DE2263870C3

DE2263870C3 - Verfahren und Anordnung zur Sendung und zum Empfang von Ultraschallwellen für mit Doppler-Effekt arbeitende Navigationssysteme

Info

Publication number: DE2263870C3
Application number: DE2263870A
Authority: DE
Inventors: Francois Nord Finistere Peynaud (Frankreich)
Original assignee: Thomson CSF SA
Current assignee: Thales SA
Priority date: 1971-12-31
Filing date: 1972-12-28
Publication date: 1974-10-31
Also published as: US3800274A; FR2165791A1; NO132507B; CA1003094A; JPS4986039A; DE2263870B2; NO132507C; SE388056B; DE2263870A1; GB1412789A; FR2165791B1; JPS5518867B2

Description

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Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und Doppleraavigatienssysteips mit diskontinuierlicher

eine Anordnung zur Sendung und zum Empfang, mit Sendung von Ultraschallwellen, das außer den Vor-

denen mit Doppiereffekt arbeitende Navigations- teilen der mit diskontinuierlicher Sendung arbeiten-

systeme ausgerüstet sind. Insbesondere betrifft sie den Systeme die Vorteile der mit Dauersendung

ein Navigationssystem mit diskontinuierlicher S.-2- 5 arbeitenden Systeme in sich vereinigt, d. h., daß keine

dung von Ultraschallwellen, du> zur Bestimmung der Ermittlung des Grundechos erforderlich ist und zur

Geschwindigkeit eines Wasserfahrzeugs über Grund Durchführung der Messung eine verhältnismäßig

bestimmt ist. lange Zeit zur Verfügung steht

Beiden mit Dopplereffekt arbeitenden Navigations- Die Erfindung beabsichtigt darüber hinaus die

systemen, insbesondere bei der Seenavigation, ist es io Schaffung eines Verfahrens und eines Systems zum

bekannt, daß die gemessene Relativgeschwindigkeit Einsatz des Verfahrens, durch die der Empfangs-

eines Fahrzeugs unter anderem von der Verschiebung pegel und die Volumenrückstrahlung konstant ge-

zwischen der Frequenz einer vom Fahrzeug ausgesen- halten werden können, wodurch die Notwendigkeit

deten Ultraschallwelle und der Frequenz der emp- entfällt, in den Empfangsschaltungen einen Verstär-

fangenen Welle nach der Rückstreuung durch den 15 ker mit zeitabhängig veränderlicher Verstärkung vor-

Grund abb^s**gt zusehen. Auf diese Weise kann darüber hinaus eine

Bei einer großen Zahl dieser Systeme erfolgt eine Ersparnis hinsichtlich der vom Sender gelieferten Sendung von Ultraschallwellen im Dauerstrich, wo- Ultraschalldurchschnittsleistung bewirkt werden,
durch die Geschwindigkeitsinfonnation ständig ge- Nach der Erfindung ist ein Verfahren zur Sendung geben ist und die Bestimmung und Verarbeitung ²° und zum Empfang für mit Doppiereffekt arbeitende dieser Information in diesem Fall verhältnismäßig Navigationssysteme, bei dem die Sendung von Ultraeinfach zu handhaben sind. Demgegenüber liegt schallwellen zum Grund diskontinuierlich erfolgt, dajedoch ein großer Nachteil dieser Systeme im Vor- durch gekennzeichnet, daß jeder Sendeimpuls die handensein einer Kreuzmodulation zwischen den Dauer T₀ = 2 D_ofc hat, wobei D₀ die maximale Sende- und Empfangsbündeln, die auf die Kopp- *5 Reichweite des Systems und c die Schallgeschwindiglung durch das Wasser zurückzuführen ist und wo- keit im Wasser ausdrückt, und daß die gesendeten durch das Meßergebnis verfälscht wird. Eine weitere, Ultraschallwellen derart amplitudenmoduliert sind, sich auf die Messung auswirkende Fehlerquelle ist daß der Pegel jedes Sendeimpulses zeitabhängig m auf die starke Volumenrückstrahlung, d. h. auf die der Weise abnimmt, daß der Empfangspegel des vom störende Rückstreuung einfallender Wellen durch 30 Boden zurückgestreuten Signals während einer Meß-Mikroorganismen and gasförmige Partikeln zurück- dauer T₂, die kleiner als die Dauer T₀ ist und nach zufuhren, die mehr oder weniger gleichmäßig im dieser liegt, konstant ist

