DE3219487C2 - - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Lokalisieren von Gegenständen auf dem Gewässerboden, insbesondere von Grundminen, mit einem in Bodennähe ortsfest gehaltenen, horizontal und vertikal in einem vorgegebenen Winkelbereich schwenkbaren Schallwandler zum Aussenden von Schallimpulsen und Empfangen von Echoimpulsen.

Während eine Grobortung von Grundminen und anderen Gegenständen von einem Minensuchschiff oder mittels eines Schlepphydrophons vorgenommen werden kann (s. US-PS 40 25 919 und 40 56 802), ist zum Neutralisieren einer solchen Mine eine genaue Lokalisierung erforderlich, damit ein Minenvernichtungs­ gerät exakt auf die Mine gerichtet werden kann. Zu diesem Zweck wird in der Nähe der Mine, vorzugsweise auf einem am Gewässerboden abgestellten Gestell, eine ortsfest gehaltene Sucheinrichtung mit einem horizontal und vertikal schwenkbaren Schallwandler eingesetzt. Wie bei bekannten Sonaranlagen kann der Schallwandler seine Umgebung schrittweise sowohl in Azimutrichtung als auch in vertikaler Richtung abtasten und den empfangenen Echosignalen entsprechende Informationen an eine lokale Auswertungs- und Zieleinrichtung oder über Kabel an ein Minenräumboot geben. Die Verbindung eines solchen Suchgerätes über Kabel mit einem Minenräumboot ist angesichts des Vorhanden­ seins der Minen für das Räumboot gefährlich. Eine Datenübertragung über eine Unterwasserschallstrecke ist wegen der Verratsgefahr und des Einflusses von Störungen unerwünscht. Folglich wird angestrebt, die Daten unmittelbar im Suchgerät auszuwerten und auf Grund des Ergebnisses eine Ladung aus einem zugehörigen Abschußgestell auf die Mine abzufeuern. Wollte man sämtliche vom Schallwandler im Zuge der vertikalen und azimutalen Abtastung aufge­ nommenen Echosignale zunächst speichern und dann auswerten, so würde hier­ für ein in einem solchen Gerät kaum realisierbarer Bedarf von Speicher­ plätzen erforderlich sein.

Aus US-PS 37 81 775 ist ein Stereo-Sonarsystem zur karthographischen Erfassung des Gewässerbodens bekannt, bei dem auf dem Gewässerboden ein Gestell mit einer vertikalen Schwenkachse abgestellt wird. Auf dieser Achse sind zwei elektroakustische Wandler im Abstand voneinander angeordnet und erzeugen jeweils einen fächerförmigen Strahl. Mit diesen beiden Strahlenfächern wird die Umgebung des Gestells abgetastet und aus den Empfangssignalen der beiden Wandler, wie bei einer stereooptischen Aufnahme, ein Bild der Wandlerumgebung erzeugt. Die beiden Wandler werden auf der gemeinsamen Schwenkachse schrittweise gemeinsam um diese Achse gedreht, um das Umfeld der Abtastvorrichtung in Azimutrichtung schrittweise abzutasten.

Aufgabe der Erfindung ist es folglich, ein Abtast- und Auswerteverfahren zu finden, bei dem die zu speichernden und zu verarbeitenden Datenmengen stark reduziert sind, wodurch einerseits der Speicherbedarf herabgesetzt und andererseits die Verarbeitungsgeschwindigkeit beträchtlich erhöht werden kann. Darüber hinaus soll das Verfahren soweit wie möglich mit herkömmlichen bewährten mechanischen, elektrischen und elektronischen Bauteilen und Komponenten realisierbar sein.

Die Lösung dieser Aufgabe gelingt durch das in Anspruch 1 gekennzeichnete Verfahren. Eine weitere Lösung ist Gegenstand des Anspruches 2. Weitere bevorzugte Ausgestaltungen des Verfahrens sowie zu dessen Durchführung geeignete Einrichtungen und Schaltungsanordnungen sind Gegenstand der Unteransprüche.

Die Erfindung wird nachfolgend an Hand eines in den Zeichnungen schematisch dargestellten Ausführungsbeispiels erläutert. Dabei zeigt

Fig. 1 die räumliche Zuordnung von Suchgerät (Schallwandler) und Mine auf dem Gewässerboden;

Fig. 2 den Verlauf der Echosignalhüllkurve bezogen auf eine horizontale Winkelstellung von z. B. 152° und eine vertikale Winkelstellung von z. B. 12° des Schallwandlers;

Fig. 3 die Darstellung der durch Vergleich mit einem Schwellwert digitalisierten Echosignale in einer bestimmten Horizontal-Stellung zu­ geordneten Matrix, geordnet nach Vertikalwinkel und Entfernung, sowie die sich anschließende Auswertung und Speicherung dieser aus den Echosignalen sowie den Winkelstellungen des Schallwandlers gewonnenen Signale;

Fig. 4 die Darstellung der Signale auf einem Bildschirm oder einer sonstigen Anzeigevorrichtung;

Fig. 5 ein Blockschaltbild des Ortungsgerätes mit Wandler, Signalver­ arbeitung, Speicherung und Auswertung;

Fig. 6 eine Zusatzschaltung zur Ermittlung der horizontalen Ziel­ begrenzungen eines oder mehrerer Objekte.

