DE2910263A1

DE2910263A1 - SONAR TARGET ANGLE TRACKING SYSTEM

Info

Publication number: DE2910263A1
Application number: DE19792910263
Authority: DE
Inventors: Alan Broder; Paul Shapiro; Seening Yee
Original assignee: Sperry Rand Corp
Current assignee: Sperry Corp
Priority date: 1979-02-21
Filing date: 1979-03-15
Publication date: 1980-10-02
Also published as: DE2910263C2; GB2042725A; GB2042725B

Description

Patentanwälte ■ Dtp J.—.Frig., Curt WallachPatent Attorneys ■ Dtp J. -. Frig., Curt Wallach

.ς -Dipl.-Ing. Günther-Koch.ς -Dipl.-Ing. Günther-Koch

Dipl.-Phys. Dr.Tino HaibachDipl.-Phys. Dr Tino Haibach

0263 Dipl.-ing. Rainer Feldkamp0263 Dipl.-ing. Rainer Feldkamp

D-8000 München 2 · Kaufingerstraße 8 · Telefon (0 89) 24 02 75 ■ Telex 5 29 513 wakai dD-8000 Munich 2 · Kaufingerstraße 8 · Telephone (0 89) 24 02 75 ■ Telex 5 29 513 wakai d

Datum: 13· März 1979Date: March 13 , 1979

Unser Zeichen: 16 539 - Pk/NeOur reference: 16 539 - Pk / Ne

Sperry Rand Corporation
New York, USASperry Rand Corporation
New York, USA

Sonar-ZIeI-WinkeIverfolgungssystemSonar target angle tracking system

Patentanwälte pipK-lng. Curt Wallach Dipl.-Ing. Günther Koch Dipi.-Phys. Dr.Tino Haibach Dipl.-Ing. Rainer FeldkamoPatent attorneys pipK-lng. Curt Wallach Dipl.-Ing. Günther Koch Dipi.-Phys. Dr Tino Haibach Dipl.-Ing. Rainer Feldkamo

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D-8000 München 2 ■ Kaufingerstraße 8 · Telefon (0 89} 24 02 75 · Telex 5 29 513 wakai dD-8000 Munich 2 ■ Kaufingerstraße 8 · Telephone (0 89} 24 02 75 · Telex 5 29 513 wakai d

Datum: 15 . MärZ 1979Date: 15. March 1979

Unser Zeichen: \ß 5^9 -Our reference: \ ß 5 ^ 9 -

Sperry Rand Corporation New York, USASperry Rand Corporation New York, USA

Sonar-Ziel-WinkelverfolgungssystemSonar target angle tracking system

Die Erfindung bezieht sich auf Sonar-Ziel-Winkelverfolgungssysteme, die eine Signalkorrelation verwenden.The invention relates to sonar target angle tracking systems, that use signal correlation.

Wie dies gut bekannt ist, können Unterwasser-Schallquellen erfaßt und ihre Peilungen aus den relativen Ankunftszeiten des Schalls an zwei mit Abstand angeordneten gerichteten Empfängern abgeleitet werden. Die Peilung oder die Azimuthposition der Schallquellen bezogen auf eine die beiden Empfänger verbindende Linie ist einer der Paktoren, die die Ankunftszeiten der Schallsignale an den Empfängern bestimmen. Selbstverständlich hängt die relative Pellung der Schallquelle nicht nur von der Bewegung der Schallquellen, sondern auch von der Bewegung, beispielsweise der Gierbewegung eines Fahrzeuges ab, das die Schallempfänger trägt. Entsprechend ist es wichtig, daß Wirkungen, die sich aus der Gierbewegung des eigenen Schiffes ergeben, neutralisiert werden, damit der Azimuthwlnkel der Schallquellen genau und mit minimalem Aufwand bestimmt wird.As is well known, underwater sound sources can be detected and their bearings from the relative arrival times of the sound can be diverted to two spaced-apart directional receivers. The bearing or azimuth position of the sound sources related to a line connecting the two receivers is one of the factors that determine the arrival times of the sound signals at the receivers. Of course, the relative exposure depends on the Sound source not only from the movement of the sound sources, but also from the movement, for example the yaw movement a vehicle that carries the sound receiver. Accordingly, it is important to have effects that result from it the yaw movement of the own ship, are neutralized so that the azimuth angle of the sound sources is accurate and is determined with minimal effort.

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Eine weitere erwünschte Eigenschaft eines Unterwasser-ZIeI-erkennungssystems 1st die Fähigkeit, eine entfernte Schallquelle trotz des Vorhandenseins von rauschartIgen Schallsignalen feststellen zu können, die In der Nähe der Empfänger . entstehen. Derartige rauschartige Schallsignale werden typischerweise durch Wasserturbulenzen auf Grund der Bewegung des Schiffes, auf dem die Schallempfänger angeordnet sind, durch das Wasser hervorgerufen. Eine wirksame Lösung desAnother desirable feature of an underwater target detection system Is the ability to hear a distant sound source despite the presence of noisy sound signals to be able to determine the proximity of the receiver. develop. Such noise-like sound signals are typically by water turbulence due to the movement of the ship on which the sound receivers are arranged, caused by the water. An effective solution to the

beProblems der Störunterdrückung steht in der Verwendung von Signalkorrelationstechniken bei den Zlelerkennungs- und -Verfolgungsgeräten. Die Störunterdrückung wird wesentlich durch eine Langzelt-Integration der korrelierten Signale verbessert. Die LangzeltIntegration erfordert jedoch andererseits, daß eine Stabilisierung gegen schnelle Änderungen der relativen Zielpeilung beispielsweise auf Grund der Gierbewegung des eigenen Schiffes vorgesehen wird. beProblems of interference suppression are found in the use of Signal correlation techniques in the target recognition and Tracking devices. The interference suppression becomes essential by long-term integration of the correlated signals improved. On the other hand, long tent integration requires that stabilization against rapid changes in the relative target bearing is provided, for example, due to the yaw movement of one's own ship.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Sonar-Ziel-Winkelverfolgungssystem der eingangs genannten Art zu schaffen, bei dem es möglich ist, rauschartige Schallsignale durch die Verwendung von Signalkorrelationstechniken zu unterdrücken während sich gleichzeitig keine verschlechterten Betriebseigenschaften bei Gierbewegungen ergeben.It is an object of the invention to provide a sonar target angle tracking system of the type mentioned, in which it is possible to pass through noise-like sound signals suppress the use of signal correlation techniques while none deteriorated Operating characteristics result in yaw movements.

Diese Aufgabe wird ausgehend von einem Sonar-Ziel-Winkelverfolgungssystem mit zwei Signalmeßfühlern, die räumlich gegeneinander versetzt sind, erfindungsgemäß dadurch geBst, daß das System mit den jeweiligen Signalmeßfühlern gekoppelte Einrichtungen zur Quantisierung der Signale an den Ausgängen der Signalmeßfühler und erste und zweite, zwei Betriebsstellungen aufweisende Umschalter aufweist, daß jeder Umschalter zwei Eingänge aufweist, die In der einen Betriebsstellung mit zwei Ausgängen verbunden sind, während in der anderen Betriebsstellung die beiden Eingänge jeweils umgekehrt mit den beiden Ausgängen gekoppelt sind, daß jedes quantislerteThis task is based on a sonar target angle tracking system with two signal sensors that are spatially opposite one another are offset, according to the invention in that the system is coupled to the respective signal sensors Devices for quantizing the signals at the outputs of the signal sensors and first and second, two operating positions having switch that each switch has two inputs, which in one operating position are connected to two outputs, while in the other operating position the two inputs are reversed with the two outputs are coupled that each quantized

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Signal einem jeweiligen Eingang des ersten Umschalters zugeführt wird, während ein Ausgang des ersten Umschalters mit einem Eingang des zweiten Umschalters verbunden ist, daß eine veränderliche Verzögerung aufweisende Verzögerungseinrichtungen zwischen dem anderen Ausgang des ersten Umschalters und dem anderen Eingang des zweiten Umschalters eingeschaltet sind, daß Einrichtungen zur Steuerung der Verzögerung der eine veränderliche Verzögerung aufweisenden Verzögerungseinrichtungen sowie der Betriebsstellungen der ersten und zweiten Umschalter vorgesehen sind, daß ein Signalkorrelator mit den Ausgängen des zweiten Umschalters verbunden ist und ein Ausgangssignal· erzeugt, das die Korrelationsfunktion der Signale an den Ausgängen des zweiten Umschalters darstellt, und daß Signalintegratoreinrichtungen vorgesehen sind, die die Ausgangssignale empfangen.Signal fed to a respective input of the first switch is, while an output of the first switch is connected to an input of the second switch that a variable delay having delay devices between the other output of the first switch and the other input of the second changeover switch are switched on, that means for controlling the delay of a variable Delay having delay devices and the operating positions of the first and second changeover switches are provided that a signal correlator with the outputs of the second changeover switch is connected and an output signal · generates which indicates the correlation function of the signals represents the outputs of the second switch, and that signal integrator devices are provided which the output signals receive.

Das erfindungsgemäße System kann weiterhin Einrichtungen aufweisen, die auf die Gierbewegung des Fahrzeuges, in dem das System eingebaut ist, ansprechen und die ein Steuersignal erzeugen, auf die die Einrichtungen zur Steuerung der Verzögerung der eine veränderliche Verzögerung aufweisenden Verzögerungseinrichtungen ansprechen.The system according to the invention can furthermore have devices which respond to the yaw movement of the vehicle in which the system is installed and which provide a control signal to which the means for controlling the delay of the delay means having a variable delay speak to.

Das erfindungsgemäße System ermöglicht eine Gierkorrektur bei Sonar-Ziel-Winkelverfolgungssystemen unter Verwendung einer Langzeit-Signalintegration der korrelierten Signale für die Bestimmung der Peilung der Schallquelle. Auf diese Weise kann weiterhin ein über einen Peilwinkel von ;5βθ° wirksames Zielverfolgungs-Sonarsystem geschaffen werden, das rauschartige Schallsignale durch die Verwendung der Signalkorrelationstechniken unterdrückt, ohne daß sich eine Verschlechterung der Betriebseigenschaften auf Grund von Gierbewegungen ergibt.The system according to the invention enables yaw correction using in sonar target angle tracking systems a long-term signal integration of the correlated signals for the determination of the bearing of the sound source. To this Furthermore, a bearing angle of; 5βθ ° can be effective Tracking sonar systems can be created that reproduce noise-like sound signals through the use of signal correlation techniques suppressed without deteriorating the operating characteristics due to yaw movements results.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung werden zwei phasengesteuerte Hydrophon- oder Unterwassermikrophon-According to a preferred embodiment of the invention two phased hydrophone or underwater microphone

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Anordnungen verwendet, die in einem festen Abstand voneinander entlang des Kiels eines Schiffes angeordnet sind. Die Wandlerelemente jeder Anordnung werden phasengesteuert und so kombiniert, daß Paare von sich überlappenden Strahlen erzeugt werden, wobei jedes Paar von Strahlen entlang einem jeweiligen Azimuthwinkel gegenüber der die beiden Anordnungen verbindenden Linie ausgerichtet ist. Die von einem ausgewählten Paar von Strahlen der phasengesteuerten Anordnungen empfangenen Signale werden quantisiert und abgetastet bevor sie kreuzkorreliert werden, um die genaue Peilung der Signalquelle (Ziel) innerhalb der gerichteten Strahlender Anordnungen zu bestimmen. Eine Kompensationsverzögerung wird in die Signaldaten eingeführt, die von der Anordnung abgeleitet werden, die den kürzeren Ausbreitungsweg zur Unterwasser-Schallquelle aufweist. Die eingeführte Verzögerung ist derart, daß Signale von einem Ziel an der Überkreuzungsachse der Strahlen in zeitliche Koinzidenz an den Eingängen.des Signalkorrelators gebracht werden. Die Verzögerungseinrichtung kann eine schnelle Änderung der Größe der Verzögerung entsprechend der Größe der Gierbewegung hervorrufen, die das das System tragende Schiff ausführt.Arrays used that are at a fixed distance from each other are arranged along the keel of a ship. The transducer elements of each array are phased and combined so that pairs of overlapping rays with each pair of beams along a respective azimuth angle from that of the two arrays connecting line is aligned. Those of a selected pair of phased array beams Received signals are quantized and sampled before they are cross-correlated to get the exact bearing of the signal source (Target) within the directed rays of the arrays to determine. A compensation delay is introduced into the signal data derived from the arrangement which are the shorter propagation path to the underwater sound source having. The delay introduced is such that signals from a target are at the crossover axis of the rays in temporal coincidence at the inputs Signal correlators are brought. The delay device can cause a rapid change in the amount of deceleration according to the amount of yaw motion that the the ship carrying the system is running.