Wasser verteilt sind. Außerdem erfordern mit Dauer- Eine Anordnung zur Sendung und zum Empfang

sendung arbeitende Systeme eine hohe Leistung. von Ultraschallwellen zur Durchführung dieses Ver-

Bei den Echolotsystemen ist beispielsweise durch 35 fahrens mit einer Antenne zur Sendung zum Grund die französische Patentschrift 1 594 201 bekannt, daß und einer Antenne zum Empfang des von diesem man durch Verwendung eines Senders für Ultraschall- Grund zurückgestreuten Signals, von denen jede zuimpulse kurzer Dauer und eines Empfängers mit zeit- mindest mit einem elektro-akustischen Wandler ausabhängig veränderlicher Verstärkung die Volumen- gerüstet ist, und mit einer Dopplerfrequenzmeßschalrückstrahlung ausschalten kann. Die Dynamik dieses 40 tung ist nach der Erfindung dadurch gekennzeichnet, mit zeitabhängig veränderlicher Verstärkung arbei- daß die Sendeeinheit zwischen der primären Signaltenden Empfängers muß jedoch hoch sein und z. B. quelle und ihrer Sendeantenne eine Tastmodulationsin der Größenordnung von 120 dB liegen, was hin- anordnung aufweist, die das Signal in eine Folge von sichtlich dieses Empfängers Herstellungsprobleme Impulsen mit zeitabhängig abnehmendem Pegel umaufwirft. Die Verwendung kurzer 'mpulse bildet ein 45 setzt, daß mit den Klemmen der Tastmodulationsweiteres Problem, und zwar das der automatischen anordnung eine Steueranordnung verbunden ist, die und genauen Erfassung eines Bodenechos gegenüber die Folge und die Dauer der Impulse in Abhängigdem Grundrauschen und den auf die Volumenrück- keit vom Betriebsentfernungsbereich der Empfangsstrahlung zurückzuführenden Störechos, unabhängig einheit festlegt, und daß die Empfangseinheit minvon der Tiefe des Grundes. Je größer also diese Tiefe 50 destens einen Selektivverstärker enthält, dessen ist, um so stärker muß die ausgesenoete Energie sein, Bandbreite dem Dopplerfrequenzband entspricht, damit der Pegel des Echos über dem des Rauschens und dem ein Verstärker mit automatischer Verstärliegt. Mit einer Erhöhung der ausgesendeten Leistung kungsregelung nachgeschaltet ist, an den die Dopplerwird jedoch im gleichen Verhältnis die Stärke der frequenzmeßschaltung angeschlossen ist.
Volumenrückstrahlung angehoben. 55 Die Erfindung wird nachstehend an Hand dei

In bestimmten, mit Dopplereffekt arbeitenden Zeichnungen beispielshalber beschrieben. Es zeigt

Navigationssystemen ist, insbesondere durch die fran- F i g. 1 ein Diagramm, aus dem die Form und die

zösische Patentschrift 2 045 218 bekannt, eine Tot- relative zeitliche Lage der sich erfindungsgemäß er·

zeit zwischen dem Ende des Sendeimpulses und dem gebenden korrelativen Ultraschallwellen-Sende- unc