In Fig. 1 trägt ein auf dem Meeresboden 1 abgesetztes Gestell 2 einen in horizontaler sowie in vertikaler Richtung schwenkbaren Schallwandler 3 sowie ein Gehäuse 4 mit dazugehöriger Stromversorgungs- und Auswerteeinrichtung.

Auch die Abschußvorrichtung für die auf die Mine 5 zu richtende Vernichtungs­ ladung kann vom Gestell 2 getragen werden. Betrachtet man zunächst nur die Bodenechos so ist ersichtlich, daß diese mit wachsendem Vertikalwinkel W _V aus immer größer werdender Entfernung E kommen. Befindet sich jedoch im Strahlbereich des Wandlers 3 ein Objekt 5, so ergibt sich in der Entfernung dieses Objekts eine Häufung von Echosignalen, während neben und hinter dem Objekt das Bodenecho mit wachsendem Vertikalwinkel in zunehmender Entfernung auftritt. Diese Häufung von Echos aus einer bestimmten Entfernung ist beim Verfahren gemäß der Erfindung das wesenliche Kriterium für die Erfassung des zu lokalisierenden Objekts.

Fig. 2 zeigt, daß die aus dem Entfernungsbereich des zu lokalisierenden Objekts empfangenen Echosignale oberhalb einer Amplitutenschwelle S 1 liegen, die zwecks Unterdrückung von Hintergrundsignalen mit Hilfe einer Vergleichs­ schaltung gesetzt wird. Nur Echosignale oberhalb dieser Schwelle S 1 werden überhaupt ausgewertet. Nach dem Absetzen des Gestells 2 auf dem Meeresboden wird zur Ermittlung des Schwellwertes S 1 unter einem geeignet hohen Vertikal­ winkel eine Horizontalabtastung in Winkelschritten von beispielsweise 2° durchgeführt. Mittels einer an sich bekannten Zeitbegrenzungsschaltung wird gewährleistet, daß Echos nur aus einem bestimmten Entfernungsbereich ausge­ wertet werden. Der Vertikalwinkel ist so gewählt, daß der Wandler in diesem Entfernungsbereich nur Echos aus dem umgebenden Wasser empfängt. Aus jeder Lotung wird der maximale Echoamplitudenwert ermittelt und laufend summiert. Der Mittelwert aller Echomaxima, die bei diesem hohen Vertikalwinkel dem Raumnachhall zuzuordnen sind, dient als Schwellengrundwert. Ein vorgegebenes Vielfaches dieses Schwellengrundwertes bildet den Schwellwert S 1.

Anschließend wird bei einem beliebigen festen Horizontalwinkel eine Vertikal­ abtastung, beginnend mit dem kleinsten oder größten Vertikalwinkel durchge­ führt. Fig. 3 zeigt in Form einer Matrix die sich ergebenen Signale, wenn für den Horizontalwinkel W _H = 152° eine Vertikalabtastung, beginnend mit einem kleinsten Vertikalwinkel W _V von 6° durchgeführt wird, die bis zu einem maximalen Vertikalwinkel von 24° läuft. Bei jedem Vertikalwinkel wird in Abhängigkeit von der Entfernung, d. h. von der Echolaufzeit, festgestellt, ob die in den einzelnen Entfernungsschritten empfangenen Echoamplituden den Schwellwert S 1 überschreiten oder nicht. Liegt eine Überschreitung vor, so erhält das Empfangs­ signal den Binärwert "1"; andernfalls den Wert "0". Fig. 3 zeigt, daß bei einem Vertikalwinkel von 24° in keinem Entfernungsschritt das Empfangs­ echo den Schwellwert überschreitet. Bei einem Winkel von 22° hingegen liegen bereits zwei Schwellwertüberschreitungen im Bereich der beiden letzten Entfernungsschritte des vorgegebenen Entfernungsfensters von beispiels­ weise 5 m vor. Die die einzelnen digitalisierten Empfangssignale darstellende, nach Vertikalwinkel und Entfernungsschritten geordnete Matrix, ist in Fig. 3 als erster Zwischenspeicher bezeichnet. Für jeden der einzelnen Entfernungs­ schritte wird die Anzahl N der Schwellwertüberschreitungen summiert und in den zweiten Zwischenspeicher ZS eingetragen. Gleichfalls nimmt dieser in einer zweiten Zeile Vertikalwinkelwerte W _V auf, und zwar diejenigen bei denen beim Abtasten von unten nach oben letztmalig eine Schwellwertüberschreitung aufge­ treten ist. So zeigt im Ausführungsbeispiel der zweite Zwischenspeicher, daß in der ersten Entfernungszelle nur eine Schwellwertüberschreitung vorkommt und zwar beim Vertikalwinkel von 6°. Im zweiten Entfernungsschritt liegen 5 Schwell­ wertüberschreitungen N vor, wobei die letzte bei einem Vertikalwinkel von 18° auftritt. Die Winkeldaten werden von einem mit der Vertikalschwenkein­ richtung des Wandlers gekuppelten Winkelkodierer geliefert. In der geräte­ technischen Realisierung kann der erste Zwischenspeicher entfallen. Stattdessen enthält der zweite Zwischenspeicher ZS für jeden Entfernungsschritt einen Zähler Z der die Anzahl der Schwellwertüberschreitungen N zählt. Außerdem weist er für jeden Entfernungsschritt einen Speicher S oder ebenfalls einen in Vertikalschritten unterteilten Zähler auf, der die letzte Schwellwertüber­ schreitung im Zuge der vertikalen Aufwärtsbewegung registriert.

