DE2528648C1

DE2528648C1 - Device for the passive location of sound sources with the help of four electro-acoustic transducers

Info

Publication number: DE2528648C1
Application number: DE19752528648
Authority: DE
Inventors: Horst Dipl.-Phys. 8019 Oberndorf Mette; Rolf 8024 Oberhaching Strunk
Original assignee: Messerschmitt Bolkow Blohm AG
Current assignee: Airbus Defence and Space GmbH
Priority date: 1975-06-27
Filing date: 1975-06-27
Publication date: 1985-07-25

Description

EHe Erfindung betrifft eine Einrichtung zum passiven Orten von Schallquellen mit Hilfe elektroakustischer Wandler, beispielsweise für Zielsucheinrichtungen an Torpedos oder für Zündeinrichtungen an Minen.EHe invention relates to a device for passive Locating sound sources with the help of electroacoustic transducers, for example for homing devices Torpedoes or for detonators on mines.

Für Ortungseinrichtungen der genannten Art ist es teils erforderßci, die elektroakustischen Wandler auf schwenkbaren Plattformen anzuordnen oder ihre Empfangscharakteristik mit elektronischen Mitteln zu beeinflussen, wodurch ein erheblicher Aufwand an mechanischen oder elektronischen Mitteln erforderlich istFor locating devices of the type mentioned, it is sometimes necessary to use the electroacoustic transducer to arrange swiveling platforms or to influence their reception characteristics by electronic means, whereby a considerable amount of mechanical or electronic means is required

Wenn mehrere Schallquellen in unterschiedlichen Einfallsrichtungen zugleich zu orttfl sind, kann dies bisher nur unter erheblichem elektronischen Aufwand, nämlich für die Beeinflussung der Empfangscharakteristik des Empfängers und der Signalverarbeitung erfolgen. If several sound sources are to be located in different directions of incidence at the same time, this can up to now only with considerable electronic effort, namely to influence the reception characteristics of the receiver and the signal processing.

Bei bekannten Einrichtungen, beispielsweise der in der US-PS 37 92 424 oder in der ^E-OS 21 18 300 beschriebenen Art, ist ein kooperatives Verhalten der verteilt angeordneten Geräteeinheiten /forderlich, das für den Einsatz an einer Waffe auf erhebliche Schwierigkeiten stößt. Eine Lösung für die gleichzeitige Ortung mehrerer Schallquellen erfordert bei beiden Einrichtungen erhebliche nicht aufgezeigte Erweiterungen des Aufwands. Die Anwendung spezieller aktiver Schallquellen bedingt bei beiden Einrichtungen eine Gefährdung durch Gegenmaßnahmen eines angegriffenen Zieles.In known devices, for example the in the US-PS 37 92 424 or in the ^ E-OS 21 18 300 described type, is a cooperative behavior of the distributed arranged device units / necessary for use on a weapon on considerable difficulties bumps. A solution for the simultaneous location of several sound sources requires both facilities significant expansion of the effort not shown. The use of special active sound sources causes both facilities to be at risk from countermeasures from an attacked target.

Aufgabe der Erfindung ist es, derartige Einrichtungen in ihrem Gesamtaufwand an technischen und elektronischen Einrichtungen zu vereinfachen. Für eine Einrichtung zum passiven Orten von Schallquellen mit Hilfe von vier elektroakustischen Wandlern an einer Waffe ist diese Aufgabe dadurch gelöst, daß die elektroakustischen Wandler an den Eckpunkten eines Tetraeders angeordnet und starr auf ihrem Träger befestigt sind und daß die aus den elektroakustischen Wandlern gewonnenen breitbandigen Signale einer Korrelationsauswertschaltung zugeführt sind. Die elektroakustischen Wandler können dabei starr auf ihrem Träger befestigt sein, z. B. an einem zu lenkenden Körper oder an einer Mine angebaut sein.The object of the invention is to provide such devices to simplify the overall expenditure on technical and electronic equipment. For an establishment for the passive location of sound sources with the help of four electroacoustic transducers on a weapon this object is achieved in that the electroacoustic transducer is arranged at the corner points of a tetrahedron and are rigidly attached to their support and that those obtained from the electroacoustic transducers broadband signals are fed to a correlation evaluation circuit. The electroacoustic converters can be rigidly attached to their carrier, for. B. on a body to be steered or on a mine be cultivated.