Beginn des Empfangs vorgesehen, wodurch man teil 60 -Empfangsimpulse hervorgehen,

weise die Diaphonie zwischen den Sende- und Emp- F i g. 2 eine Kurve, die die Länge der Strecke de

fangsbündeln ausschalten und trotzdem Sende- Ultraschallwelle und den Ausbreitungsverlustkoeffi

impulse verhältnismäßig langer Dauer verwenden zienten berücksichtigt, die untereinander durch ein

kann. Ein wesentlicher Nachteil dieser Systeme liegt Funktion verbunden sind, die in der Weise gewähi

in ihrer verhältnismäßig großen Mindestreichweite, 65 ist, daß der Pegel des Empfangssignals konstan

wodurch diese beispielsweise nicht als Landehilfe bleibt, wenn der Grund eine bestimmte Beschaffen

herangezogen werden können. heit besitzt, und die bei dem erfindungsgemäßen Vei

Das Ziel der Erfindung ist die Schaffung eines fahren berücksichtigt wird, und

Fig. 3 ein Übersichtsschema eines erfindungsgemäßen Ultraschallwellen-Sende/Empfangs-Systems zur Durchführung des für ein Doppler-SONAR verwendbaren Verfahrens.

Erfindungsgemäß ist die Dauer T₀ der Ultraschallwellen-Sendeimpulse gleich

.²A

(1)

gewählt, wobei D₀ die maximale Reichweite des Systems und c die Schallgeschwindigkeit im Wasser ausdrückt Die Messung an dem Empfangssignal erfolgt während einer gegen T₀ kleinen Dauer T₂, wobei der Beginn dieser Messung vom Ende der Sendung durch eine Dauer T₁ getrennt ist. Der Pegel des Sendesignals nimmt in der Weise als Funktion der Zeit ab, daß der Pegel des Empfangssignals während der Meßdauer T_t konstant ist.

In F i g. 1 sind ein Sendeimpuls α sowie der entsprechende Empfangsimpuls b dargestellt, wobei der Wert r die Entfernung zwischen der Sende-Empfangs-Antenne für die Wellen und dsm Grand ausdrückt.

Der mathematische Ausdruck des in dB gemessenen Pegels des Empfangssignals schreibt sich bekanntlich:

L = S-2H(r) + R-f(D -r)

In diesem Ausdruck ist

S der maximale Pegel des Sendesignals, 2/f(r) der Ausbreitungsverlust des vom Boden auf einer Entfernung r zurückgestreuten Signals,

R der Reflexionsfaktor und

f(D — r) der Abfall des Schallpegels am Ende der Entfernung

Um diesen Empfangspegel L konstant zu halten, reicht es demnach aus, wenn der Ausdruck

/(D-r) +[20 log r+2«_or]

gleich einer Konstanten K₂ ist. Es läßt sich zeigen, daß diese Bedingung erfüllt ist, wenn man folgende Annäherung macht:

F(r) = 20 log r +2<x₀r^K_zr

ίο und wenn man eine Funktion F(r) gleich K_sr wählt. Man erhält somit:

H(r) läßt sich bekanntlich in Abhängigkeit von der Entfernung r, einer Bezugsentfemung r₀ = 1 Meter und einem Ausbreitungsverlustkoeffizienten «„ in dB/ Meter folgendermaßen ausdrücken:

H (r) = 20 log ■ '- _+ββΓ.

Der Reflexionsfaktor R hängt vom Reflexionsindex R₀ am Boden und von der der Schallstrahlung ausgesetzten Fläche A ab, die für eine konische Keule mit einem öffnungswinkel von θ Bogengraden folgendermaßen geschrieben werden kann:

A = = Kj* ;

somit ergibt sich R =

Die die Funktion

F(r) = 20 log r

darstellende Kurve kann in mehrere Abschnitte zerlegt werden, die alle näherongsweise Geraden gleichgesetzt werden können, was einem Betrieb des Systems auf mehreren Entfernungsbereichen ent-

*° spricht, wobei jeder Bereich einem anderen Koeffizienten K₉ entspricht, der auch selbst wieder in dB/m ausgedrückt ist.