Die quantisierten, abgetasteten und in geeigneter Weise verzögerten Signale werden in einen digitalisierten Signalkorrelator verarbeitet, um ein Korrelogramm aller Signale zu liefern, die in dem ausgewählten Paar von gerichteten Strahlen empfangen werden, die von den phasengesteuerten Anordnungen geliefert werden. Das Korrelogramm wird durch eine Vielzahl von integrierten Spannungen erzeugt, die jeweils einen jeweiligen Punkt auf dem Korrelogramm darstellen. Rauschartige Signale und alle anderen Signale, die an den beiden Empfangsanordnungen nicht korreliert sind, werden als eine Funktion der Länge der Zeit, während der die oben erwähnten Spannungen integriert werden, unterdrückt und ausgeschieden. Im allgemeinen ist mit zunehmender Integrationszelt die Unterschei-The quantized, sampled and appropriately delayed Signals are digitized into a signal correlator processed to provide a correlogram of all signals present in the selected pair of directional beams received from the phasers. The correlogram is made by a multitude generated by integrated voltages, each representing a respective point on the correlogram. Intoxicating Signals and all other signals that are not correlated at the two receiving arrangements are used as a function the length of time during which the above-mentioned voltages are integrated, suppressed and eliminated. In general is the difference with increasing integration

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dungswlrkung gegenüber rauschartigen Signale größer. Eine lange Integrationszeit wird teilweise durch die Verwendung der steuerbaren Verzögerung ermöglicht, die entsprechend der Gierbewegung des Schiffes eingestellt wird. Ein weiteres wesentliches Merkmal der bevorzugten Aus führungs form hlnslcht-r Hch der Erzielung einer langen Integrationszelt besteht in der Fähigkeit des Systems, eine Schallquelle oder ein Ziel mit der gleichen Verfolgungsrichtung unabhängig von dem Wert des Zielpeilwinkels zu dem Zeitpunkt, zu dem eine Gierbewegung des eigenen Schiffes auftritt, zu verfolgen.effect greater than noise-like signals. One long integration time is made possible in part by the use of the controllable delay that corresponds to the Yaw movement of the ship is stopped. Another essential feature of the preferred embodiment is hlnslcht-r Achieving a long integration tent consists in the ability of the system to be a sound source or target with the same tracking direction regardless of the value of the target bearing angle at the time of yawing of your own ship occurs.

Die Integrierten Spannungen werden in zeitlicher Aufeinanderfolge abgetastet, um eine Darstellung oder Anzeige zu erzielen, deren Aussehen ähnlich der gut bekannten Kathodenstrahlröhrendarstellung vom A-Typ Ist, jedoch mit der Ausnahme, daß die horizontale Abmessung der Darstellung der Zielpeilung entspricht. Zusätzlich Ist eine weitere Anzeigevorrichtung vorgesehen, um eine dauernde Aufzeichnung auf einer sieh kontinuierlich bewegenden Papierrolle herzustellen, wobei die Bedienungsperson aus dieser Aufzeichnung die Ziel-Azimuthrlchtung unter Signa!-/Rauschbedlngungen bestimmen kann, die unterhalb der Erfassungsmöglichkeiten der ersten Anzeige Hegen. The integrated voltages are sampled in chronological order in order to achieve a representation or display, whose appearance is similar to the well-known A-type cathode ray tube display, except that the horizontal dimension corresponds to the representation of the target bearing. In addition, a further display device is provided in order to continuously record on a watch moving paper roll, with the operator setting the target azimuth direction from this recording under Signa! / Noise conditions can determine the Hegen below the entry options for the first advertisement.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.Further advantageous refinements and developments of Invention emerge from the subclaims.

Die Erfindung wird im folgenden anhand von in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen noch näher erläutert.The invention is illustrated below with reference to in the drawing illustrated embodiments explained in more detail.

In der Zeichnung zeigen:In the drawing show:

Fig. la und Ib zusammen ein vereinfachtes Schaltbild einerFig. La and Ib together a simplified circuit diagram of a

Aus führungs form des Sonar-Ziel-Winkelverfolgungssystems; Embodiment of the sonar target angle tracking system;

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Fig. 2 eine Skizze der ZielverfolgungsgeometrieFigure 2 is a sketch of the target tracking geometry

zur Erleichterung des Verständnisses der Betriebsweise des Systems nach den Figuren la und Ib.to facilitate understanding of the Operation of the system according to Figures la and Ib.

Bei der in den Figuren la und Ib dargestellten Ausführurigsform des Sonar-Ziel-Winkelverrolgungssystems umfaßt eine vordere Hydrophon- oder Unterwassermikrophon-Anordnung 5 eine Vielzahl von einzelnen Hydrophon-Elementen 6, die in einer kreisförmigen Konfiguration angeordnet sind. In einem repräsentativen Fall werden24 Elemente in der Anordnung verwendet. Die Elemente 6 sind einzeln mit vorderen Strahlformungsnetzwerken 7 verbunden, die Signalverzö'gerungs- und Signalkombinationsschaltungen einschließen, die in üblicher Weise eine Vielzahl von gerichteten Strahlmustern, wie z.B. das Muster 8 erzeugen. Bei einem System erwies es sich als zweckmäßig, 24 feste gerichtete Strahlen zu erzeugen, wobei jeder Strahl an den nächsten angrenzt und eine Winkelerstreckung von 15° aufweist, so daß die 24 Strahlen einen Winkel von vollen 360⁰ überdecken.In the embodiment of the sonar target angle adjustment system shown in FIGS. 1 a and 1 b, a front hydrophone or underwater microphone assembly 5 comprises a plurality of individual hydrophone elements 6 which are arranged in a circular configuration. In a representative case, 24 elements are used in the array. The elements 6 are individually connected to front beam forming networks 7 which include signal delay and signal combination circuits which generate a plurality of directional beam patterns, such as pattern 8, in a conventional manner. In a system, it has proved expedient to produce 24 fixed directional beams, each beam adjacent to the next and has an angular extent of 15 °, so that the jets 24 cover an angle of 360 full ^0th

Eine hintere Hydrophon-Anordnung 9 und hintere Strahlformungsnetzwerke 10 entsprechen ihrem Aufbau und ihrer Funktion der vorderen Anordnung 5 bzw. den vorderen Netzwerken 7. Die Anordnungen 5 und 9 sind vorzugsweise entlang der Längsachse (Kiel) 12 eines Schiffes angeordnet, wobei die Mittelpunkte der Anordnungen durch einen Abstand von beispielsweise ungefähr 18,5 m (60 Fuß) getrennt sind. Die Fähigkeit des Sonar-Ziel-Winkelverfolgungssystems, eine Unterscheidung zugunsten von entfernten Schallquellen unter Ausschluß von in der Nähe befindlichen Quellen von rauschartigen Signalen (Wasserturbulenz auf Grund der Schiffsbewegung) herbeizuführen, wird durch die Verwendung eines großen Abstandes zwischen den Anordnungen verbessert. Aus Gründen der Klarheit, sind von der Vielzahl von aneinander angrenzenden gerichteten Strahlen, die sich auf Grund der Anordnungen und der Strahlformungsnetz-A rear hydrophone arrangement 9 and rear beam forming networks 10 correspond to their structure and function of the front arrangement 5 or the front networks 7. The arrangements 5 and 9 are preferably arranged along the longitudinal axis (keel) 12 of a ship, the center points of the assemblies are separated by a distance of, for example, approximately 18.5 m (60 feet). The ability of the sonar target angle tracking system to a distinction in favor of distant sound sources to the exclusion of nearby to bring about the sources of noise-like signals (water turbulence due to the movement of the ship) improved by the use of a large spacing between the assemblies. For the sake of clarity, are from the multitude of adjoining directed beams, which due to the arrangements and the beam forming network

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werke ergeben, lediglich zwei Strahlen 8 und 11 In der Zeichnung gezeigt. Die Strahlen 8 und 11 entsprechen einander in der Hinsicht, daß jeder Strahl entlang des gleichen Winkels θ gegenüber der Längsachse 12 des Schiffes ausgerichtet ist. Es Ist verständlich, daß die übrigen (nicht gezeigten) Strahlen, die von den Anordnungen und den Strahlflormungsnetzwerken erzeugt werden, entsprechende Paare bilden, die ähnlich den Strahlpaaren 8 und 11 sind, die jedoch unter anderen jeweiligen Winkeln θ gegenüber der Achse 12 ausgerichtet sind.works result, only two rays 8 and 11 in the drawing shown. Rays 8 and 11 correspond to each other in that each ray is along the same angle θ is aligned with respect to the longitudinal axis 12 of the ship. It is understandable that the remaining rays (not shown), generated by the arrays and the jet shaping networks form corresponding pairs similar to the Beam pairs 8 and 11 are, however, among others, respectively Angles θ with respect to the axis 12 are aligned.