Nach Beendigung der Vertikalabtastung einer Horizontal-Winkelposition wird aus dem (2.) Zwischenspeicher ZS die, über alle Entfernungsschritte gesehen, größte Anzal Nm von Schwellwertüberschreitungen zusammen mit dem in der betreffenden Entferungszelle registrierten maximalen Vertikalwinkel W _Vm und der Entfernung bzw. der Nummer des Entfernungsschritts in einem dem abgetasteten Horizontalwinkel zugeordneten Speicherbereich des Hauptspeichers abgelegt. Im vorliegenden Fall gemäß Fig. 3 ist die höchste Anzahl Nm von Schwellwertüberschreitungen im Entfernungsschritt 3 aufgetreten, wo der Schwellwert 7mal überschritten wird, und zwar letztmals bei einem Vertikal­ winkel von 20°. Diese Werte sind in den Hauptspeicher eingetragen. Anschließend werden die Zwischenspeicher gelöscht und der Wandlerauf den nächsten Horizontal­ winkel von beispielsweise 154° weitergeschwenkt. Nacheinander werden auf diese Weise sämtliche Horizontalwinkelpositionen abgetastet und die maximale Schwell­ wertüberschreitungszahl Nm, der Vertikalwinkel W _Vm der letzten Schwellwert­ überschreitung sowie die Nummer des Entfernungsschritts in entsprechende Bereiche des Hauptspeichers eingegeben.

Der Speicherinhalt des Hauptspeichers kann auf einem Sichtgerät dargestellt und ausgewertet werden. Dort wo die meisten Schwellwertübertretungen ver­ zeichnet sind und wo darüber hinaus noch die größten Werte W _Vm auftreten, liegt mit größter Wahrscheinlichkeit die Mine. Sie läßt sich auf diesem Wege sowohl hinsichtlich ihrer horizontalen und vertikalen Lage als auch in Bezug auf ihre Entfernung ermitteln. Noch deutlicher wird die Darstellung, wenn man aus der maximalen Schwellenüberschreitungszahl Nm und dem Winkel W _Vm ein Produkt P = Nm · W _Vm bildet und dieses in Abhängigkeit vom Horizontalwinkel aufträgt. Die im Hauptspeicher abgelegten Daten können auch zur automatischen Ermittlung des Mittelpunkts der Mine mit Hilfe eines Rechners verwendet werden. Fig. 4 zeigt eine graphische Darstellung des Hauptspeicherinhalts, nämlich der Werte Nm, W _Vm und P in Abhängigkeit vom Horizontalwinkel W _H. Eine Schaltungsanordnung zur Durchführung des bislang beschriebenen Verfahrens wird nachfolgend an Hand von Fig. 5 erläutert.