Die F i g. 2 stellt eine solche Kurve F(r) dar, die einer Ultraschallwelle mit einer Frequenz von

as 30OkHz und einem Ausbreitungsverlust-Koeffizienten *₀ = 0,1 dB/m entspricht Bei dieser Kurve sind auf der Ordinate die Werte in Dezibel und auf der Abszisse die Entfernungen r in Metern aufgetragen; sie ist in Abschnitte aufgeteilt, die vier Betriebsent fernungsbereichen, d.h. 1 bis 20 m, 20 bis 100 m, 100 bis 180 m und 180 bis 260 m, entsprechen und für die der auf die Annäherung F{r) ä; K _sr zurückzuführende Fehler unter 5 dB liegt

Der in dB ausgedrückte Pegel des Sendesignals ist

somit gleich:

E = S- K₃r = S — -y

K₃t, was einer

exponentiellen Abnahme in Abhängigkeit von der Zeit t entspricht Somit erfolgt eine automatische Kompensierung des Einflusses der Ausbreirungsver luste auf den Pegel des Empfangssignals, wodurch die Notwendigkeit entfällt in den Empfangsschaltungen Verstärker mit zeitabhängig veränderlicher Verstärkung zu verwenden.

Andererseits ist in einem Empfangsfenster dei

Pegel der auf die Volumenrückstrahlung zurückführbaren Störsignale verhältnismäßig unbedeutend und quasi konstant da mit zunehmender Größe der dei Schallstrahlung ausgesetzten Fläche, d.h. je weitei man sich vom Sender entfernt der Pegel des Sende signals geringer wird. Somit wirkt sich insbesonden in der der Sende-Empfangs-Antenne nahegelegene! Zone, d. h. hn Betriebsentfernungsbereich, der dei Messung der kürzesten Wegstrecken entspricht dii Volumenrückstrahlung am störendsten aus. Rechne risch wird nachgewiesen, daß im Falle einer Ultra Schallwellensendung nach dem finugsgemäßei Verfahren der Kontrast C, d. h. der in dB gemessem Abstand zwischeb dem Pegel eines "chi ^oden zu rückgestreuten Signais und dem Pegel eines auf di

Volumenrückstrah'ung zurückzuführenden Stöi signals, quasi konstant und den folgenden Wert hai

Für einen Grund einer bestimmten Beschaffenheit ^ "° "'

entspricht der Ausdruck Si-R₀+10 log K einer Kon- wenn nrit R₁ der Volumenrückstrahlungs-Index be stante JC₁, wodurch der Pegel des Empfangssignals in €5 zeichnet whd.

folgender Weise geschrieben werden kann: Geht man beispielsweise von den luifsünstigstei

Bedingungen aus und wählt den schwächsten Boden L = K₁-[(201ogr + 2a₀r) + /(D-r)] reflexionsindex R₉ -= - 24dB und den höchste

Volumenrückstrahlungs-Index R₁= — 72 dB auf eine Entfernung r = 20 m, so erhält man C=- 35 dB. Unter den gleichen Bedingungen überschreitet der mit Hilfe von herkömmlichen Vorrichtungen erreichte Kontrast C kaum - 18 dB.

^I Da der Bodenreflexionsindex R₀ von der Beschaffenheit des Grundes abhängt, ist der Empfangssignalpegel L nicht genau konstant, wobei jedoch seine Änderungsdynamik unter 30 dB liegt und ohne weiteres durch einen Verstärker mit automatischer Verstärkungsregelung kompensiert werden kann.

In F i g. 3 ist das Ubersichtsschema eines erfindungsgemäßen Ultraschallwellen-Sende-Etnpfangs-Systems für ein Doppler-SONAR dargestellt.