Jedes Paar von entsprechenden Strahlen, wie z.B. die Strahlen 8 und 11 empfangen Signale, die von einer (nicht gezeigten) Unterwasser-Schallquelle ausgehen, die innerhalb der durch die Strahlen überdeckten Winkelerstreckung liegt. In dem Strahl 8 empfangene Signale werden über eine Leitung I^ einem Begrenzerverstärker 14 zugeführt, In dem die Signale verstärkt und begrenzt und daher binär quantlsiert werden, so daß sich eine Folge von eine feste Amplitude jedoch eine veränderliche Dauer aufweisenden Rechteckschwingungssignalen ergibt, deren Nulldurchgangspunkte den Nulldurchgangspunkten der empfangenen Signale entsprechen. Die quantisierten Signale werden einem Abtasttor 15 zugeführt, das bei jedem Auftreten der Abtastimpulse leitend gemacht wird, die von einer Taktimpulsquelle 16 geliefert werden. Die Impulswiederholfrequenz der Taktimpulse kann durch die manuelle Einstellung eines Einstellknopfes I7 verändert werden. Die dem Abtasttor I5 zugeführten quantisierten Signale werden durch die Impulse der TaktImpulsquelle 16 abgetastet, um eine Serie von binären Impulsen am Ausgang des Abtasttores I5 zu erzeugen, die in eindeutiger Weise für die quantlslerte Signalfunktion charakteristisch ist.Each pair of respective beams, such as beams 8 and 11, receive signals originating from a (not shown) Go out underwater sound source, which lies within the angular extent covered by the rays. By doing Signals received in beam 8 are transmitted via a line I ^ a limiter amplifier 14, in which the signals are amplified and limited and therefore quantized in binary form, so that there is a sequence of a fixed amplitude but a variable duration having square wave signals results, the zero crossing points of which the zero crossing points correspond to the received signals. The quantized signals are fed to a sampling gate 15 which, on each occurrence the sampling pulses are rendered conductive by a clock pulse source 16 can be delivered. The pulse repetition frequency of the clock pulses can be adjusted by manually setting a Adjusting knob I7 can be changed. The scanning gate I5 applied quantized signals are sampled by the pulses of the clock pulse source 16 to generate a series of binary To generate pulses at the output of the sampling gate I5, which in unambiguously characteristic of the quantified signal function is.

Die abgetasteten quantisierten Impulse von dem Abtasttor I5 an einer Leitung 60 werden einem Umschalter oder einem Wendeschalter 61 zugeführt. In Abhängigkeit von der Betrlebsstel-The sampled quantized pulses from sample gate I5 A changeover switch or a reversing switch 61 is fed to a line 60. Depending on the place of work

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lung des Umschalters 61 werden die Impulse an der Leitung 60 entweder direkt einem Umschalter oder Wendeschalter 62 oder zu diesem Umschalter 62 Indirekt über ein Verzögerungs-Schieberegister 6j5 und eine Verzogerungsauswahlmatrlx 64 zugeführt. Das Verzögerungsschieberegister 65 wird durch ein übliches Schieberegister mit einer Anzahl von Ausgängen 65 an den jeweiligen Stufen gebildet. Die Verzögerungsauswahlmatrix 64 verbindet einen der Ausgänge 65 mit einer Leitung 66, und zwar entsprechend dem Wert der Ziffern, die durch Digitalsignale dargestellt werden, die von einem Wellenwinkelcodierer 67 abgeleitet werden. Die Matrix 64 kann eine übliche Dlodenauswahlmatrlx sein, wie sie beispielsweise in der Literaturstelle "Digital Computer Components and Circuits" von R.K. Richards, D. Van Nostrand "Corporation,. I957, Seite 57, Fig. 2-12 (b) dargestellt ist. Durch Ändern des Wertes der durch die Digitalsignale von dem Codierer 67 dargestellten Ziffer wählt die Matrix 64 eine andere Anzapfung des Schieberegisters 63 aus, so daß Im Ergebnis die Länge des Registers 63 (in Schritten des Taktimpuls-Wiederhollntervalls) und damit die Verzögerung geändert wird, um die die abgetasteten quantislerten Datensignale verzögert werden, die durch das Schieberegister hindurchlaufen. Es sei weiterhin bemerkt, daß die wirksame Verzögerung der durch das Schieberegister 65 hinduranlaufenden Signale außerdem durch Ändern der Impuls-Wiederholfrequenz der Taktimpulse der TaktImpulsquelle 16 geändert werden kann, die über eine Leitung 68 zugeführt werden. Es ist zu erkennen, daß die Signale von einer Unterwasser-Schallquelle, die sich entlang der Achse der gerichteten Strahlen 8 und 11 befindet, unterschiedliche Weglängen bis zum Erreichen der jeweiligen Anordnungen 5 und 9 durchlaufen. Der Unterschied der Weglängen ist durch die Strecke Δ dargestellt, die der Abstand zwischen dem Mittelpunkt der Anordnung 9 und der Senkrechten 21 ist, die von dem Mittelpunkt der Anordnung 5 auf die Achse des Strahls 11 gezeichnet wird. Die durch das Schieberegister 65 eingeführte Sig-ment of the switch 61, the pulses on the line 60 either directly a changeover switch or reversing switch 62 or to this switch 62 indirectly via a delay shift register 6j5 and a delay selection matrix 64 are supplied. The delay shift register 65 is made by a conventional one Shift register with a number of outputs 65 to the respective stages formed. The delay selection matrix 64 connects one of the outputs 65 to a line 66, according to the value of the digits transmitted by digital signals derived from a shaft angle encoder 67. The matrix 64 can be a conventional one Be diode selection matrices, such as those in the literature reference "Digital Computer Components and Circuits" by R.K. Richards, D. Van Nostrand "Corporation, I957, p. 57, Figure 2-12 (b) is shown. By changing the value of those represented by the digital signals from the encoder 67 Digit, the matrix 64 selects a different tap of the shift register 63 so that the result is the length of the register 63 (in steps of the clock pulse repetition interval) and thus the delay is changed by which the sampled quantized Data signals passing through the shift register are delayed. It should also be noted that the effective delay of those passing through the shift register 65 Signals by changing the pulse repetition rate of the clock pulses of the clock pulse source 16 which is fed via a line 68 can be changed will. It can be seen that the signals from an underwater sound source, which is located along the axis of the directed rays 8 and 11, different path lengths run through until reaching the respective arrangements 5 and 9. The difference in the path lengths is given by the distance Δ which is the distance between the center point of the arrangement 9 and the perpendicular 21 which is from the center point the arrangement 5 is drawn on the axis of the beam 11 will. The signal introduced by the shift register 65

030040/0039 ORIGINAL INSPECTED 030040/0039 ORIGINAL INSPECTED

na!verzögerung wird zeltlich gleich der Ausbreltungsverzögerung gemacht, die die empfangenen Signale beim Durchlaufen der Strecke Δ erfahren. Die erforderliche Verzögerung wird dadurch eingegeben, daß die Bedienungsperson ein Handrad 69 einstellt (das in Pig. Ib angegeben, jedoch nicht als solches gezeigt 1st) wobei dieses Handrad 69 die Welle 70 eines Wellencodlerers über ein mechanisches Differential 7I antreibt. Well! delay is temporarily equal to the Ausbreltung delay made, which experience the received signals when passing through the distance Δ. The required delay will be entered by the operator setting a handwheel 69 (indicated in Pig. Ib, but not as such 1st shown) with this handwheel 69 the shaft 70 of a Shaft encoder drives through a mechanical differential 7I.

In dem Strahl 11 empfangene Signale werden über eine Leitung 22, einen Begrenzerverstärker 23 und ein Abtasttor 24 einem zweiten Eingang des Umschalters 61 in einer Weise zugeführt,Signals received in beam 11 are transmitted via line 22, a limiter amplifier 23 and a sampling gate 24 to a the second input of the changeover switch 61 is supplied in a manner

die
die äquivalent zu der Welse ist/|weiter oben in Verbindung mit dem Verstärker 14 und dem Abtasttor I5 beschrieben wurde. Daher werden von einer Schallquelle, die sich entlang der Richtachsen der Strahlen 8 und 11 befindet, ausgehende Signale binär quantisiert, abgetastet und dann den jeweiligen Eingängen des Umschalters 61 zugeführt. Eines der zugeführten Signale wird von dem Umschalter 61 direkt dem Umschalter 62 zugeführt, während das andere Signal von dem Umschalter 61 über das Register 63 und die Matrix 64 dem anderen Eingang des Umschalters 62 zugeführt wird. Wie dies weiter unten zu erkennen Ist, wird der Schalter 61 jedesmal dann betätigt, wenn die relative Peilung der Unterwasser-Schallquelle durch. 90° und 270⁰ hindurchläuft während der Umschalter 62 jedesmal dann betätigt wird, wenn die Relativpeilung des Ziels durch 0° oder 18O° hindurchläuft. Die Signale an den Ausgängen dss Umschalters 62 werden den Eingangsstufen 1 und 1' von Schieberegistern 20 bzw. 25 zugeführt.the
which is equivalent to that described above in connection with the amplifier 14 and the sampling gate 15. For this reason, signals emanating from a sound source located along the directional axes of beams 8 and 11 are binary quantized, sampled and then fed to the respective inputs of switch 61. One of the signals supplied is fed directly to the changeover switch 62 from the changeover switch 61, while the other signal is fed from the changeover switch 61 via the register 63 and the matrix 64 to the other input of the changeover switch 62. As can be seen further below, the switch 61 is actuated each time the relative bearing of the underwater sound source is through. 90 ° and 270 ⁰ passes, each time operated during the change-over switch 62 when the Relativpeilung the target passes through 0 ° or 18O °. The signals at the outputs of the changeover switch 62 are fed to the input stages 1 and 1 'of shift registers 20 and 25, respectively.

Die Register 20 und 25 sind die Eingangselemente eines Polaritäts-Koinzidenz-SIgnalkorrelators, der auf die binären quantisierten und abgetasteten Eingangssignale anspricht und eine Vielzahl von Ausgangespannungen liefert, die jeweilige Punkte auf dem Korrelogramm der Signale am Ausgang des. Um- ■The registers 20 and 25 are the input elements of a polarity-coincidence signal correlator, which is responsive to the binary quantized and sampled input signals and provides a variety of output voltages, the respective Points on the correlogram of the signals at the output of the. Um- ■

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schalters 62 darstellen. Ein geeigneter Korrelator ist ausführlich in der Literaturstelle "Implementation of the Correlation Process in the Manner of a Parallel Digital Computer" von R.W. Boyeil and Charles W. Olson, IRE International Convention Record, Vol. 9, Part 9, Seite 219 -(19.61) beschrieben. Kurz gesagt, wird das Signalkorrelogramm dadurch erzeugt, daß gleichzeitige Polaritätsvergleiche zwi-. sehen jeweiligen phasenverschobenen Paaren der Signale an den Leitungen 26 und 27 durchgeführt werden und die Ergebnisse der Vergleiche integriert werden. Wenn sich beispielsweise die Schallquelle entlang der Achsen der geächteten Strahlen 8 und 11 befindet, ergibt sich ein Korrelogramm-Maximum aus dem Polaritätskoinzidenz-Vergleich eines nicht phasenverschobenen Paares von quantisierten Signalen. Wenn sich andererseits die Quellen innerhalb der Strahlen 8 und 11, jedoch gegenüber deren Achsen versetzt, angeordnet sind, ergibt sich ein Korrelogramm-Maximum durch den Polaritatskoinz id enz -Vergleich von phasenverschobenen Signalen an den Leitungen 26 und 27. Die Größe der Phasenverschiebung, die erforderlich ist, um ein Korrelogramm-Maximum zu erzielen, ist proportional zur Winkelabweichung der Unter- wasser-Schallquelle von den Richtungsachsen der Strahlen / 8 und 11. Bei der Betriebsweise der beschriebenen Ausführungsform wird eine geeignete Verzögerung in eines der abgetasteten quantisierten Signale vor der Signalkorrelation (mit Hilfe des ^andrades 69, de_s Differentials 7I, des Cod lerers 67, der Matrix 64 und des Registers 63) derart eingeführt, daß die Signale beim Erreichen der Leitungen 26 und 27 an den Eingängen des Signalkorrelators im wesentlichen die gleiche Zeitphase aufweisen. Die Anzeigen, die die Bedienungsperson bei der Bestimmung der richtigen Einstellung des Handrades 69 leiten, werden im folgenden noch näher erläutert. switch 62 represent. A suitable correlator is described in detail in the literature "Implementation of the Correlation Process in the Manner of a Parallel Digital Computer" by RW Boyeil and Charles W. Olson, IRE International Convention Record, Vol. 9, Part 9, page 219 - (19.61) described. In short, the signal correlogram is generated by making simultaneous polarity comparisons between. see respective phase-shifted pairs of the signals on lines 26 and 27 are performed and the results of the comparisons are integrated. For example, if the sound source is located along the axes of the outlawed rays 8 and 11, a correlogram maximum results from the polarity coincidence comparison of a non-phase-shifted pair of quantized signals. If, on the other hand, the sources are arranged within beams 8 and 11, but offset from their axes, a correlogram maximum results from the polarity coincidence comparison of phase-shifted signals on lines 26 and 27. The magnitude of the phase shift that is required to achieve a correlogram maximum is proportional to the angular deviation of the underwater sound source from the directional axes of beams / 8 and 11. In the operation of the embodiment described, a suitable delay is in one of the sampled quantized signals before the signal correlation introduced (using the ^ Andrades 69, de _s differential 7I of the Cod lerers 67, the matrix 64 and the register 63) so that the signals on reaching the lines 26 and 27 have, at the inputs of the signal correlator is essentially the same time phase . The displays which guide the operator in determining the correct setting of the handwheel 69 are explained in more detail below.