Von einer zentralen Steuerung ST wird der Antrieb WA für den Wandler W in vertikaler und horizontaler Richtung gesteuert. Über Winkelkodierer WK wird die jeweilige Winkelposition W _H bzw. W _V an die zentrale Steuerung ST zurückgemeldet. Der Wandler sendet in jeder Vertikal- und Horizontal­ position einen Schallimpuls aus, dessen Frequenz, Amplitude und Kurvenform sich nach den Ausbreitungsverhältnissen und dem Entfernungsmeßbereich richten. Die vom Wandler W aufgenommenen Echosignale gelangen zu einer Signalaufbereitungsschaltung SA die neben einer Verstärkung gegebenenfalls auch eine Frequenzumsetzung, Filterung, A/D-Umsetzung und Hüllkurvener­ mittlung des Echosignals aufweisen kann. Im Vergleicher V 1 werden die Echo­ signale in Abhängigkeit von der Laufzeit bzw. Entfernung jeweils mit dem Schwellwert S 1 verglichen, der zuvor in der beschriebenen Weise ermittelt wurde und von einem Schwellwertgenerator GS 1 zur Verfügung gestellt wird (Vergleiche Fig. 2). Liegt eine Schwellwertüberschreitung vor, so wird im Zwischenspeicher ZS der dem entsprechenden Entfernungsschritt zugeordnete Zähler aus der Zählerkette Z 1 bis Zi um einen Schritt fortgeschaltet. Die Adressensteuerung ASZ wählt den entsprechenden Zähler an. Weiterhin sind im Zwischenspeicher ZS eine der Anzahl i der Entfernungsschritte entsprechende Anzahl von Speichereinheit S 1 bis Si vorgesehen, in denen der vertikale Winkel W _V der letzten Schwellwertüberschreitung registriert wird. Hierzu steht die den Speicherzellen S 1 bis Si zugeordnete Adressensteuerung ASS mit dem Winkel­ kodierer WK in Verbindung. Sobald die erste vorgegebene Vertikalrichtung abgetastet ist, läßt die Zählerzeile Z 1 bis Zi erkennen ob eine Schwellwert­ überschreitung vorgekommen ist, und die Speicherzeile S 1 bis Si zeigt im Falle einer Schwellwertüberschreitung den gerade eingestellten Vertikalwinkel an. Anschließend wird auf den nächst höheren Vertikalwinkel umgeschaltet, der Wandler zur Aussendung eines Impulses angeregt, und der zurückkommende Echoimpuls in der beschriebenen Weise verarbeitet. Liegt auch hier eine Schwellwertüberschreitung vor, so schaltet sie den dem entsprechenden Entfernungs­ schritt zugeordneten Zähler Z um einen Schritt weiter. Zugleich wird der diesem Entfernungsschritt zugeordnete Speicher S auf den jetzt eingeschalteten Vertikal­ winkelwert gesetzt. Auf diese Weise wird in einem bestimmten Horizontalwinkel nacheinander ein Vertikalwinkel nach dem anderen abgetastet und es werden die Zähler Z 1 bis Zi sowie die Speicher S 1 bis Si entsprechend geschaltet bzw. auf den Winkelwert gesetzt bei dem letztmalig eine Schwellwertüberschreitung aufge­ treten ist. Nach Abtastung sämtlicher Vertikalwinkel werden die Zählerstände Z 1 bis Zi einem zweiten Vergleicher V 2 zugeleitet, der den höchsten Zähler­ stand und die zugehörige Adresse, das heißt den zugehörigen Entfernungsschritt aussucht. Gesteuert durch die Zentralsteuerung ST wird dieser Wert N _m für die betreffende Horizontalposition in den Hauptspeicher HS übertragen, und zwar zusammen mit dem zugehörigen Entfernungsschritt E und dem maximalen Vertikalwinkel W _Vm bei dem die letzte Schwellwertüberschreitung eingetreten ist. Ferner gelangt das Ausgangssignal des Vergleichers V 2 an den einen Eingang eines ersten Multiplizierers MZ 1, dessen zweitem Eingang der der gefundenen maximalen Schwellwertüberschreitungszahl N _m zugehörige Vertikal­ winkel W _Vm zugeleitet wird. Diese beiden Größen werden im Multiplizierer MZ 1 zum Wert P multipliziert, der ebenfalls im Hauptspeicher in der der gerade abgetasteten Horizontalposition zugeordneten Kolonne abgelegt wird.

Anschließend wird wie oben erwähnt die nächste Horizontalposition wiederum von unten nach oben abgetastet und die entsprechenden Werte in die nächste Kolone H 2 des Hauptspeichers eingeschrieben. Der Zwischenspeicher ZS wird jeweils gelöscht, sobald die Abtastung einer Horizontalwinkelposition beendet ist. Der Inhalt des Hauptspeichers kann entweder in Form einer Tabelle oder in Kurvenform gemäß Fig. 4 dargestellt werden. Er ermöglicht einem Beobachter Aussagen über vertikale und horizontale Lage und Erstreckung des gesuchten Objekts. Dabei zeigt die Überhöhung der P-Kurve die Lage des Objekts besonders deutlich.

Soll der Schwerpunkt der Mine automatisch ermittelt werden, so kann hierzu die in Fig. 5 rechts unten dargestellte Schaltung eingesetzt werden. Ausge­ gangen wird von der Darstellung des Produkts P in Fig. 4. Ein Schwellwert S 2 wird vorgegeben und für die Position der Mine vorausgesetzt, daß P größer ist als S 2.

Bereits während der Abtastung der einzelnen Horizontalschritte wird in einem saldierenden Speicher SUP die Summe aller P-Werte gebildet. Nach Beendigung der Messung wird diese Summe in einem Dividierer DIM durch die Anzahl M der horizontalen Winkelpositionen dividiert. Man erhält dann den Mittelwert . Dieser gelangt in einen Multiplizierer MZ 2 und wird dort mit einem von der Zentralsteuerung ST gelieferten Wert S 2′ zum Schwellwert S 2 = · S 2′ multipliziert. Ein Vergleicher V 3 vergleicht die im Hauptspeicher HS in Abhängigkeit von der horizontalen Winkelposition abgelegten Produktwerte P mit dem zweiten Schwellwert S 2. Nur wenn der Wert P größer als S 2 ist, liefert der Vergleicher V 3 einen Impuls, der den saldierenden Speicher SSH veranlaßt, den anstehenden Horizontalwinkel W _H, der in der jeweiligen Hauptspeicher­ adresse enthalten ist, zu summieren und den Stand des Zählers ZH um einen Schritt zu erhöhen. Parallel hierzu wird aus dem Hauptspeicher der zugehörige Vertikalwinkel W _Vm abgelesen und im Speicher SW 1 summiert.