In diesem System wird das von einer Sendeeinheit 1 gelieferte Signal zu einer Sendeantenne 2 übertragen, die dem jeweiligen Fall entsprechend mit «inem oder mehreren para'llelgeschalteten elektroakustischen Wandlern ausgerüstet sein kann. Dieses System besitzt darüber hinaus die gleiche Anzahl von parallelgeschalteten Empfangseinheiten 4, wie elektroakustische Wandler in einer Empfangsantenne 3 vorgesehen sind.

Diese Empfangseinheiten 4 sind einerseits, mit einer Dopplerfrequenzmeßschaltung S und andererseits mit einer Entfernungsbereichswählschaltung 6 verbunden. Ein Haupttaktgeber 7 liefert Synchronisationssignale zum Sender 1 und zu den Empfängern 4.

Die Sendeeinheit 1 enthält einerseits einen Verstärkungskanal zwischen der Sendeantenne 2 und eine Ultraschallsignal-Primärquelle 8 mit einer Modulationsvorrichtung und andererseits Vorrichtungen, die diese Modulation in der Weise sequentiell steuern, daß das Signal in eine Folge von Impulsen mit abnehmendem Pegel umwandelt, deren Dauer vom Betriebsentfernungsbereich der Empfangseinheit 4 abhängt.

Diese Quelle ist ein herkömmlicher Generator 8, der ständig ein sinusförmiges Signal konstanter Amplitude und bestimmter Frequenz liefert und mit der Eingangsstufe des Verstärkungskanals gekoppelt ist. Diese Emgangsstufe ist durch einen ersten Verstärker gebildet, auf den ein herkömmlicher Leistungsverstärker 20 folgt, dessen Ausgang die Sendeantenne 2 speist.

Die erste Verstärkersrufe mit gesteuerter Verstärkung ist durch einen Transistor 9 in Emitterschaltung; gebildet, dessen Basiselektrode das zu verstärkende Signal empfangt Zwischen seinen Kollektor- und Emitterelektroden ist die Tastmodulationsanordming angeschlossen, die von den Signalen gesteuert wird, die vom Haupttaktgeber 7 und von der Entfernungsberdchswählschaltung 6 abgegeben werden.

Die Tastmodulationsanordnung enthalt vom Kollektor des Transistors 9 ausgehend hintereinander einen Lineardetektor 12, dessen Ausgang an einen ersten Eingang (-) eines Operationsverstärkers 11 angeschlossen ist, an dessen Ausgang die Steuerelektrode eines Feldeffekttransistors 10 angeschlossen ist, dessen Drain- und Source-Elektroden mit den Klemmen des Emittervorspannungswiderstandes des Transistors 9 verbunden sind. Der Feldeffekttransistor 10 wird als veränderlicher Widerstand verwendet und durch die Ausgangsspannong des Operationsverstärkers 11 gesteuert, der als Vergleichsglied eingesetzt wird.

Der zweite Eingang (+) des Operationsverstärkers II ist mit der Ausgangsklemme einer später beschrie

benen Anordnung verbunden, die in Abhängigkeit von den Synchronisationssignalen des Haupttaktgebers 7 und der Entfernungsbereichswählschaltung 6 Impulse liefert, deren Pegel in Abhängigkeit von der Zeit exponentiell abnimmt. Jeder Impuls wirkt über den Verstärkern und den veränderlichen Widerstand 10 auf die Verstärkung der Eingangsverstärkerstufe 9 ein und moduliert demzufolge den Pegel des sinusförmigen Signals zwischen seiner konstanten

ίο Maximalamplitude und einer Nullampütude. Man erhält somit auf dem Verstärkungskanal eine Impulsfolge, bei welcher der Pegel jedes Impulses zeitabhängig exponentiell abnimmt und die von der Sendeantenne 2 abgestrahlt wird.