Die die Register 20 und 25 bildenden Stufen sind mit Koinzidenzdetektoren 28, 29, 50, 51, 32, 33 und 34 verbunden.The stages forming the registers 20 and 25 are with coincidence detectors 28, 29, 50, 51, 32, 33 and 34 connected.

030040/0039 "^A 030040/0039 " ^A.

ORIGiMAL INSPECTEDORIGiMAL INSPECTED

-yS--yS-

Jeder Detektor ist so angeordnet, daß er ein Ausgangssignal liefert, wenn seine beiden Eingangssignale in ihrer Polarität übereinstimmen während er im übrigen kein Ausgangssignal erzeugt. Entsprechend wird, wenn die Ausgänge der Register 20 und 25, mit denen ein bestimmter Koinzidenzdetektor verbunden ist, den gleichen Zustand aufweisen (entweder beide "l" oder beide "θ") ein Ausgangs signal von dem Koinzidenzdetektor erzeugt. Wenndie Signale zeitlich in Phase den Stufen 1 und 1' der Register 20 bzw. 25 zugeführt werden, so werden die Signale durch die jeweiligen Register mit der Taktimpulswiederholfrequenz (Taktimpulswlederholfrequenz von der Quelle 16) verschoben und erreichen gleichzeitig die Stufen 2 und 2'. Lediglich der Koinzidenzdetektor J>1 empfängt Eingangssignale von den Stufen 2 und 2^!, so daß dieser Detektor j51 der einzige ist, der ein maximales mittleres Ausgangssignal für den Fall erzeugt, daß die Signale gleichzeitig den jeweiligen Registern 20 und 25 zugeführt werden. Dieser Zustand herrscht vor, solange die Bedienungsperson dauernd die richtige Größe der Zeitverzögerung durch Einstellen des Handrades 69 einführt.Each detector is arranged in such a way that it delivers an output signal if its two input signals coincide in their polarity, while otherwise it does not produce an output signal. Similarly, if the outputs of registers 20 and 25 to which a particular coincidence detector is connected are in the same state (either both "1" or both "θ") an output is generated from the coincidence detector. If the signals are supplied in phase to stages 1 and 1 'of registers 20 and 25, respectively, the signals are shifted through the respective registers with the clock pulse repetition frequency (clock pulse repetition frequency from source 16) and reach stages 2 and 2' at the same time. Only the coincidence detector J> 1 receives input signals from stages 2 and 2 ^! so that this detector j51 is the only one which produces a maximum mean output signal in the event that the signals are fed to the registers 20 and 25, respectively, at the same time. This condition prevails as long as the operator continuously introduces the correct size of the time delay by setting the handwheel 69.

Die Zielpeilung ändert sich selbstverständlich mit der unvorhersehbaren Steuerung und Bewegung der Schallquelle, die verfolgt wird. Entsprechend kann momentan der Zustand bestehen, daß ein kleiner Fehler bei der Einstellung des Handrades vorliegt. Dies heißk daß die eingeführte Zeitverzögerung nicht genau den richtigen Wert hat damit die abgetasteten quantisierten Signale zeitlich in Phase an den jeweiligen Eingängen der Register 20 und 25 erscheinen. Für den Fall, daß eine zu kleine Zeitverzögerung eingeführt wurde, kann beispielsweise das Eingangssignal an das Register 20 gegenüber dem Eingangssignal an das Register 25 um einen Betrag voreilen, der gleich der Periode der Taktimpulse von der Taktimpulsquelle 16 ist. In dem angenommenen Fall werden die Signale durch die Stufe 1 des Registers 20 hindurch-The target bearing naturally changes with the unpredictable one Control and movement of the sound source that is being tracked. Accordingly, the state can currently exist that a small mistake in the adjustment of the handwheel is present. This means the time delay introduced The sampled quantized signals therefore not have exactly the correct value temporally in phase at the respective Inputs of registers 20 and 25 appear. In the event that too small a time delay has been introduced, can for example, the input signal to the register 20 opposite advance the input to register 25 by an amount equal to the period of the clock pulses from the Clock pulse source 16 is. In the assumed case will be the signals through stage 1 of register 20

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-yS--yS-

verschoben und erreichen die Stufe 2 zur gleichen Zeit wie die Signale an der Leitung 27 die Stufe 1* des Registers erreichen. Ein Taktimpuls später wird das Signal in der Stufe 2 zur Stufe 5 verschoben und das Signal In der Stufe 1' wird zur Stufe 2¹ verschoben. Der Koinzidenzdetektor 52 empfängt Eingangssignale von den Stufen 5 und 2' , so daß lediglich dieser Detektor 52 ein maximales mittleres Ausgangssignal in dem zweiten angenommenen Fall erzeugt. Kein anderer Detektor als der Detektor 52 kann ein äquivalentes (maximales) Ausgangssignal erzeugen. Zusammenfassend kann festgestellt werden, daß ein maximales Ausgangssignal von dem Detektor 51 anzeigt, daß die richtige Größe der Zeitverzögerung von der Bedienungsperson eingeführt wurde, während ein maximales Ausgangssignal von dem Detektor 52 anzeigt, daß die eingeführte Verzögerung in der Richtung fehlerhaft ist,Ydaß die Signale am Eingang des Registers 20 gegenüber den Signalen am Eingang des Registers 25 um ein Taktimpuls-Wiederholfrequenzintervall voreilen. Im letzteren Fall stellt die Bedienungsperson das handrad 69 neu ein, um eine Anzapfung an dem Register 65 benachbart zu der Anzapfung auszuwählen, die vorher verwendet wurde, so daß die Signale an den Eingängen der Korrelator-Schieberegister in zeitliche Phasenübereinstimmung gebracht werden. Wenn dies erfolgt 1st, wird der Peilwinkel des verfolgten Ziels durch die Winkelstellung des Handrades dargestellt. Es ist zu erkennen, daß die Handradposition tatsächlich die rechtweisende Peilung darstellt und nicht die relative Peilung des Ziels, und zwar auf Grund des Einganges 78 von dem Schiffskompaß an das Differential 7I.shifted and reach stage 2 at the same time as the signals on line 27 reach stage 1 * of the register. One clock pulse later the signal in stage 2 is shifted to stage 5 and the signal in stage 1 'is shifted ^{to stage 2 1.} The coincidence detector 52 receives input signals from stages 5 and 2 ', so that only this detector 52 produces a maximum mean output signal in the second assumed case. No detector other than detector 52 can produce an equivalent (maximum) output signal. In summary, it can be stated that a maximum output signal from detector 51 indicates that the correct amount of time delay has been introduced by the operator, while a maximum output signal from detector 52 indicates that the delay introduced is incorrect in the direction that the signals lead at the input of the register 20 with respect to the signals at the input of the register 25 by one clock pulse repetition frequency interval. In the latter case, the operator readjusts handwheel 69 to select a tap on register 65 adjacent to the tap previously used so that the signals at the inputs of the correlator shift registers are phased in time. When this is done, the bearing angle of the target being pursued is represented by the angular position of the handwheel. It can be seen that the handwheel position is actually the true bearing and not the relative bearing of the target based on input 78 from the marine compass to the differential 71.

Es wird bevorzugt, daß die digitalen, von dem Codierer 67 erzeugten Darstellungen eine Gosinusverteilung aufweisen. Das heißt, es wird bevorzugt, daß der Wert der von dem Codierer gelieferten digitalen Signale sich entsprechend dem Cosinus der Winkelstellung der Welle 70 ändert und nicht inIt is preferred that the digital, from encoder 67 generated representations have a Gosine distribution. That is, it is preferred that the value be that of the encoder supplied digital signals changes according to the cosine of the angular position of the shaft 70 and not in

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einer direkten linearen Beziehung hierzu. Die Rate, mit der sich die Werte der Digitalsignale bei einer vorgegebenen Winkelbewegung der Welle 70 ändern, sind bei den O°- und I80°-Posltionen der Welle 70 am kleinsten und am größten für die Einstellungen bei 90° und 270⁰. Die Bevorzugung < einer coslnusförmlgen Codlerer-SIgnalvertellung ergibt sich aus der Eigenart der Geometrie des Zlelverfolgungssystems, wie es unter Bezugnahme aus FIg. 2 zu erkennen Ist. Von einem Ziel T ausgehende Schallsignale erreichen den Mittelpunkt der Empfangsanordnung 5 vor dem Erreichen des Mittelpunktes der Empfangsanordnung 9, und zwar auf Grund des kürzeren Ausbreitungsweges bis zur Anordnung 5. Die Anordnungen sind um die Entfernung Z entlang der Achse 12 voneinander getrennt. Der Unterschied der Längen der Ausbreitungswege (der eine Zeitverzögerung zwischen den von den Anordnungen empfangenen Signalen hervorruft) 1st durch die mit tv bezeichnete Entfernung dargestellt,. worin t die Zeitverzögerung zwischen dem Eintreffen der Signale an den Anordnungen 5 und 9 darstellt während ν die Ausbreitungsgeschwindigkeit des Schalls durch das Medium darstellt. Der relative Pellwinkel des Ziels T' ist durch θ dargestellt. Bei einer Betrachtung der dargestellten geometrischen Beziehung ist zu erkennen, daß sich die folgende Beziehung ergibt:a direct linear relationship to it. The rate of change of the values of the digital signals at a predetermined angular movement of the shaft 70 are at the O ° - and I80 ° -Posltionen the shaft 70 at the smallest and largest of the settings of 90 ° and 270 ^0th The preference <a coslnusförmlgen Codlerer-SIgnalvertellung results from the nature of the geometry of the Zlelverfolgungssystems as. With reference from FIG 2 can be seen. Sound signals emanating from a target T reach the center of the receiving arrangement 5 before they reach the center of the receiving arrangement 9, due to the shorter propagation path to the arrangement 5. The arrangements are separated from one another by the distance Z along the axis 12. The difference in the lengths of the propagation paths (which causes a time delay between the signals received by the devices) is represented by the distance indicated by tv. where t represents the time delay between the arrival of the signals at the arrangements 5 and 9 while ν represents the speed of propagation of the sound through the medium. The relative pellet angle of the target T 'is represented by θ. When looking at the geometrical relationship shown, it can be seen that the following relationship results:

cos θ = vt/icos θ = vt / i

Der Ausdruck zeigt, daß die Zeitverzögerung t zwischen den Zeltpunkten des Empfangs der Signale an den beiden Anordnungen cosinusförmlg auf den relativen Peilwinkel des Ziels bezogen Ist. Daher müssen die von der Bedienungsperson eingeführten Zeitverzögerungen cosinusförmig auf die Winkelposition der Welle 70 (die die Relativpeilung des Ziels darstellt) bezogen werden damit die Position des Handrades 69 genau den rechtweisenden Peilwinkel des Ziels darstellt weil dies die erwünschten Ausgangsdaten sind.The expression shows that the time delay t between the points of time of reception of the signals at the two arrangements cosine based on the relative bearing angle of the target Is. Therefore, the operator introduced Time delays cosine related to the angular position of the shaft 70 (which represents the relative bearing of the target) the position of the handwheel 69 is thus exactly the right bearing angle of the target because this is the desired one Output data are.

