingungen (4) abgestimmt ein Phasenmesser (50) zur RiclrcungsbeStimmung empfangener Echos durch Bildung; einer phasenproportionalen Spannung für die Eichtungsablenkung einer bei Echoeinfall durch die Empfangsspannungen (u ) hellgesteuerten Kathodenstrahlröhre (20), auf deren quer zur Richtungsablenkung orientiertem Ablenksystem eine entfernungsproportionale, periodisch mit dem Abstrahlen der Sendeimpulse (5) getriggerte Entfernungsablenkspannung wirkt und deren quer zur Entfernungsablenkspannung· wirkende Spannung durch die Kennspannung (u_fc) modulierbar ist.
11. 11. Vorrichtung nach Anspruch 7i gekennzeichnet durch einen an sich bekannten Phasenkoinzidenzkorrelator (53) als Phasendiskriminator mit nachgeschaltetem, über den Beobachtungszeitraum (·Τ) integrierendem Integrations glied (54·)*

    ...

    BAD ORlQtNAU 009849/0995

    — **5 —

    der an den einen der zwei Enpfäncer bzw. an die eine der zwei Effipfäntergruppen (.z.B. Schwinger 121; direkt und an den anderen der zwei Empfänger Vsw. an die andere der zwei Erapfänpercruppen (üohwin{ er 12a) über einen breitbandig wirkenden

    (55) anoeschloasen ist.

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