Bei Verwendung bekannter elektroakustischer Wandler mit relativ breitbandiger und nahezu kugelförmiger Aufnahmecharakteristik ist auch der für eine Signalauswertung erforderliche elektronische Aufwand relativ niedrig, wenn die aus den Wandlern gewonnenen breitbandigen Signale einer Korrelationsauswertschaltung zugeführt sind.When using known electroacoustic transducers with a relatively broadband and almost spherical The recording characteristic is also the electronic effort required for signal evaluation relatively low if the one obtained from the transducers broadband signals are fed to a correlation evaluation circuit.

Die Auswertschaltung kann dabei sowohl für ab-• wechselnden Empfang und Auswertung und im Bedarfsfalle auch für kontinuierlichen Empfang und gleichzeitige Auswertung ausgelegt sein. Ein Ausführungsfceispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und nachfolgend beschrieben. Es zeigtThe evaluation circuit can be used both for • alternating reception and evaluation and if necessary also be designed for continuous reception and simultaneous evaluation. An execution example the invention is illustrated in the drawing and below described. It shows

F i g. 1 eine Einrichtung zum passiven Orten von Schallqueller, in schräger Parallelprojektion, schematisch vereinfacht dargestellt;F i g. 1 a device for the passive location of sound sources, in oblique parallel projection, schematically shown in simplified form;

Fig.2 ein Blockschaltbild der Einrichtung nach Fig.l.Fig. 2 is a block diagram of the device according to Fig.l.

In der F i g. 1 ist schematisch vereinfacht der Zielsuchkopf 1 eines Torpedos gezeigt der eine Einrichtung zumIn FIG. 1, the target seeker head 1 of a torpedo is shown in a schematically simplified manner, which has a device for

ίο Orten von Schallquellen enthält Diese Einrichtung umfaßt vier elektroakustische Wandler 2,3,4 und 5. welche an einer starren Tragkonstruktion 22 die Eckpunkte eines zur Vereinfachung der Darstellung mii unterbrochenen Linien 6 angedeuteten Tetraeders einnehmen.ίο Locations of sound sources Contains This facility includes four electroacoustic transducers 2,3,4 and 5th which on a rigid support structure 22, the corner points of a mii interrupted to simplify the illustration Line 6 indicated tetrahedron occupy.

Die elektroakustischen Wandler haben eine nahezu kujelförmige Aufnahmecharakteristik. Ihr gegenseitiger Abstand ist zur Erlangung einer guten Richtungsauflösung so groß als möglich zu wählen. Die elektroakustischen Wandler müssen ferner geeignet sein, ei<i relativ breites Frequenzband mit gutem Wirkungsgrad umzusetzen. The electroacoustic transducers have an almost spherical shape Recording characteristics. Their mutual distance is necessary to achieve a good directional resolution to choose as large as possible. The electroacoustic Converters must also be suitable, ei <i relative implement a wide frequency band with good efficiency.

Die Fig.2 zeigt ein Blockschaltbild der gesamten Einrichtung. Bei der Passivortung von Geräuschquellen werden die Richtungen bestimmt aus denen die von den Quellen abgestrahlten Geräusche einfallen. In hinreichender Entfernung von einer Quelle können die von ihr ausgehenden Wellen als eben angesehen werden. Eine ebene Welle passiert vier nicht in einer Ebene liegende Punkte mit Zeitverschiebungen, die in einer für ebene Wellen charakteristischen Beziehung zueinander stehen und die umkehrbar eindeutig der Einfallsrichtung zugeordnet sind.The Fig.2 shows a block diagram of the entire Furnishings. In the passive location of noise sources, the directions are determined from those of the Sources of radiated noises occur. At a sufficient distance from a source, those from her outgoing waves are seen as flat. A plane wave passes four waves that are not in one plane Points with time differences that are related to each other in a relationship that is characteristic of plane waves and which are reversibly unambiguously assigned to the direction of incidence.