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-ψ--ψ-

Selbstverständlich Ist es, wenn sich der Zielpeilwinkel für eine vorgegebene Einstellung des Handrades 69 ändert, so daß die Signale am Eingang des Registers 25 gegenüber den Signalen am Eingang des Registers 20 voreilen, erforderlich, die Einstellung des Handrades 69 In einer Richtung nachzustellen, die entgegengesetzt zu der Einstellung Ist, die In dem vorher diskutierten Fall erforderlich war, bei dem die Signale am Eingang des Registers 22 gegenüber den Signalen am Eingang des Registers 25 voreilen sollten. Wenn beispielsweise das Signal an der Leitung 27 gegenüber dem Signal an der Leitung 26 um einen Betrag voreilt, der gleich einem Impulswiederholintervall der Taktimpulse von der Taktimpulsquelle 16 Ist, so werden die Signale von der Stufe l^f zur Stufe 2' zur gleichen Zeit verschoben, zu der auch die entsprechenden Signale In die Stufe 1 hineinverschoben werden. Eine Takt-Impulsperlode später werden die jeweiligen Signale In die Stufen 2 und 5^f verschoben, die mit dem Koinzidenzdetektor 50 verbunden sind. Daher liefert ausschließlich der Detektor 50 ein maximales mittleres Ausgangssignal für den Fall, daß die Signale an der Leitung 27 gegenüber den Signalen an der Leitung 26 um eine Periode voreilen, die gleich einem Takt-Impuls-Wiederholintervall ist. Aus ähnlichen Gründen Ist es zu erkennen, daß der Koinzidenzdetektor 29 ein maximales Ausgangssignal liefert, wenn die Signale an der Leitung 27 gegenüber den Signalen an der Leitung 26 um eine Zeitperlode voreilen, die gleich zwei Taktimpuls-Wiederholintervallen 1st usw.Of course, if the target bearing angle changes for a given setting of the handwheel 69 so that the signals at the input of the register 25 lead the signals at the input of the register 20, it is necessary to readjust the setting of the handwheel 69 in a direction that is opposite to the setting that was required in the previously discussed case, in which the signals at the input of the register 22 should lead the signals at the input of the register 25. If, for example, the signal on line 27 leads the signal on line 26 by an amount which is equal to a pulse repetition interval of the clock pulses from clock pulse source 16, the signals are ^{shifted from stage l f} to stage 2 'at the same time, to which the corresponding signals are also shifted into stage 1. One clock pulse period later, the respective signals In are ^{shifted to stages 2 and 5 f} , which are connected to the coincidence detector 50. Therefore, only the detector 50 delivers a maximum mean output signal in the event that the signals on the line 27 lead the signals on the line 26 by a period which is equal to a clock pulse repetition interval. For similar reasons, it can be seen that the coincidence detector 29 delivers a maximum output signal when the signals on line 27 lead the signals on line 26 by a time period equal to two clock pulse repetition intervals, etc.

Es werden insgesamt sieben Signalvergleiche gleichzeitig durch die Detektoren 28 und 34 durchgeführt, wenn die abgetasteten quantisierten Signale gleichzeitig durch die Register 20 und 25 mit der Taktimpuls-Wiederholfrequenz hindurchverschoben werden. Ein maximales mittleres Ausgangssignal wird lediglich von einem der Detektoren 28 bis ^4 für eine vorgegebene Zelt-/Phasen-Beziehung zwischen den Signalen an den Eingängen der Register 20 und 25 erzeugt. Es sei bemerkt,There are a total of seven signal comparisons at the same time performed by detectors 28 and 34 when the scanned quantized signals are simultaneously shifted through registers 20 and 25 at the clock pulse repetition rate will. A maximum mean output signal is only from one of the detectors 28 to ^ 4 for a given Time / phase relationship between the signals at the inputs of registers 20 and 25 is generated. It should be noted

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- VS- - VS-

daß, obwohl vier Stufen in den Schieberegistern 20 und 25 dargestellt sind, eine größere Anzahl vorgesehen sein kann, wenn eine vergrößerte Winkelauflösung der Zielposition erwünscht ist. Bei typischen gerätemäßigen Ausführungen kann die Anzahl der Stufen jedes Schieberegisters 20 und 25 bis zu 50 betragen. Die zusätzlichen (nicht gezeigten) Stufen sind durch die gestrichelten Linien zwfehen den Stufen 2 und 3 und zwischen den Stufen 2' und 3¹ angedeutet.that, although four stages are shown in shift registers 20 and 25, a greater number may be provided if increased angular resolution of the target position is desired. In typical implementations, the number of stages of each shift register 20 and 25 can be up to 50. The additional stages (not shown) are indicated by the dashed lines between stages 2 and 3 and between stages 2 'and 3 ¹ .

Die an den Ausgängen jedes der Koinzidenzdetektoren 28 bisThe at the outputs of each of the coincidence detectors 28 to

34 erscheinenden Impulse werden durch einzelne Signalintegratoren 35 integriert. Jeder der Integratoren 35 ist mit einem jeweiligen Koinzidenzdetektor über einen der Standardimpulsgeneratoren 36 gekoppelt. Der Zweck der Generatoren 36 besteht in einer Standardisierung oder Normierung der Ausgänge von den Koinzidenzdetektoren 28 bis 34, um Stör-Amplitudenänderungen zu beseitigen. Jeder der Integratoren34 appearing impulses are generated by individual signal integrators 35 integrated. Each of the integrators 35 is with a respective coincidence detector via one of the standard pulse generators 36 coupled. The purpose of the generators 36 is to standardize or normalize the Outputs from the coincidence detectors 28 to 34 to detect disturbance amplitude changes to eliminate. Each of the integrators

35 kann durch eine übliche Widerstands-Kapazitäts-Integrierschaltung gebildet sein, deren Ausgang über einen Folge-Abtastschalter 37 Zielpeilungs-Anzeigern 38 und 39 zugeführt wird. Es sei bemerkt, daß, obwohl die von den Integratoren 35 gelieferten Spannungen aufeinanderfolgend abgetastet werden, kein Verlust an Daten auftritt, weil die Integratoren kontinuierlich die Zielpeilungsdaten empfangen und speichern.35 can by a conventional resistance-capacitance integrating circuit be formed, the output of which is fed to target bearing indicators 38 and 39 via a follow-up sampling switch 37 will. It should be noted that although the voltages supplied by the integrators 35 are sampled sequentially there is no loss of data because the integrators continuously receive the target bearing data and save.

Bei der bevorzugten Ausführungsform sind zwei Arten von Peilanzeigern vorgesehen. Der Anzeiger 39 ist eine Kathodenstrahlröhreneinrichtung mit einer horizontalen Ablenkung, die mit der Betriebsweise des Folge-Abtastschalters 37 synchronisiert ist. Die Synchronisation wird mit Hilfe eines Impulsgenerators 42 erzielt, der ein erstes Ausgangssignal zum schrittweisen Weiterschalten des Folge-Abtastschalters 37 und ein zweites Ausgangssignal zum Triggern des horizontalen Ablenkgenerators der Kathodenstrahlröhre 39 liefert. Der Impulsgenerator 42 liefert ein Ablenktriggersignal jedesmal dann,In the preferred embodiment there are two types of level indicators intended. The indicator 39 is a cathode ray tube device with a horizontal deflection that synchronizes with the operation of the follower scan switch 37 is. The synchronization is done with the help of a pulse generator 42 achieved, which has a first output signal for incrementally switching the sequential sampling switch 37 and on second output signal for triggering the horizontal deflection generator of the cathode ray tube 39 provides. The pulse generator 42 delivers a deflection trigger signal each time

030040/0039 ^m/' 030040/0039 ^{m /} '

- 26 -- 26 -

wenn der Folge-Abtastschalter 37 so weitergeschaltet wird, daß der dem Koinzidenzdetektor 28 zugeordnete Integrator abgetastet wird. Wie dies weiter oben erläutert wurde, liefert der Koinzidenzdetektor 31 ein maximales Ausgangesignal für den Fall, daß die abgetasteten quantisierten Signale in zeitlicher Phase an den jeweiligen Eingängen der Schieberegister 20 und 25 erschinen, was das Ergebnis einer richtigen Einstellung des Handrades 69 darstellt.when the sequential sampling switch 37 is indexed so that the coincidence detector 28 associated integrator is scanned. As explained above, delivers the coincidence detector 31 has a maximum output signal in the event that the sampled quantized signals in time phase at the respective inputs of the shift register 20 and 25 appear, which is the result of a correct one Setting the handwheel 69 represents.

