DE2027940C3 - Vorrichtung zur Richtungsbestimmung einfallender Wellenenergie, insbesondere von Unterwasserschallsignalen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Richtungsbestimmung einfallender Wellenenergie, insbesondere von Schallwellen im Wasser, unter Verwendung einer Empfängerbasis aus zwei Empfängergruppen mit nachgeschaltetem Kompensator zum Bilden zweier sich überlappender Richtcharakteristiken und einem Zielauswertegerät zur Richtungsanzeige.

In der Sonartechnik ist es wichtig, die genaue Richtung der einfallenden Sonar Ortungssignale bestimmen zu können. Je genauer das möglich ist, um so mehr verwandelt sich ein verschwommenes ungenaues Bild der rückstrahlenden Ziele im Anzeigegerät in ein genaues und klares Abbild derselben. Bei den bekannten Vorrichtungen wird zur Bildung der Nulldurchgangsfunktion die sogenannte orthogonale Korrelationsfunktion herangezogen. Diese Funktion ist mit mehreren Nulldurchgängen behaftet und infolgedessen mehrdeutig. Der Winkelbereich, in dem ein eindeutiges Einfangen des Zieles gegeben ist, ist unerwünscht klein. Auch läßt die Auflösung dieser Funktion zu wünschen übrig. All diese Nachteile machen die orthogonale Korrelationsfunktion zur Schaffung eines vollautomatischen Zielauswertegerätes, wie es für moderne Peilgeräte angestrebt wird, ungeeignet

Durch die DE-PS 9 77 782 ist bereits eine Vorrichtung zur Richtungsbestimmung von Wellenenergie, insbesondere von Schallwellen im Wasser, bekannt, bei der mit zwei Empfangsgruppen eine Empfangsbasis mit zwei sich überlappenden Richtcharakteristiken gebildet wird, die durch einen Kompensator auf die gleiche Welleneinfallsrichtung einstellbar sind. Zur Richtungsbestimmung werden beide Richtcharakteristiken auf die Schallquelle geschwenkt und die Empfangssignale hinter dem Kompensator nach dem Summe-Differenz-Verfahren ausgewertet Beim Bilden der beiden Richtcharakteristiken für unterschiedliche Richtungen wird durch Zu- bzw. Abschalten von gemeinsam verwendeten Empfängern erreicht, daß der Schwerpunktabstand der beiden Ercpfängergruppen veränderlich ist so daß sich immer ein gleicher Überlappungsbereich für jede Richtung ergibt

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zu schaffen, die eine eindeutige Nulldurchgangsfunktion liefert, wie sie für die automatische Ziel-Verfolgung bei hohem Auflösungsvermögen und weitem Empfangsbereich benötigt wird.

Diese Aufgabe wird durch Anwendung einer Vorrichtung mit den Merkmalen des Hauptanspruchs gelöst

Auch nach der Erfindung werden also wie bei den bekannten Vorrichtungen mit zwei Empfängergruppen zwei sich überlappende Richtcharakteristiken gebildet. Im Gegensatz zu diesen zeigen jedoch die Maximumfunktionen der Richtcharakteristiken nicht in die gleiche Richtung, sondern schließen einen sogenannten Schielwinkel ein, durch den ein größerer Überlappungsbereich der beiden Richtcharakteristiken erzielt wird als bei der vorbekannten Vorrichtung und wodurch eine Abweichung der Einfallsrichtung der Wellenenergie von der Bezugsrichtung sofort deutlich erkennbar wird. Durch die anschließende Differenzbildung der schielenden Maxitnumfunktionen wird eine Null-Durchgangsfunktion gewonnen, die dem idealen Verlauf mit steilem Nulldurchgang und gleichmäßigem schnellem Einlaufen in die Nullinie sehr nahe kommt.

Durch Anwendung einer Vorrichtung nach der Erfindung kann ein Zielauswertegerät, z. B. ein Nachlaufsystem zur automatischen Zielverfolgung, selbst im Nahbereich starker Ziele, sicher gesteuert werden. Für den Anschluß eines wechselspannungsgesteuerten Zielauswertegerätes ist die Null-Durchgangsfunktion mit Wechselspannung zu modulieren.

Es sind zwar bereits in dem Buch »Introduction to Monopulse« von Donald R. Rhodes, McGraw-Hill Book Comp, Inc, 1959, auf den Seiten 3, 13, 36 und 50, für ein Radargerät zur Richtungsbestimmung reflektierter Wellenenergie zwei sich überlappende Richtcharakteristiken beschrieben, wobei die Signale in logarithmischen Verstärkern verstärkt, gleichgerichtet und voneinander abgezogen werden. Gegenüber der dort beschriebenen Vorrichtung weist die Vorrichtung nach der Erfindung infolge der Anwendung des Korrelationsverfahrens den Vorteil eines besseren Nutz-Stör-Verhältnisses auf. Vorzugsweise sind den bei der Vorrichtung nach der Erfindung verwendeten Kompensatoren Frequenzverdoppler vorgeschaltet, um eine schärfere Richtcharakteristik und damit ein höheres Auflösungsvermögen zu erzielen.