Die beschriebene Passivortungseinrichtung nimmt mit vier nicht in einer Ebene angeordneten elektroakustischen Wandlern 2 bis 5 Geräusche breitbandig auf, sucht und bestimmt durch Kreuzkorrelation der aufgenommenen Signale Zeitverschiebungen zwischen ihnen und berechnet, ob und aus welchen Richtungen ebene Schallweilen einfallen.The passive location device described takes four electroacoustic ones that are not arranged in one plane Converters 2 to 5 broadband noises, searches for and determines by cross-correlation of the recorded Signals time differences between them and calculates whether and from which directions plane Sound waves come up.

Die in der Fig. 1 gezeigtem vier tl-cktroakustischen Wandler 2 bis 5 nehmen zugleich Schallwellen der zu ortenden Schallquellen auf und bilden den Empfänger 7 der Einrichtung. Sie liefern breitbandige Signalspannungen, die einer Schaltung 8 bis 12 zur Signalaufbereitung und Auswertung zugeführt sind. Die Schallung 8 enthält bekannte Bandfilter und Weißmacher, mit denen eine konstante spektrale Leistungsdichte im Empfangsband erreicht wird. An die Schaltung 8 zur Signalaufbereitung ist eine Digitalisiereinrichtung 9 angeschlossen, die an sich bekannte Schaltungen zur Hartbegrenzung und Abtastung der Signale enthält. Die daraus erhaltenen digitalen Signale werden nun einer Korrelationseinrichtun <; 10 zugeführt, die außer den Korrelatoren auch Speicherschaltungen enthält. Am Ausgang der Korrelattonsschaltung stehen dann drei zeitlich veränderliche Spannungen zur Verfügung. Diese Spannungen gelangen in einen ebenfalls mit Speicherschaltungen versehenen Rechner 11, aus dem ein Ausgabespeicher 12 Signale in einer beispielsweise für die Lenkung eines Torpedos geeigneten Form erhält. Mit der beschriebenen Anordnung und Beschallung der elektroakustischen Wandler 2 bis 5 ist erreichbar, daß ungerichteter Schall zwischen zwei Empfängern nicht korreliert ist. Ferner ist mit relativ niedrigem Aufwand an elektronischenThe four tl-cktroacoustic ones shown in FIG Transducers 2 to 5 simultaneously pick up sound waves from the sound sources to be located and form the receiver 7 the facility. They supply broadband signal voltages that are used by a circuit 8 to 12 for signal processing and evaluation are supplied. The Schallung 8 contains known band filters and whiteners, with which one constant spectral power density is achieved in the receiving band. To circuit 8 for signal processing a digitizing device 9 is connected, the per se known circuits for hard limitation and Includes sampling of the signals. The digital signals obtained therefrom are now sent to a correlation device <; 10 supplied, which apart from the correlators also Contains memory circuits. At the output of the correlation circuit then three time-varying voltages are available. These tensions arrive into a computer 11, likewise provided with memory circuits, from which an output memory 12 sends signals in one, for example, for steering a torpedo appropriate shape. With the described arrangement and sound of the electroacoustic Converter 2 to 5 can achieve that undirected sound is not correlated between two receivers. Further is with a relatively low cost of electronic

b5 Mitteln die Voraussetzung für eine optimale Signalverarbeitung durch Korrelation sowie für eine binäre Weiterverarbeitung der Signale geschaffen.b5 means the prerequisite for optimal signal processing created by correlation and for binary further processing of the signals.

Nicht auf ebene Wellen zurückzuführende und zufäl-Not attributable to flat waves and accidental

lige Korrelationsspitzen können anhand des Kriteriums für ebene Wellen als Fehler erkannt und ausgeschlossen werden.Intermittent correlation peaks can be recognized as errors and excluded using the criterion for plane waves will.

|| Hierzu 1 Blatt Zeichnungen|| 1 sheet of drawings

ίοίο

1515th

2020th

2525th

3030th

3535

4040

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6060

Claims

Claim:

Device for the passive location of sound sources with the help of four electroacoustic converters a weapon, characterized in that the electroacoustic transducers (2 to 5) are at the corner points a tetrahedron (6) are arranged and rigidly attached to their support (20) and that the out the broadband signals of a correlation evaluation circuit (8 to 12) are supplied.