Die integrierten Signale, die aufeinanderfolgend durch den Folge-Abtastschalter 37 abgetastet werden, werden Ablenkeinrichtungen zugeführt, die senkrecht zu den Zeitablenkeinrichtungen (Impulsgenerator 42) der Kathodenstrahlröhre 29 angeordnet sind. Eine maximale Ablenkung ergibt sich an einer Position entlang der Ablenk- oder Zeltachse, wenn der Schalter 37 den die maximale Spannung speichernden Integrator abtastet. Wenn das Handrad 69 richtig eingestellt ist, tritt die maximale Ablenkung am Mittelpunkt der Zeitablenkung auf. Die genaue Einstellung des Handrades 69 kann durch die Überlagerung von Bezugsmarkierungen auf der Kathodenstrahlspur erleichtert werden, beispielsweise durch Intensitätsmodulation des Kathodenstrahls zur Erzeugung von drei Helligkeitsverstärkungen 75, 76 und 77. Die Helligkeitsverstärkungen 75 bis 77 können vorzugsweise durch drei aufeinanderfolgende Impulse von dem Generator 42 erzeugt werden. Die Helligkeitsverstärkung 76 wird durch einem Impuls erzeugt, der zu dem Zeitpunkt auftritt, zu dem der Schalter 37 den dem Koinzidenzdetektor 31 zugeordneten Integrator abtastet. Die Helligkeitsverstärkungen 75 und 77 werden durch Impulse von dem Generator 42 erzeugt, die unmittelbar vor bzw. nach dem die Helligkeitsverstarkung J6 erzeugenden Impuls auftreten. Zusammenfassend kann festgestellt werden, daß der Generator 42 vorzugsweise entsprechend gut bekannter Techniken so ausgelegt ist, daß er drei AusgangesignaIe liefert. Ein Ausgangssignal ist eine Serie von Impulsen für den Folge-Abtastschalter '37. Ein wei-The integrated signals which are successively sampled by the sequential sampling switch 37 are supplied to deflectors arranged perpendicular to the time deflectors (pulse generator 42) of the cathode ray tube 29. A maximum deflection occurs at a position along the deflection or tent axis when the switch 37 scans the integrator storing the maximum voltage. When the hand wheel 69 is properly adjusted, the maximum deflection occurs at the midpoint of the time deflection. The precise setting of the handwheel 69 can be facilitated by superimposing reference marks on the cathode ray track, for example by intensity modulation of the cathode ray to generate three brightness enhancements 75, 76 and 77. The brightness enhancements 75 to 77 can preferably be generated by three successive pulses from the generator 42 will. The brightness gain 76 is generated by a pulse which occurs at the point in time at which the switch 37 scans the integrator assigned to the coincidence detector 31. The brightness enhancements 75 and 77 are generated by pulses from the generator 42 which occur immediately before and after the pulse generating the brightness enhancement J6, respectively. In summary, generator 42 is preferably designed according to well known techniques to provide three output signals. An output is a series of pulses for the '37 Follower Sampler. A white

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teres Ausgangssignal erseheint jedesmal dann, wenn der Schalter JJ den dem Koinzidenzdetektor 28 zugeordneten Integrator abtastet. Der dritte Ausgang von dem Generator 42 ist eine Folge von drei Impulsen, von denen der mittlere Impuls zeitlich mit dem Impuls zusammenfällt, der bewirkt, daß der Schalter yj den integrierten Ausgang des Detektors yi abtastet. Die letzteren drei Impulse werden zur Intensitätsmodulation des Strahls der Kathodenstrahlröhre 59 zugeführt. Bei richtiger Einstellung ist die mittlere Helligkeitsverstärkung J6 über der Spitzenauslenkung des Korrelogramms überlagert, während die Helligkeitsverstärkungen 75 und 76 symmetrisch zur Spitze des Korrelogramms angeordnet sind. Die relative Peilung des Ziels wird dann durch die Winkelposition des Handrades 69 dargestellt und kann durch einen geeigneten (nicht gezeigten) Anzeiger abgelesen werden, der von dem Handrad angetrieben wird.The further output signal appears every time the switch JJ samples the integrator associated with the coincidence detector 28. The third output from generator 42 is a train of three pulses, the center pulse of which coincides in time with the pulse which causes switch yj to sample the integrated output of detector yi . The latter three pulses are applied to the cathode ray tube 59 to modulate the intensity of the beam. If the setting is correct, the mean brightness gain J6 is superimposed on the peak deflection of the correlogram, while the brightness gains 75 and 76 are arranged symmetrically to the peak of the correlogram. The relative bearing of the target is then represented by the angular position of the handwheel 69 and can be read by a suitable indicator (not shown) driven by the handwheel.

Es ist für den Fachmann erkennbar, daß eine Langzeitintegration der Spannungen an den Ausgängen der Koinzidenzdetektoren 28 bis j?4 die Möglichkeit der Erkennung von Zielen unter schlechten Signal-/Rausch-Bedingungen verbessert. Andererseits müßte eine relativ kurze Integrationszeit in dem Fall verwendet werden, daß die abgetasteten quantlsierten Datensignale an den Lei-It will be apparent to those skilled in the art that long-term integration of the voltages at the outputs of the coincidence detectors 28 to j? 4 the possibility of the detection of targets under bad Signal / noise conditions improved. On the other hand, one would have to relatively short integration time can be used in the event that the sampled quantized data signals are

Vertungen 26 und 27 eine dauernde^Schiebung der zeitlichen Phase auf Grund der Gierbewegung des Schiffes aufweisen würden, auf dem das System angeordnet ist. Daher sind bei der dargestellten Ausführungsform Maßnahmen zur Beseitigung der Wirkung der Gierbewegung des Schiffes durch die Hinzufügung des Schiffskompaß-Eingangssignals an das Differential 7I getroffen. Die Einführung der Gierkorrektur ist vollständig kompatibel mit der Ausführungsform nach den Figuren la und Ib und wird durch diese Ausfuhrungsform erleichtert. Das Eingangssignal 78 von dem Sehiffskompaß wird mit der Einstellung des Handrades 69 kombiniert, um die Position der Welle 70 des Codierers 67 zu steuern. Daher wird die Auswahl der Anzapfung des Ver-Shifts 26 and 27 result in a permanent shift in the temporal phase due to the yaw motion of the ship on which the system is located. Therefore, in the illustrated Embodiment measures to eliminate the effect of the Yaw movement of the ship due to the addition of the ship's compass input signal hit the differential 7I. The introduction of yaw correction is fully compatible with the embodiment according to Figures la and Ib and is through this embodiment facilitates. The input signal 78 from The Sehiff's compass is combined with the adjustment of the handwheel 69 to determine the position of the shaft 70 of the encoder 67 to control. Therefore, the selection of the tapping of the

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zögerungsschieberegisters 63 zusammen durch die Einstellung des Handrades 69 und durch die Gierbewegung des eigenen Schiffes bestimmt. Das Ergebnis besteht darin, daß die abgetasteten quantisierten Datensignale an den Eingängen der Schieberegister 20 und 25 für einen vorgegebenen Zielpeilwinkel zeitlich in der gleichen Phasenlage zueinander festgehalten werden, und zwar unabhängig von der Gierbewegung des eigenen Schiffes, so daß die Verwendung von langen Integrationszeiten in den Integratoren 35 ermöglicht wird.delay shift register 63 determined together by the setting of the handwheel 69 and by the yaw movement of the own ship. The result is that the sampled quantized data signals at the inputs of the shift registers 20 and 25 for a given target bearing angle are temporally held in the same phase relation to one another, regardless of the yaw movement of the own ship, so that the use of long integration times in the Integrators 35 is made possible.

Wie dies gut bekannt ist, wird eine Signalintegration auf dem Bildschirm der Kathodenstrahlröhre als Ergebnis der Überlagerung einer Vielzahl von Anzeigen erzielt. Die Integration ist jedoch in der Hinsicht unvollständig, weil lediglich eine begrenzte Anzahl von aufeinanderfolgenden Zeitablenkungen zur sichtbaren Anzeige beiträgt. Die vollständigere Integration, die durch eine dauernde Aufzeichnung der Anzeigen erzielt würde, würde die Möglichkeit der Erkennung von Zielen unter sehr schlechten Signal-/Rauschbedingungen verbessern. Eine dauernde Aufzeichnung aller Abtastproben von dem Folge-Abtastschalter 37 wird durch ein Aufzeichnungsgerät 58 erzielt, das eine Vorratsrolle 46 und eine Aufnahmerolle 47 zum Transport von spannungsempfindlichem Papier mit einer zweckmäßigen Geschwind igkeit aufweist. Diese Geschwindigkeit ist so gewählt, daß ein Antriebsmotor 43 das-Papier mit einer relativ langsamen Geschwindigkeit transportiert, so daß Spuren, die eine Anzahl von vollständigen Abtastzyklen darstellen, überlagert werden. Die Querabtastung dös Papiers wird durch die Verwendung eines Synchronmotors 40 erzielt, der eine Trommel 44 mit einer Geschwindigkeit antreibt, die mit der Betriebsweise des Folge-Abtastschalters 37 synchronisiert ist. Die Synchronisation wird durch den Impulsgenerator 42 erzielt, der durch eine drei Spuren aufweisende Magnetscheibe gebildet sein kann, die von dem Motor 4o angetrieben wird, um die drei weiter oben beschriebenen Impulsausgangssignale zu erzeugen, von denen eines den Schal-As is well known, there is signal integration on the CRT screen as a result of the Achieved overlaying a variety of advertisements. However, the integration is incomplete in this respect because only contributes a limited number of consecutive time diversions to the visual display. The more complete Integration that would be achieved by continuously recording the advertisements would include the ability to recognize of targets under very poor signal / noise conditions to enhance. Continuous recording of all samples from the sequential sampling switch 37 is achieved by a recorder 58 having a supply roll 46 and a take-up roll 47 for transporting tension-sensitive paper with has an appropriate speed. This speed is chosen so that a drive motor 43 the paper transported at a relatively slow speed, so that tracks that have a number of complete scan cycles represent, are superimposed. The transverse scan dozed Paper is driven by the use of a synchronous motor 40 which drives a drum 44 at a speed which is consistent with the operation of the sequential scanning switch 37 is synchronized. The synchronization is carried out by the Pulse generator 42 achieved by a three-track Magnetic disk can be formed by the motor 4o is driven to generate the three pulse output signals described above, one of which is the switching

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ORlQlNAL INSPECTEDORlQlNAL INSPECTED

ter 37 ansteuert. Die Trommel 44 trägt einen erhabenen schraubenllnienförmigen Streifen 45, der einen Kontakt mit dem Papier an lediglich einem einzigen Punkt ergibt. Der Kontaktpunkt zwischen dem erhabenen schraubenllnienförmigen Streifen 45 und dem Papier ändert sich kontinuierlich mit der Drehung der Trommel 44, so daß der Kontaktpunkt quer über das Papier synchron mit der Abtastung der Signalausgänge von dem Integrator 35 verläuft. Im einzelnen befindet sich dieser Kontaktpunkt an der Mitte des Papiers, wenn der integrierte Ausgang des Koinzidenzdetektors J>1 durch den Schalter 37 abgetastet wird. Die drei aufeinanderfolgenden Impulse von dem Generator 42 (die die Helligkeitsverstärkungen 75» 76 und 77 für die Anzeige 39 hervorrufen) werden ebenfalls einer Eingangsleitung 79 des Anzeigers 39 zugeführt. Typische Anzeigen, die der Anzeige auf dem Anzeiger 39 entsprechen, sind auf dem Papierband dargestellt.ter 37. The drum 44 carries a raised helical strip 45 which makes contact with the paper at only a single point. The point of contact between the raised helical strip 45 and the paper changes continuously with the rotation of the drum 44 so that the point of contact is across the paper in synchronism with the sampling of the signal outputs from the integrator 35. In particular, when the integrated output of the coincidence detector J> 1 is scanned by the switch 37, this contact point is at the center of the paper. The three successive pulses from the generator 42 (which produce the brightness enhancements 75 »76 and 77 for the display 39) are also fed to an input line 79 of the display 39. Typical displays corresponding to the display on the indicator 39 are shown on the paper tape.