Die Anordnung, die den zum zweiten Lingang (4-) des Verstärkers 11 übertragenen Impuls liefert, weist zwischen einer gemeinsamen Ausgangsklemme und Masse zwei parallele Zweige auf. Der eine Zweig enthält, ausgehend von Masse, eine Gleichspannungs-

ai) quelle 17 und, zwischen zwei Schaltern 18 und 13, einen Reihenwiderstand 19, der an einem mit Masse verbundenen Kondensator 14 angeschlossen ist; der andere Zweig enthält einen von der Entfernungsbereichswahlschaltung 6 gesteuerten Umschalter 16 und Widerstände IS zur Festlegung der Betriebsentfernungsbereiche, die parallel an die gemeinsame Ausgangsklemme angeschlossen sind.

Der Haupttaktgeber 7 liefert die Steuersignale, die die Schalter 18 und 13 in entgegengesetzten Zustän den halten, also geschlossen bzw. geöffnet oder um gekehrt; wenn der Schalter 18 zum Zeitpunkt des Empfangs geschlossen ist, wird der Kondensator 14 über die Quelle 17 geladen; wird der Schalter 13 zum Zeitpunkt der Sendung geschlossen, so entlädt sich der Kondensator 14 über einen ausgewählten Widerstand 15 nach einer somit bestimmten Zeitkonstante, wodurch während der Sendung der Impuls mit exponentiell abfallendem Pegel an der gemeinsamen Ausgangsklemme entsteht, die mit dem zweiten Ein gang ( + ) des Verstärkers 11 verbunden ist.

Was die Empfangsschaltungen 4 betrifft, so ist es infolge der schwachen Dynamik der von den elektroakustischen Wandlern 21 der Empfangsantenne 3 empfangenen Signale möglich, am Ausgang dieser

Wandler 21 Vorverstärker 22 anzuschließen, die die Herstellung der Verbindung zwischen der Antenne und den Empfängern mit maximalem Signalpegel ermöglichen, ohne daß eine Sättigung eintritt. Dieser Pegel ist beispielsweise zumindest gleich 3 mV, wäh-

rend er in herkömmlichen Systemen etwa 10 μν kaum überschreiteL

Am Eingang der Empfangseinheit 4 befindet sich ein schmalbandiger Selektiwerstäricer 23, dessen Frequenzband dem Dopplerfrequenzband entspricht.

Sein Ausgang ist einerseits mit einem Verstärker 27 mit automatischer Verstärkungsregelung verbunden, der eine Kompensierung der Veränderungen des Bodenreflexionsindex R₀ ermöglicht und somit zu der Dopplerfrequenzschaltung 5 einen konstanten Pegel

liefert, und andererseits ist dieser Ausgang mit einem linearen Detektor 24 verbunden. Ein als Vergleichsglied eingesetzter Operationsverstärker 25 empfangt das Ausgangssignal des Detektors 24 sowie eine Bezugsgleichspannung 26, die die Schwelle darstellt,

unterhalb derer kein Empfang möglich ist, wodurch die Vornahme falscher Messungen vermieden werden kann. Das Vergleichsglied 25 empfängt außerdem vom Haupttaktgeber 7 ein Signal, das einem Abtast-

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fenster für das empfangene Signal entspricht. Sein Ausgang ist mit der Entfernungsbereichswählsehaltung 6 verbunden, die beispielsweise aus einem Zähler besteht.

Bei dem in F i g. 3 dargestellten System erfolgt die Auswertung der Entfernungsbereiche vom niedrigsten zum höchsten, d. h. für wachsende Wegstrecken. Wird auf dem niedrigsten Bereich kein Signal in dem durch den Haupttaktgeber 7 festgelegten Abtastfenster empfangen, so steuert die Entfernungsbereichswählschaltung 6 den Übergang des Systems auf den zweiten Bereich usw., bis ein Signal in einem der Abtastfenster empfangen wird. Jedem Bereich entspricht ein bestimmtes Abtastfenster. Wird für einen Bereich ein Signal im Abtastfenster empfangen, so wird die Frequenzmessung durchgeführt und das System auf diesem Bereich gehalten. Beispielsweise beträgt für die in bezug auf das Schema von Fig. 2 definierten Bereiche die Sendedauer 30 ms auf dem niedrigsten Bereich und 100 ms auf den drei anderen Bereichen, wobei die Dauer J₂ des Abtastfensters bei einigen Millisekunden liegt. Die Wiederholfrequenz dieser Impulse ist entweder feststehend und gleich 2 Hz oder in der Weise bemessen, daß die ausgesen-

S dete mittlere Leistung konstant ist.