Nachdem der Hauptspeicher HS bis zur letzten Adresse H _M ausgelesen ist wird der Inhalt des Speichers SSH durch den Stand des Zählers ZH dividiert. Dies liefert den horizontalen Mittelpunkt des Objekts.

In denjenigen Fällen wo P kleiner als S 2 ist, entsteht am zweiten Ausgang des Vergleichers V 3 ein Impuls. Der betreffende Vertikalwinkel wird im Speicher SW 0 summiert und der Stand des zugehörigen Zählers ZW um einen Schritt erhöht.

Zur Ermittlung des ungefähren vertikalen Mittelpunkts des Objekts wird der Inhalt des Speichers SW 0 durch den Zählerstand des Zählers ZW dividiert. Außerdem wird der Inhalt des Speichers SW 1 durch den Zählerstand des Zählers ZH dividiert. Die Ausgangsgrößen der beiden hierzu dienenden Dividierer DW 0 und DW 1 gelangen zu einem Addierer ADD der die mittleren Vertikalwinkel im Bereich des Objekts und die mittleren Vertikalwinkel außerhalb des Objekts addiert. Diese Summe wird im Teiler T durch zwei dividiert und ergibt den vertikalen Mittelpunkt des Objekts.

Durch den Anschluß eines Subtrahierers SUB an die Ausgänge der beiden Dividierer DW 1 und DW 0 erhält man ein der vertikalen Winkelersteckung Δ V des Objekts entsprechendes Signal nach der Gleichung

Der horizontale Anfangswinkel H _A und der horizontale Endwinkel H _E des Objekts kann dadurch bestimmt werden, daß beim Auslesen der P-Werte aus dem Haupt­ speicher HS bei der ersten Überschreitung des Schwellwertes S 2 der dazuge­ hörige Horizontalwinkel als horizontaler Anfangswinkel HA gespeichert wird und der zur ersten darauf folgenden Schwellwertunterschreitung gehörige Horizontalwinkel HE als horizontaler Endwinkel ebenfalls abgespeichert wird. Hierdurch erhält man Angaben über die horizontale Winkelerstreckung des Objekts. Zur Bestimmung dieser Anfangs- und Endwinkel kann die Zusatzschaltung gemäß Fig. 6 dienen. Bei der ersten Überschreitung des Schwellwertes S 2 durch das Produkt P liefert wie oben erwähnt der Vergleicher V 3 einen Impuls auf seiner oberen Leitung, mit dessen Hilfe der zugehörige Horizontalwinkel W _H aus dem Hauptspeicher als horizontaler Anfangswinkel HA in den Speicher SHA eingegeben wird. Nach einer Verzögerungszeit τ wird der Speicher SHA blockiert. Zugleich gelangt ein Impuls an den Freigabeeingang F des Speichers SHE für den horizontalen Endwert. Bei der ersten darauffolgenden Schwellwertunterschreitung liefert der Vergleicher V 3 an seinem unteren Ausgang einen Impuls, der den Speicher SHE auf den vom Hauptspeicher HS übernommenen Wert H _E des horizontalen Endwinkels setzt. Nach einer Ver­ zögerungszeit τ wird über den Blockierungseingang BL auch der Speicher SHE blockiert. Damit stehen die beiden horizontalen Anfangs- und Endwerte zur Auswertung zur Verfügung.

Verfahren und Einrichtung gemäß der Erfindung können nicht nur zum Lokalisieren von Grundminen sondern auch zum Lokalisieren, Vermessen und zur Konturerkennung beliebiger anderer, auf einem Gewässerboden abgestellter oder zum Gewässerboden gesunkener Gegenstände vorteilhaft eingesetzt werden. Dies gilt beispielsweise für Wrackteile, gesunkene Boote und Schiffslasten, Grundbojen oder dergleichen. Bei der Lokalisierung solcher Gegenstände stört im allgemeinen eine Kabelver­ bindung zwischen Sucheinrichtung und Suchschiff bzw. eine aktive Schallüber­ tragungsstrecke nicht. Außerdem wird bei solchen Anwendungen eine selbsttätige Ermittlung der Schwerpunktkoordinaten des Gegenstandes kaum erforderlich sein. Folglich können hier die bei der Abtastung des Umfelds der Sucheinrichtung ermittelten und gegebenenfalls zwischengespeicherten Daten über eine geeignete Datenübertragungsstrecke oder ein Kabel auf ein auf dem Suchschiff befindliches Anzeige- und Auswertegerät übertragen werden, wo die gewonnenen Daten von einer Bedienungsperson beispielsweise anhand einer Bildschirmdarstellung ausgewertet werden. Die erfindungsgemäße Sucheinrichtung kann insbesondere zum Auffinden, Lokalisieren, Vermessen und zur Konturerkennung gesunkener Gegenstände in trüben Gewässern eingesetzt werden, wo eine optische Abtastung des Gewässerbodens, beispielsweise mit Hilfe einer Fernsehkamera, wenig aussichtsreich ist.