Die von der Kathodenstrahlröhre 39 gelieferte Anzeige ergibt sich lediglich aus einer kleinen endlichen Anzahl (den zuletzt aufgetretenen) der Korrelogramme, die auf der Aufzeichnung des Anzeigers 38dargestellt werden. Bei äußerst schlechten Slgnal-/Rauschbedingungen kann eine Bedienungsperson alle auf dem Papier aufgezeichneten Korrelogramme visuell Integrieren, um den Azimuth eines Ziels zu unterscheiden, der aus der Anzeige auf der Kathodenstrahlröhre 39 nicht erkennbar ist.The display supplied by the cathode ray tube 39 results only from a small, finite number (the last occurred) of the correlograms on the record of the indicator 38 are shown. With extremely bad ones Signal / noise conditions can all be applied by an operator visually integrating correlograms recorded on paper, to distinguish the azimuth of a target which cannot be seen from the display on the cathode ray tube 39.

Die Genauigkeit, mit der strahlversetzte Zielpeilungen bestimmt werden können hängt teilweise von der Geschwindigkeit der Schallausbreitung durch das Medium (Wasser) ab. Entsprechend muß eine Kompensation für Änderungen der Ausbreitungsgeschwindigkeit erfolgen, um die Peilgenauigkeit aufrechtzuerhalten. Ein wesentliches Merkmal der beschriebenen Ausführungsform Ist die Leichtigkeit, mit der Schall-Ausbreltungsgeschwlndigkeitsänderungen berücksichtigt werden können. Die Wassertemperatur ist ein wesentlicher Paktor bei der Bestimmung der Schallausbreltungsgeschwindlgkelt. Durch Überwachen beispiels-The accuracy with which offset target bearings are determined can be depends in part on the speed the propagation of sound through the medium (water). Corresponding Compensation for changes in the speed of propagation must be made in order to maintain the bearing accuracy. An essential feature of the embodiment described Is the ease with which the sonic velocity changes can be taken into account. The water temperature is an essential factor in determining the temperature Schallausscheltungsgeschwindlgkelt. By monitoring for example

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weise der Wassertemperatur kann die Bedienungsperson in einfacher Weise die Ausbreitungsgeschwindigkeit bestimmen und die wirksame elektrische Verzögerung, die durch das Verzögerungsschieberegister 65 eingeführt wird, entsprechend ändern. Das Schieberegister 6j5 führt eine Verzögerung In das passende abgetastete quantisierte Signal nicht nur unter der Steuerung des Handrades 69 sondern auch als Punktion des ImpulswlederholintervaIls der Taktimpulse ein, die von der TaktImpulsquelle 16 abgeleitet werden. Eine Änderung des Taktimpulsintervalls ändert die wirksame Verzögerung, die durch das Register 6]5 eingeführt wird. Die Leichtigkeit, mit der die Schallausbreitungsgeschwindigkeits-Korrektur eingeführt werden kann, ist eine Folge der Verwendung des digitalen Signalkorrelators In der beschriebenen Ausführungsform*wise the water temperature, the operator can easily Way determine the speed of propagation and the effective electrical delay caused by the delay shift register 65 is introduced, change accordingly. The shift register 6j5 introduces a delay In matching sampled quantized signal not only under the control of the handwheel 69 but also as a puncture of the Pulse sweder intervaIls of the clock pulses received from the Clock pulse source 16 can be derived. A change in the clock pulse interval changes the effective delay introduced by register 6] 5. The ease with which the sound propagation velocity correction can be introduced is a consequence of the use of the digital Signal correlators In the described embodiment *

Es kann gezeigt werden, daß die Abtastrate für die empfangenen Datensignale zwischen dem Zweifachen und dem Dreifachen der Frequenz der höchsten Frequenzkomponente des Datensignals liegen sollte. Weil die Taktimpulse gleichzeitig den Abtasttoren 15 und 24 und dem Verzögerungsregister 6j5 zugeführt werden, beeinflussen Änderungen der TaktImpulsfrequenz zur Kompensation von Änderungen der Schallausbreitungsgeschwindigkeit gleichzeitig die Datensignal-Abtastraten. Die geringen Einstellungen, die von Zeit zu Zeit bei der Taktlmpulsrate zur Schallausbreltungsgesehwlndigkelts-Korrektur erforderlich sind, beeinträchtigen Jedoch nicht die Wiedergabetreue, mit der die Signale am Ausgang der Abtasttore 15 und 24 die Datensignale wiedergeben, die von den Jeweiligen Anordnungen 5 und 9 empfangen werden.It can be shown that the sampling rate for the received data signals is between twice and three times the Frequency should be the highest frequency component of the data signal. Because the clock pulses simultaneously hit the scanning gates 15 and 24 and the delay register 6j5 affect changes in the clock pulse frequency to compensate for changes in the speed of sound propagation at the same time the data signal sampling rates. The low settings that are made from time to time for the clock pulse rate Required for sound wave correction but do not affect fidelity, with which the signals at the output of the scanning gates 15 and 24 reproduce the data signals from the respective Arrangements 5 and 9 are received.

Die lange Integrationszeit, die die verbesserte Betriebsweise der beschriebenen Ausführungsform unter schlechten Signal-/ Rausch-Bedingungen ermöglicht, ist hauptsächlich durch die Verwendung von Einrichtungen zur Beseitigung der Auswirkungen der Gierbewegungen des eigenen Schiffes erzielt. Diese Auf-The long integration time, the improved mode of operation the described embodiment under poor signal / Noise conditions enabled is mainly due to the Use of facilities to eliminate the effects of own ship's yaw movements achieved. This up-

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OSiGIMAL INSPECTEDOSiGIMAL INSPECTED

-.25 --.25 -

gäbe ist etwas mehr kompliziert, wenn die Gierbewegung des verfolgenden Schiffes eine Änderung der R_elativpeilung des verfolgten Ziels um eine der vier Relativpeilungs-Quadrantengrenzen hervorruft, nämlich 0°, 90°, 18O° und 270°. Wie dies in Fig. 2 gezeigt ist kehrt sich, wenn sich die relative Peilposition der Schallquelle (auf Grund einer Gierbewegung des verfolgenden Schiffes) von der Position 1 über die Position zur Position 3 ändert, die Richtung der Zeitverzö'gerungsdifferenz zwischen den Signalen, die von den vorderen und hinteren Anordnungen empfangen werden, um. An der Position ist die Entfernung d, zwischen der Quelle und der vorderen Anordnung 5 kleiner als die Entfernung d,' zwischen der Quelle und der hinteren Anordnung 9. Wenn sich das Ziel direkt auf dem Strahl des Schiffes befindet, sind die zwei Entfernungen d₂ und dg¹ natürlich einander gleich. An der Position 3 ist die Entfernung d-, zur vorderen Anordnung 5 größer als die Entfernung d ' zur hinteren Anordnung 5. Als Folge hiervon muß die Verzögerung des Schieberegisters 63 in die Signale von der vorderen Anordnung eingeführt werden, wenn die Zielpeilung in dem ersten Quadranten liegt (zwischen 0° und 90⁰) und sie muß aus diesen Signalen entfernt und in die Signale der hinteren Anordnung eingeführt werden, wenn die Zielpeilung in den nächsten Quadranten (zwischen 90⁰ und 18O°) hinüberläuft. Eine analoge Umschaltung des Verzögerungsschieberegisters 6j5 von dem einen zum anderen der abgetasteten quantlsierten Signale ist ebenfalls erforderlich, wenn die Zielpeilung die Quadrantengrenze bei 270° durchläuft. Es ist nicht erforderlich, daß das Verzögerungsschieberegister 63 umgeschaltet wird, wenn die Relativpeilungs-Quadrantengrenzen zwischen 0° und 18O° durchlaufen werden, weil sich die Richtung der Differenz zwischen den Ausbreitungspfadlängen zu diesen Zeiten nicht ändert.there is a little more complicated when the yaw motion of the pursuing vessel lativpeilung a change in the R _e of the objective pursued by one of the four-quadrant boundaries Relativpeilungs causes, namely 0 °, 90 °, 18O ° and 270 °. As shown in FIG. 2, when the relative bearing position of the sound source changes (due to yaw movement of the pursuing ship) from position 1 through position to position 3, the direction of the time delay difference between the signals that from the front and rear arrays to be received. At the position, the distance d, between the source and the forward assembly 5 is less than the distance d, 'between the source and the aft assembly 9. When the target is directly on the ship's beam, the two distances are d ₂ and dg ^{1 are of} course equal to each other. At position 3, the distance d- to the front array 5 is greater than the distance d 'to the rear array 5. As a result, the delay of the shift register 63 must be introduced into the signals from the front array when the target bearing is in the first quadrant (between 0 ° and 90 ⁰⁾ and it must be inserted from these signals and removed in the signals of the rear assembly when the target bearing runs over in the next quadrant (between 90 and 18O ⁰ °). An analog switchover of the delay shift register 6j5 from one of the sampled quantized signals to the other is also necessary when the target bearing passes through the quadrant boundary at 270 °. It is not necessary that the delay shift register 63 is toggled when the relative bearing quadrant boundaries between 0 ° and 180 ° are passed because the direction of the difference between the propagation path lengths does not change at these times.

Das Verzögerungsschieberegister 63 wird in den richtigen Signalpfad unter der Wirkung des Umschalters 6l eingeschaltet.The delay shift register 63 is in the correct Signal path switched on under the action of switch 6l.

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Der Schalter 61 wird durch ein getrenntes Ausgangssignal von dem Codierer &J gesteuert, wobei dieser Ausgang jedesmal dann auftritt, wenn die Welle 70 die Relativpeilung von 90° oder 270° durchläuft. Bei einer Betriebsstellung des Umschalters 61 werden die Ausgangssignale von dem Abtasttor 15 direkt dem Umschalter 62 zugeführt, während die Ausgangssignale von dem Abtasttor 24 dem Umschalter 62 über das Verzö'gerungsschieberegister 6j zugeführt werden. Beider anderen Betriebsstellung des Schalters 6l sind die Verbindungen zwischen den Abtasttoren 15 und 24 und dem Eingang des Umschalters 62 um-· gekehrt.Switch 61 is controlled by a separate output from encoder & J , this output occurring each time shaft 70 traverses the 90 ° or 270 ° relative bearing. When the changeover switch 61 is in an operating position, the output signals from the scanning gate 15 are fed directly to the changeover switch 62, while the output signals from the scanning gate 24 are fed to the changeover switch 62 via the delay shift register 6j. In the other operating position of the switch 61, the connections between the scanning gates 15 and 24 and the input of the changeover switch 62 are reversed.