Das System kann hinsichtlich der Umschaltung der Entfernungsbereiche auch manuell arbeiten, wobei sich in diesem Falle die Empfangseinheit 4 auf die Verstärkerelemente 23 und 27 beschränkt und die

ίο Entfernungsbereichswählschaltung 6 durch die Bedienungsperson ersetzt wird.

Das vorstehend beschriebene System besitzt zwar die Vorteile der mit Dauersendung arbeitenden Systeme, erfordert jedoch keine so hohe Sendeleistung. So entspricht beispielshalber ein vierter Entfernungsbereich zwischen 180 und 260 m einer durchschnittlichen Sendeleistung von praktisch gleich 4% der maximalen Leistung. Diese Sendeleistung reicht aus, um den Signal-Rausch-Abstand in der

ao Größenordnung von 2OdB zu halten.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Sendung und zum Empfang für mit Dopplereffekt arbeitende Navigationssysteme, bei dem die Sendung von Ultraschallwellen zum Grund diskontinuierlich erfolgt, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Sendeimpuls die Dauer T₀ = 2 D₀Jc hat, wobei D₀ die maximale Reichweite des Systems und c die "> Schallgeschwindigkeit im Wasser ausdrückt, und daß die gesendeten Ultraschallwellen derart amplitudenmoduliert sind, daß der Pegel jedes Sendeimpulses zeitabhängig in der Weise abnimmt, daß der Empfangspegel des vom Boden ¹S zurückgestreuten Signals während einer Meßdauer Γ,, die kleiner als die Dauer T₀ ist und nach dieser liegt, konstant ist

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zeitabhängige Abnahme des Pegels jedes Sendeimpulses exponentiell erfolgt und von einer Konstante K₃ abhängt, die in der Weise gewählt ist, daß die Funktion F(r) = log r+ 2 z_o r, in der r die Entfernung zwischen der Sende-Empfangs-Antenne und dem *5 Grund und a_o den Ausbreitungsverlust-Koeffizienten ausdrückt, näherungsweise gleich dem Wert K_sr ist.

3. Verfahren nach Anspruch 2, das einen Betrieb mit einer geringen Dynamik der empfangenen, zurückgestrahlten Signale und einer schwachen und konstanten Volumenrückstrahlung ermöglicht, dadurch gekennzeichnet, daß, davon ausgehend, die die Funktion F(r) darstellende Kurve in mehrere Abschnitte zerlegt werden kann, die näherungsweise Segmenten von Geraden mit verschiedenen Neigungen Κ_Λ gleich sind, jedem dieser Abschnitte und somit jedem der Werte von Κ_Λ ein besonderes Sendesignal und ein anderes Empfangsfenster zugeordnet werden, wodurch ein Betrieb in mehreren Entfernungsbereichen festgelegt wird, die systematisch vom niedrigsten zum höchsten bis zum Empfang eines Signals im betreffenden Empfangsfenster umschaltbar sind.