Claims (10)

1. Verfahren zum Lokalisieren von Gegenständen auf dem Gewässerboden, insbesondere von Grundminen, mit einem in Bodennähe ortsfest gehaltenen, horizontal und vertikal in einem vorgegebenen Winkelbereich schwenkbaren Schallwandler zum Aussenden von Schallimpulsen und Empfangen von Echo­ impulsen, gekennzeichnet durch folgende Verfahrensschritte:

• a) in einer vorgegebenen Azimutposition des Wandlers wird dieser von einem vorgegebenen, minimalen oder maximalen Vertikalwinkel aus­ gehend in Richtung auf größere bzw. kleinere Vertikalwinkel geschwenkt;
• b) in jeder vertikalen Winkelposition des Wandlers wird in vorgegebenen, durch die Echolaufzeit bestimmten Entfernungsschritten festgestellt, ob das Echosignal einen vorgegebenen Schwellwert (S 1) überschreitet;
• c) in die in Entfernungsschritte unterteilten Speicherzeilen eines ersten Zwischenspeichers werden die den Schwellwert überschreitenden Signale als Binärwerte "1" eingespeichert;
• d) der Vorgang wird für alle vertikalen Winkelschritte wiederholt und die Binärwerte werden in weitere Speicherzeilen des ersten Zwischen­ speichers eingegeben;
• e) für jeden Entfernungsschritt wird die Anzahl N der Schwellwertüber­ schreitungen durch Summierung der Binärsignale ermittelt und der maximale Vertikalwinkel (W _V) festgestellt, bei dem im Zuge der vertikalen Abtastung letztmals bzw. erstmals eine Schwellwertüber­ schreitung festgestellt wurde;
• f) die einer bestimmten Azimutposition zugeordnete Anzahl N der Schwell­ wertüberschreitungen sowie der maximale Vertikalwinkel W _V werden in einem zweiten, ebenfalls in Entfernungsschritte unterteilten Zwischenspeicher eingespeichert;
• g) der erste Zwischenspeicher wird gelöscht;
• h) die maximale Anzahl N _m der in einem bestimmten Entfernungsschritt auftretenden Schwellwertüberschreitungen wird festgestellt und zu­ sammen mit dem zugehörigen maximalen Vertikalwinkel W _Vm sowie einem den betreffenden Entfernungsschritt kennzeichnenden Wert E in einem Hauptspeicher abgelegt, der eine der Anzahl der Azimutschritte ent­ sprechende Anzahl von Speicherbereichen aufweist;
• i) der zweite Zwischenspeicher wird gelöscht;
• j) die Schritte a bis g werden nacheinander für jeden azimutalen Winkel­ schritt wiederholt und die drei Werte gemäß Verfahrensschritt h werden in die Speicherbereiche des Hauptspeichers eingegeben;
• k) die im Hauptspeicher abgelegten Werte werden angezeigt und/oder zur Weiterverarbeitung einer Auswerteeinrichtung zugeleitet.

2. Verfahren zum Lokalisieren von Gegenständen auf dem Gewässerboden, insbesondere von Grundminen, mit einem in Bodennähe ortsfest gehaltenen, horizontal und vertikal in einem vorgegebenen Winkelbereich schwenkbaren Schallwandler zum Aussenden von Schallimpulsen und Empfangen von Echo­ impulsen, gekennzeichnet durch folgende Verfahrensschritte:

• a) in einer vorgegebenen Azimutposition des Wandlers wird dieser von einem vorgegebenen, minimalen oder maximalen Vertikalwinkel ausgehend in Richtung auf größere bzw. kleinere Vertikalwinkel geschwenkt;
• b) in jeder vertikalen Winkelposition des Wandlers wird in vorgegebenen, durch die Echolaufzeit bestimmten Entfernungsschritten festgestellt, ob das Echosignal einen vorgegebenen Schwellwert (S 1) überschreitet;
• l) in den einzelnen Entfernungsschritten zugeordnete Zähler werden die den Schwellwert überschreitenden Echosignale als Binärwerte "1" ein­ gegeben;
• m) in den einzelnen Entfernungsschritten zugeordnete Speicherzellen eines Winkelwertspeichers wird ein Signal entsprechend dem maximalen Vertikalwinkel W _V eingespeichert, bei dem im Zuge der vertikalen Abtastung letztmals bzw. erstmals eine Schwellwertüberschreitung auf­ getreten ist;
• n) der Vorgang wird für alle vertikalen Winkelschritte wiederholt und dabei werden die Zähler durch die Binärwerte fortgeschaltet und beim letzt- bzw. erstmaligen Auftreten einer Schwellwertüberschreitung die dem betreffenden Entfernungsschritt zugeordnete Speicherzelle des Winkelwertspeichers mit dem Winkelwert W _V geladen;
• p) der der maximalen Anzahl N _m von Schwellwertüberschreitungen ent­ sprechende Zählerstand der Zähler wird zusammen mit dem zum gleichen Entfernungsschritt zugehörigen maximalen Vertikalwinkel W _Vm sowie einem den betreffenden Entfernungsschritt E kennzeichnenden Wert in einem Hauptspeicher abgelegt, der eine der Anzahl der Azimutschritte ent­ sprechende Anzahl von Speicherbereichen aufweist;
• g) Zähler und Winkelwertspeicher werden gelöscht;
• h) die Schritte a bis g werden nacheinander für jeden azimutalen Winkel­ schritt wiederholt und die drei Werte gemäß Verfahrensschritt p werden in die Speicherbereiche des Hauptspeichers eingegeben;
• k) die im Hauptspeicher abgelegten Werte werden angezeigt und/oder zur Weiterverarbeitung einer Auswerteeinrichtung zugeleitet.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2 dadurch gekennzeichnet, daß anstelle oder zusätzlich zur Ermittlung und Speicherung der in einem bestimmten Entferungsschritt E auftretenden maximalen Anzahl N _m von Schwellwertüberschreitungen und des zugehörigen maximalen Vertikalwinkels W _Vm gemäß Merkmal h oder p, das Produkt P aus N _m · W _Vm gebildet und im Hauptspeicher abgelegt wird.

4. Verfahren nach Anspruch 3 dadurch gekennzeichnet, daß ein dem Mittelwert der Produktsignale P über den Azimutbereich proportionales Schwellwertsignal in Azimutrichtung schrittweise mit dem jeweiligen Produktsignal verglichen und beim erstmaligen Überschreiten P < ein azimutabhängiges Zielanfangs­ signal H _A und beim erstmaligen nachfolgenden Unterschreiten P < ein Ziel­ endsignal H _E gespeichert wird.

5. Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 2 gekennzeichnet durch:

• r) mit dem Antrieb des Wandlers (W) gekuppelte Winkelkodierer (WK) für die vertikale (W _V) und die azimutale Winkelposition (W _H) der Haupt­ empfangskeule des Wandlers;
• s) einen Schwellwertgeber (GS 1) für ein dem Mindestwert von Nutzechos entsprechendes Schwellwertsignal (S 1);
• t) einen Vergleicher (V 1) der einerseits mit dem Ausgang einer dem Wandler nachgeschalteten Signalaufbereitungsschaltung (SA) und anderer­ seits mit dem Schwellwertgeber (GS 1) in Verbindung steht und bei Schwellwertüberschreitung ein Binärsignal "1" liefert;
• u) einen Zwischenspeicher (ZS) bestehend aus
  • u 1) einer der vorgegebenen Anzahl von Entfernungsschritten ent­ sprechenden Anzahl von Zählern (Z₁ bis Z _i) für die Anzahl der Schwell­ wertüberschreitungen im Zuge einer Vertikalabtastbewegung bei vorgegebener Azimutposition und
  • u 2) eine der vorgegebenen Anzahl von Entfernungsschritten ent­ sprechende Anzahl von Speicherzellen (S₁ bis S _i) für die Vertikal­ winkelwerte (W _V), bei denen in einer vorgegebenen Azimutposition im Zuge einer Vertikalabtastbewegung des Wandlers von kleinen zu großen oder von großen zu kleinen Elevationswinkeln hin letztmals bzw. erstmals eine Schwellwertüberschreitung aufgetreten ist;
• v) einen an die Zähler Z₁ bis Z _i angeschlossenen zweiten Vergleicher (V 2) zum Ermitteln des höchsten Zählerstandes;
• w) einen Hauptspeicher (HS) mit einer der Anzahl der azimutalen Winkel­ schritte (H₁ bis H _N) entsprechenden Anzahl von Speicherbereichen für die Aufnahme
  • w 1) des der maximalen Anzahl von Schwellwertüberschreitungen pro Azimutposition entsprechenden Werts (N _m),
  • w 2) des zu diesem Wert gehörigen Vertikalwinkels W _Vm und
  • w 3) des zugehörigen Entfernungsschrittes E;
• X) eine Auswerteeinrichtung zur Anzeige oder Weiterverarbeitung der im Hauptspeicher (HS) abgelegten Werte.

6. Einrichtung nach Anspruch 5 zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 3 gekennzeichnet durch eine einerseits an den zweiten Vergleicher (V 2) und andererseits an die Speicherzellen (S₁ bis S _i) des Zwischenspeichers (ZS) angeschlossenen Multiplizierer (MZ 1), der die maximale Anzahl N _m der Schwellwertüberschreitungen mit dem zugehörigen Vertikalwinkel (W _Vm) multipliziert und ein Produktsignal (P) an einen weiteren in Azimutalschritte unterteilen Speicherbereich des Haupt­ speichers (HS) liefert.