Durch Anwendung der Erfindung läßt sich insbesondere der Vorteil erzielen, daß mit verhältnismäßig einfachen Mitteln eine eindeutige und klare Null-Durchgangsfunktion erzeugt werden kann. Die Empfindlichkeit gegen Störungen ist dabei sehr viel geringer als bei Anwendung der bisher benutzten Verfahren. Daher kann ein Zielauswertegerät, z. B. ein Nachlaufsystem zur automatischen Zielverfolgung, selbst im Nahbereich starker Ziele, sicher gesteuert werden.

Die Erfindung ist in der Zeichnung an Ausführungsheispielen veranschaulicht. Es zeigt

Fig. 1 ein Blockschaltbild der Anordnung zur Ableitung von zwei schielenden Korreiationsfunkiio-

nen, als Maximum-Funktionen,

Fig.2 ein Diagramm der beiden schielenden Korrelationsfunktionen,

Fig.3 die aus den beiden schielenden Maximum-Funktionen durch Differenzbildung gebildete Nulldurchgangsfunktion.

!n der Zeichnung sind von der Sonaranlage nur diejenigen Teile dargestellt, die zum Verständnis der Erfindung wesentlich sind. Insbesondere ist auf die Darstellung der Mittel zur Veränderung der Peilrichtung verzichtet worden.

Die Vorrichtung nach der Erfindung besteht, wie F i g. 1 zeigt, im wesentlichen aus einer Empfängerbasis 1 mit nachgeschalteter Zweikanalstufe 2 und einem Differenzbildner 3 zur Bildung einer Nulldurchgangsfunktion N (F i g. 3) aus den von der Empfängerbasis 1 aufgenommenen Ortungssignalen So.

Das Ausgangssignal Un des Differenzbiidners 3 dient zur Steuerung eines gleich- oder wechselspannungsgesteuerten Zielauswertegerätes 4, für letztere Anwendung ist das Ausgangssignal Un über ;inen Modulator 5

"> mit Wechselspannung zu modulieren. Die Empfängerbasis I₁ die aus zwei Empfängerteilbasen la und Xb besteht, ist mit einem Kompensator 2.1 für einander überdeckende Richtkeulen Do I₁ Do 2 der Empfängerteilbasen la, 16 verbunden. Die an den Kompensator 2.1

ίο angeschaltete Zweikanalstufe 2 enthält Frequenzverdoppler 2.81, 2.82, Filter 2.21, 2.22 und Begrenzer 231, 232 sowie Verzögerungseinrichtungen 2.61, 2.62 mit nachgeschalteten Multiplikatoren 2.71, 2.72 und Integratoren 2.41, 2.42 zur Bildung von zwei schielenden

ι"' Korrelationsfunktionen K_u K₂ aus den beiden Signalanteilen der Zweikanalstufe 2, die in Fig.2 dargestellt sind.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zur Richtungsbestimmung einfallender Wellenenergie, insbesondere von Schallwellen im Wasser, unter Verwendung einer Empfängerbasis und zwei Empfängergruppen mit nachgeschaltetem Kompensator zum Bilden zweier sich überlappender Richtcharakteristiken und einem Zielauswertegerät zur Richtungsanzeige, ge- iu kennzeichnet durch einen Kompensator (Zl) am Eingang einer Zweikanalstufe (2; für einander überdeckende Richtcharakteristiken (Do 1, Do 2) der Empfängergruppen (Empfängerteilbasen la, li^sowie Verzögerungseinrichtungen (2.61,2.62) is mit nachgeschalteten Multiplikatoren (Z71,2.72) zur Bildung von zwei schielenden Korrelations-Funktions-Gleichspannungen (Ku fc) als Maximum-Funktionen am Ausgang der Zweikanalstufe (2), wobei der Zweikanalstufe (2) ein Differenzbildner -¹" (3) nachgeschaltet ist, dessen Ausgangssignal eine Nulldurchgangsfunktion zur Ansteuerung des Zielauswertegerätes (4) ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in der Zweikanalstufe (2) im Anschluß ^ an den Kompensator (2.1) Frequenzverdoppler (2.81,2.82) vorgesehen sind.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen Differenzbildner (3) und Zielauswertegerät (4) ein Modulator (5) geschaltet w ist.