Es tritt jedoch noch eine weitere durch Gierbewegungen verstärkte Wirkung jedesmal dann auf, wenn die Relativpeilung des Ziels die Quadrantengrenzen bei 0° und I8o° durchläuft. In diesen Fällen kehrt sich die Richtung der Differenz zwischen den Empfangszeiten der Signale an den Anordnungen 5 und 9 nicht um, doch kehrt sich die Richtung um, in der sich die dargestellten Korrelogramme bei einer vorgegebenen Drehung des Handrades 69 bewegen. Eine Bedienungsperson könnte beispielsweise feststellen, daß eine Drehung des Handrades 69 im Uhrzeigersinn erforderlich ist, um eine Korrelogrammbewegung nach links vom Darstellungsmittelpunkt zu korrigieren, wenn die Relativpeilung des Ziels beispielsweise 550° beträgt. Die Bedienungsperson würde entsprechend feststellen, daß eine im Gegenuhrzeigersinn erfolgende (entgegengesetzte) Drehung des Handrades 69 erforderlich ist, um die gleiche scheinbare Einstellung des dargestellten Korrelogramms durchzuführen, wenn die Relativpeilung des Ziels beispielsweise 10°-beträgt. Daher würde die Korrelogrammanzeige ader -darstellung.In entgegengesetzten Richtungen auf eine vorgegebene Drehung des Handrades 69 bei Zielpeilwinkeln auf entgegengesetzten Seiten der Nullinle der Relativpellung ansprechen. Die gleiche Wirkung würde für Zlel-Peilpositionen auf entgegengesetzten Seiten der l80°-Linie der Relätivpellung festgestellt. DieThere is, however, another one, aggravated by yaw movements Effect every time the relative bearing of the target crosses the quadrant boundaries at 0 ° and 180 °. In these cases, the direction of the difference between the reception times of the signals at the arrangements 5 is reversed and 9 do not reverse, but the direction in which the correlograms shown are reversed is reversed for a given rotation of the handwheel 69. For example, an operator could determine that a rotation of the handwheel 69 clockwise is required to make a correlogram movement to correct to the left of the center of the display, if the relative bearing of the target is, for example, 550 °. The operator would accordingly determine that a Counterclockwise (opposite) rotation of handwheel 69 is required to make the same apparent To adjust the displayed correlogram, if the relative bearing of the target is, for example, 10 °. Therefore, the correlogram display would appear in opposite directions Directions for a given rotation of handwheel 69 at target bearing angles on opposite sides address the zero line of the relative peeling. Same effect would for Zlel bearing positions on opposite Sides of the 180 ° line of the relative peeling noted. the

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Verwirrung der Bedienungsperson infolge der scheinbaren Richtungsumkehr des Ansprechens des Korrelogramms auf eine Drehung des Handrades würde in schwerwiegender Weise dann vergrößert, wenn sich die Relativpeilung des Ziels auf Grund der Gierbewegung des eigenen Schiffes sehr schnell von einer Seite der 0°- oder l80°-LInie der Relativpeilung zur anderen bewegen würde.Operator confusion due to the apparent reversal of direction in the response of the correlogram to a Rotation of the handwheel would be seriously increased if the relative bearing of the target was due to the yaw movement of your own ship very quickly from one side of the 0 ° or 180 ° line of the relative bearing to the other would move.

Die vorstehend beschriebenen unerwünschten Wirkungen werden bei dem beschriebenen Ausführungsbeispiel vollständig dadurch vermieden, daß der Umschalter 62 vorgesehen wird, der auf die Position der Welle 70 und damit auf den Eingang 78 vom Schiffskompaß (der die Gierbewegung des eigenen Schiffes darstellt) anspricht. Der Schalter 62 empfängt ein Ausgangssignal von dem Wellenwinkelcodierer 67 ähnlich dem,das dem Umschalter 61 zugeführt wird, jedoch mit der Ausnahme, daß das erstere Ausgangssignal jedesmal dann auftritt, wenn die Winkeleinstellung der Welle 70 entweder die 0°- oder die I80°-Posltion der Relativpeilung durchläuft. Die Wirkung jeder Betätigung des Umschalters 62 besteht In einem Vertauschen der Zuführung der abgetasteten quantlslerten Signale an die jeweiligen Register 20 und 25 des Signalkorrelators, so daß die Richtung der Signalkorrelation umgekehrt wird. Das Ergebnis besteht darin, daß für eine vorgegebene Bewegungsrichtung der Spitze des dargestellten Korrelogramms gegenüber der mittleren Anzeigeposition die Bedienungsperson Immer das Handrad 69 In der gleichen bekannten Richtung zu Korrekturzwecken drehen kann, und zwar unabhängig von dem Quadranten, in dem das Ziel liegt. Daher wird eine Verwirrung der Bedienungsperson vermieden und die Peilung des Ziels kann mit unbehinderter Leichtigkeit verfolgt und bestimmt werden.The above-described undesirable effects are completely eliminated in the described embodiment avoided that the switch 62 is provided, which on the position of the shaft 70 and thus on the input 78 of the ship's compass (which represents the yaw movement of your own ship) appeals to. The switch 62 receives an output signal from the shaft angle encoder 67 similar to that of the changeover switch 61 is applied, with the exception that the former output occurs every time the angle adjustment of the shaft 70 either the 0 ° or the 180 ° position the relative bearing runs through. The effect of each actuation of the toggle switch 62 is to interchange the feed of the sampled quantized signals to the respective Register 20 and 25 of the signal correlator so that the direction of the signal correlation is reversed. The result is there in that, for a given direction of movement, the tip of the correlogram shown is relative to the middle Operator display position Always the handwheel 69 Can rotate in the same known direction for correction purposes, regardless of the quadrant in which the goal lies. Therefore, operator confusion is avoided and the bearing of the target can be carried out more easily Ease of being tracked and determined.

Zur Vereinfachung der Erläuterung der bevorzugten Ausführungsform wurde der Signalkorrelator so dargestellt, als ob er lediglich auf die beiden Strahlen 8 und 11 der vorderen und hinterenTo simplify the explanation of the preferred embodiment, the signal correlator has been shown as if it were merely on the two rays 8 and 11 of the anterior and posterior

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Anordnungen 5 und 9. anspricht. Es sei jedoch daran erinnert, daß eine Vielzahl von gerichteten Strahlen von Jeder der Anordnungen 5 und 9 und den jeweiligen StrahlbildungsnetzwerkenArrangements 5 and 9 respond. However, it should be remembered that a plurality of directional beams from each of the assemblies 5 and 9 and the respective beam forming networks

7 und 10 geliefert wird. Es 1st verständlich, daß'die Strahlen7 and 10 is delivered. It is understandable that 'the rays

8 und 11 und alle anderen Strahlen gegenüber der Achse 12 des verfolgenden Schiffes stationär sind. Entsprechend muß ein Ziel, dessen Azimuth sich ändert, durch Umschalten zwischen benachbarten entsprechenden Strahlpaaren entsprechend dem Zielpeilwinkel verfolgt werden. Die Strahlpaarumschaltung kann durch übliche Auswahltechniken erfolgen, wodurch das spezielle zu verwendende Strahlpaar (das durch die gestrichelten Ausgänge von den Netzwerken 7 und 10 dargestellt 1st) entsprechend der Einstellung der Welle 70 ausgewählt wird. Alternativ können einzelne drehbare gerichtete Strahlen anstelle der stationären Anordnung 5 und 9 verwendet werden, wobei die Position jedes dieser drehbaren gerichteten Strahlen in direkter Beziehung zur Winkelstellung der Welle 70 bestimmt wird.8 and 11 and all other beams are stationary with respect to the axis 12 of the pursuing ship. Accordingly must a target whose azimuth changes by switching between adjacent corresponding beam pairs are tracked according to the target bearing angle. The beam pair switching can be done by standard selection techniques, which determines the particular pair of beams to be used (the one indicated by the dashed Outputs from networks 7 and 10 shown 1st) accordingly the setting of the shaft 70 is selected. Alternatively, single rotatable directional beams can be used instead of the stationary arrangement 5 and 9 are used, wherein the position of each of these rotatable directional beams in direct relationship to the angular position of the shaft 70 is determined will.

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Claims

Patent Attorneys D φ ·.-1 ng, Curt Wallach

Dipi.-Phys. Dr Tino Haibach

2910283 Dipl.-Ing. Rainer Feidkamp

D-8000 Munich 2 · Kaufingerstraße 8 · Telephone {0 89) 24 02 75 Telex 5 29 513 wakai d

Date: March 15, 1979

Our reference: 16 539 - Fk / Ne

Pat ent claims

Sonar target angle tracking system with two signal sensors, which are spatially offset from one another, marked by the fact that the system with the respective signal sensors (5, 7j 9, 10) coupled Devices (14, 23) for quantizing the signals at the outputs of the signal sensors and first and second, has two operating positions having changeover switch (61, 62) that each changeover switch has two inputs, those in one operating position with two outputs are connected while in the other operating position the two inputs are each reversely coupled to the two outputs that each quantized signal is fed to a respective input of the first changeover switch (61), while an output of the first changeover switch (61) is connected to an input of the second changeover switch (62), that having a variable delay Delay devices (63) between the other output of the first changeover switch (63) and the other input of the second switch (62) are switched on that devices (16, 64, 67, 68) for controlling the delay the delay devices having a variable delay and the operating positions of the first and second switch (61, 6.2) are provided that a signal correlator (20, 25, 28 to 34, 36) with the outgoing ends

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second switch (62) connected 1st and an output signal generated which represents the correlation function of the signals at the outputs of the second switch, and that signal integrator devices (35) are provided which receive the output signals.

2. System according to claim 1, characterized in that the signal sensors (5, 9) are spatially offset from one another along a line (12), the directional axis of each sensor (5, 9) being arranged at the same angle (Θ) with respect to this line is that the control devices (16, 64, 68) jointly control the delay of the delay devices (63) having a variable delay and the operating positions of the first (61) and second (62) changeover switches and that the signal correlator (20, 25, 28 to 34, ^ 6) has shift registers (20, 25) which are connected to the outputs of the second switch (62) and generate a large number of output signals, the respective correlation functions of the signals at the outputs of the second switch (62) represent forming points.

3. System according to claim 1 or 2, characterized in that g e k e η η, that the devices having a variable delay have a shift register (63) have a tap at each stage and that the facilities (16, 64, 67, 68) for controlling the delay of the delay devices (63) having a variable delay cause the selection of one of the taps.

4. System according to any one of the preceding claims, characterized ze rejects that a clock pulse source (16) is provided, which is connected to the signal correlator (20, 25, 28 to 34, 36) and signal sampling devices (I5, 24) is coupled to the signal quantizers

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(14, 23) are coupled and each quantized signal sample in dependence on the clock pulses, and that each of the sampled signals at the output of the Signalab tast facilities (15, 24 \ a respective input of the first Umsehalters (6l) is supplied.

5. System according to claim 4, characterized in that that the devices having a variable delay connect to a shift register (6j5) with a tap which is connected to receive the clock pulses each stage, and that the means (16, 64, 67, 68) for controlling the delay of the delay means cause the selection of one of these taps.

6. System according to claim 5, characterized in that the means for controlling the delay a delay selection matrix (64) to the delay devices having a variable delay! selection a tapping of the shift register (23) accordingly the value of a digit represented by digital signals and include a digital signal source (67) which convert the angular movement of a shaft (70) into an equivalent weighted digit represented by the digital signal and that the values of the digits are eosine are related to the angular movement of the shaft.

7. System according to one of the preceding claims, characterized in that devices (38) are provided that are connected to the integrator devices (35) are coupled and overlapping continuous records which generate signals generated by the signal correlator (20, 25, 28 to 34, 36).

8. System according to one of the preceding claims, characterized in that the system rejects in a Pahr-

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vehicle is attached and aui | the yaw motion of the vehicle appealing devices (67, 69, 70, 7I, 78) for generating a control signal to which the control means (16, 64, 67, 68) address.

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