4. Anordnung zur Sendung und zum Empfang von Ultraschallwellen zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 3, mit einer Antenne zur Sendung zum Grund und einer Antenne zum Empfang des von diesem Grund zurückgestreuten Signals, von denen jede zumindest mit einem elektro-akustischen Wandler ausgerüstet ist, und mit einer Dopplerfrequenzmeßschaltung, dadurch gekennzeichnet, daß die Sendeeinheit (1) zwischen der primären Signalquelle (8) und ihrer Sendeantenne (2) eine Tastmodulationsanordnung (9) aufweist, die das Signal in eine Folge von Impulsen mit zeitabhängig abnehmendem Pegel umsetzt, daß mit den Klemmen der Tastmodulationsanordnung eine fio Steueranordnung verbunden ist, die die Folge und die Dauer der Impulse in Abhängigkeit vom Betriebsentfernungsbereich der Empfangseinheit (4) festlegt, und daß die Empfangseinheit (4) mindestens einen Selektivverstärker (23) enthält, dessen Bandbreite dem Dopplerfrequenzband entspricht und dem ein Verstärker (27) mit automatischer Verstärkungsregelung nachgeschaltet ist, an den die Dopplerfrequenzmeßschaltung (5) angeschlossen ist

5. Anordnung nach Ansprach 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Tastmodulationsanordnung ein Verstärker mit gesteuerter Verstärkung isf, der durch einen Transistor (9) in Emitterschaltung gebildet ist, dessen Basis mit einem Generator <8) gekoppelt ist, der die primäre Signalquelle bildet, die ein sinusförmiges Signal konstanter Amplitude liefert, daß zwischen den Kollektor- und Emitterelektroden des Transistors (9) die Steueranordnung angeschlossen ist, die einen linearen Detektor (12) enthält, der zwischen dem Kollektor und einem ersten Eingang (—) eines als Vergleichsglied geschalteten Operationsverstärkers (11) angeschlossen ist, daß eine Schaltung (10) mit veränderlichem Widerstand an den Ausgang des Vergleichsglieds (11) angeschlossen und parallel zu dem Emittervorspannungswiderstand geschaltet ist und daß mit dem zweiten Eingang (+) des Vergleichsglieds (11) eine Generatorschaltung verbunden ist, die unter der Steuerung eines Haupttaktgebers (7) periodische Impulse erzeugt, deren Dauer von der Zeitkonstante abhängt, cie durch den gewählten Empfangsentfernungsbereich bestimmt ist.

6. Anordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltung mit veränderlichem Widerstand durch einen Feldeffekttransistor (10) gebildet ist, dessen Steuerelektrode an den Ausgang des Vergleichsgliedes (11) und dessen Drain- und Source-Elektroden an die Klemmer, des Emittervorspannungswiderstandes angeschlossen sind, und daß die Impulsgeneratorschaltung einen Kondensator (14) aufweist, der mit Masse verbunden ist und wechselweise durch die Signale des Haupttaktgebers (7) während des Empfangs an eine Gleichstromladequelle (17) und während der Sendung an einen Entfernungsbereichswiderstand (15) angeschlossen ist, der durch einen Umschalter (16) ausgewählt ist.

7. Anordnung nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Wandler (21) der Einpfangsantenne an einen Vorverstärker (22) angeschlossen ist, der in der Empfangseinheit (4) mit dem Selektiwerstärker (23) verbunden ist, daß der Ausgang des Selektiwerstärkers außerdem mit einem linearen Detektor (24) verbunden ist, dessen Ausgang mit einem ersten Eingang eines Vergleichsgliedes (25) verbunden ist, dessen zweiter Eingang an eine Bezugsspannungsquelle (26) angeschlossen ist, die den Betriebspegelschwellenwert des vom Haupttaktgeber (7) gesteuerten Vergleichsgliedes festlegt, und daß der Ausgang des Vergleichsgliedes mit einem Eingang einer Entfernungsbereichswählschalrung (6) verbunden ist, die die Stellung des Umschalters (16) steuert.

8. Anordnung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das System mehrere Empfangseinheiten (4) besitzt, die in Parallelverbindung zwischen der Empfangsantenne (3) mit mehreren elektro-akustischen Wandlern (21) und zugeordneten Vorverstärkern (22) und einerseits der Dopplerfrequenzmeßschaltung (5) und andererseits der automatisch arbeitenden Entfernungsbereichswählschaltung (6) angeschlossen sind.