7. Einrichtung nach Anspruch 6 zur zusätzlichen Ermittlung des Mittelpunktes des Gegenstandes gekennzeichnet durch

• • y 1) einen an den Ausgang des ersten Multiplizierers (MZ 1) ange­ schlossenen Summierer (SUP) für die Produktwerte (P), dem eine Schaltung (DIM) zum Dividieren der Summe der Produktwerte durch die Anzahl der Azimutschritte nachgeschaltet ist;
  • y 2) einen den durch die Division gewonnenen Produktmittelwert () mit einem Faktor (S 2′) multiplizierenden und hieraus einen Produkt­ schwellwer (S 2) ableitenden Multiplizierer (MZ 2);
  • y 3) einen einerseits an den Multiplizierer (MZ 2) und andererseits an die Produktspeicherzellen des Hauptspeichers (HS) angeschlossenen dritten Vergleicher (V 3), der ein erstes Ausgangssignal (V 31) liefert, wenn das einer bestimmten Azimutposition zugeordnete Produkt (P) größer ist als der Produktschwellwert (S 2) und der ein zweites Ausgangssignal (V 30) liefert wenn das Produktsignal P kleiner ist als der Produktschwell­ wert (S 2);
  • y 4) einen vom ersten Ausgangssignal (V 31) aktivierten saldierenden Speicher (SSH) für die den Horizontalwinkeln zugeordneten Nummern der Azimutschritte, in denen der Produktschwellwert (S 2) überschritten wird;
  • y 5) einen vom ersten Ausgangssignal (V 31) forschaltbaren Zähler (ZH) für die Anzahl Azimutschritte bei denen der Produktschwellwert (S 2) überschritten wurde;
  • y 6) eine diesen Speicherwert des saldierenden Speichers (SSH) durch den Zählerstand des Zählers (ZH) dividierende Schaltung (DH) zur Ableitung eines dem azimutalen Mittelpunkt des Objekts entsprechenden Signals ().

8. Einrichtung nach Anspruch 7 gekennzeichnet durch

• • y 7) einen vom ersten Ausgangssignal (V 31) aktivierten zweiten saldierenden Speicher (SW 1) für die Vertikalwinkelwerte (W _Vm);
  • y 8) einne vom zweiten Ausgangssignal (V 30) aktivierten dritten saldierenden Speicher (SW 0) für die vertikalen Winkelwerte (W _Vm);
  • y 9) einen vom zweiten Ausgangssignal (V 30) fortschaltbaren Zähler (ZW);
  • y 10) eine den Speicherwert des dritten saldierenden Speichers (SW 0) durch den Zählstand des zugehörigen Zählers (ZW) dividierende Schaltung (DW 0);
  • y 11) eine den Speicherwert des zweiten saldierenden Speichers (SW 1) durch den Zählstand des Zählers (ZH) dividierende Schaltung (DW 1);
  • y 12) einen die Ausgangssignale der beiden letztgenannten Divisions­ schaltungen (DW 0, DW 1) summierender Addierer (ADD) mit einem nachge­ schalteten halbierenden Teiler (T) zur Ableitung eines dem vertikalen Mittelpunkt des Objekts entsprechenden Signals ().

9. Einrichtung nach Anspruch 8 gekennzeichnet durch einen an die Ausgänge der beiden letztgenannten Divisionsschaltungen (DW 0 und DW 1) angschlossenen Subtrahierer (SUB) zur Ermittlung eines den vertikalen Winkelerstreckungs­ bereich des Objekts kennzeichnenenden Signals Δ V.

10. Einrichtung nach einem der Ansprüche 7-9 zur Ermittlung der azimutalen Erstreckung des Objekts, gekennzeichnet durch

• • z 1) einen durch das erste Ausgangssignal (V 31) des dritten Ver­ gleichers (V 3) aktivierten Speicher (SHA) für die Nummer (H) des Azimut­ schrittes (H _A), bei der vom Produktwert (P) erstmals der zweite Schwell­ wert (S 2) überschritten wird;
  • z 2) eine diesen Speicher nach einer vorgegebenen Zeitspanne ( τ ) blockierende Verzögerungsschaltung (VZ 1), die zugleich einen zweiten Speicher (SHE) freigibt;
  • z 3) den durch das zweite Ausgangssignal (V 30) des dritten Vergleichers (V 3) aktivierten zweiten Speicher (SHE) für die Nummer des Azimutalschritts (H _E), bei der auf die Überschreitung des zweiten Schwellwerts (S 2) dieser Schwellwert erstmals wieder unterschritten wird;
  • z 4) eine diesen zweiten Speicher (SHE) nach einer vorgegebenen Zeit­ spanne ( τ ) blockierende zweite Verzögerungsschaltung (VZ 2) (Fig. 6).