DE3447545A1 - Doppler log for a vehicle, particularly a watercraft - Google Patents
Doppler log for a vehicle, particularly a watercraftInfo
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Abstract
Description
FRIED. KRUPP GESELLSCHAFT MIT BESCHRANKTER HAFTUNG in EssenFRIED. KRUPP GESELLSCHAFT WITH LIMITED LIABILITY in Essen
Dopplerlog für ein Fahrzeug, insbesondere Wasserfahrzeug Doppler log for a vehicle, in particular a watercraft
Die Erfindung betrifft ein Dopplerlog für ein Fahrzeug, insbesondere für ein Wasserfahrzeug, der im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegebenen Gattung.The invention relates to a Doppler log for a vehicle, in particular for a watercraft that is in the Preamble of claim 1 specified genus.
Bei einem bekannten Dopplerlog dieser Art (DE-PS 17 9ö 276) sind die einzelnen Wandler der Sende- und Empfangseinrichtung parallel zur horizontalen Bewegungsrichtung eines Oberflächenschiffes im Schiffsboden eingebaut und in Längsrichtung des Schiffes zu einem Mehrphasensystem zusammengeschaltet, das sendeseitig an einem Mehrphasengenerator und empfangsseitig über eine die einzelnen Wandler mit gegensinniger Phasenverschiebung in zyklischer Wiederholung abtastende Einrichtung an einer Bewertungsschaltung angeschlossen ist, so daß die elektrischen Sendesignale benachbarter Wandler um einen konstanten Phasenwinkel zueinander phasenverschoben sind und die mit gegensinniger Phasenverschiebung an benachbarten Wandlern eintreffenden Empfangssignale zur Bewertungsschaltung gelangen.In a known Doppler log of this type (DE-PS 17 9ö 276), the individual transducers of the transmission and receiving device parallel to the horizontal direction of movement of a surface ship in Built-in ship's bottom and interconnected in the longitudinal direction of the ship to form a multi-phase system, on the transmit side on a polyphase generator and on the receive side via one of the individual transducers with opposite phase shift in cyclic Repetitive scanning device on an evaluation circuit is connected, so that the electrical transmission signals of neighboring transducers are phase-shifted to one another by a constant phase angle and those arriving at neighboring converters with opposite phase shifts Received signals arrive at the evaluation circuit.
Der Vorteil dieses Dopplerlogs liegt in der Schallgeschwindigkeit sunabhängigen Messung der Schiffsgeschwindigkeit .The advantage of this Doppler log lies in the speed of sound independent measurement of the ship's speed .
Bei einem ebenfalls bekannten Dopplerlog (DE-OS 29 01 293), bei welchem die einzelnen Wandler inIn a also known Doppler log (DE-OS 29 01 293), in which the individual transducers in
■* 5 -■ * 5 -
der gleichen Weise phasenverschoben angesteuert werden, sind in zwei rechtwinklig zueinander ausgerichteten Lotebenen insgesamt vier Empfangsrichtungen vorgesehen, von denen jeweils zwei in einer Lotebene liegen* Jeder Empfangsrichtung ist ein Doppleranalysator1 zugeordnet, der die Empfangsfrequenz ermittelt und aus der Differenz von Sende- und Empfangsfrequenz die Dopplerfrequenz bestimmt. Die Schiffsgeschwindigkeit wird wie üblich unmittelbar aus der Differenz der Dopplerfrequenzen aus zwei in einer Ebene liegenden Empfangsrichtungen errechnet. Zusätzlich wird die Summe der Dopplerfrequenzen aus zwei in einer Ebene liegenden Empfangsrichtungen gebildet, die mit dem Reziprokwert des Sinus des von der Längsachse und der Empfangsrichtung eingeschlosseneri Winkels multipliziert ein Maß für die Geschwindigkeitskomponente des Schiffes in seiner Hochachse ist. Diese Geschwindigkeitskomponente tritt bei Roll- und Stampfbewegungen, bei Schlingern oder bei von der Horizontalen abweichender Trimmlage des Schiffes auf und kann bei Kenntnis der Schallgeschwindigkeit berechnet werden.the same manner are driven out of phase, four reception directions are in two orthogonal oriented solders planes provided in total, two of which lie in a vertical plane * Each receiving device is a Doppleranalysator 1 assigned which determines the reception frequency and from the difference between transmit and receive frequency Doppler frequency determined. As usual, the ship's speed is calculated directly from the difference between the Doppler frequencies from two reception directions lying in one plane. In addition, the sum of the Doppler frequencies is formed from two reception directions lying in one plane, which, multiplied by the reciprocal of the sine of the angle enclosed by the longitudinal axis and the reception direction, is a measure of the speed component of the ship in its vertical axis. This speed component occurs with rolling and pitching movements, with rolling or when the trim position of the ship deviates from the horizontal and can be calculated if the speed of sound is known.
Dieses bekannte Dopplerlog erlaubt die Bestimmung der momentanen Geschwindigkeitskomponente in der Hochachse des Schiffes nur bei exakter Kenntnis der tatsächlichen Schallgeschwindigkeit in Wasser am momentanen Or*t des Schiffes1. Deren genaue Bestimmung ist jedoch sehr aufwendig, so daß der bei der Ermittlung der Geschwindigkeitskomponenten des Schiffes in Längs- und Querachse bestehende Vorteil der schailgeschwindigkeitsunabhängigen Messung für die Messung in Hochachse nicht vorhanden ist. Dies ist insbesondere dann Von Nachteil, wenn dasThis known Doppler log allows the determination of the instantaneous speed component in the vertical axis of the ship only with exact knowledge of the actual speed of sound in water at the instantaneous location of the ship 1 . However, their precise determination is very complex, so that the advantage of the ship speed-independent measurement for the measurement in the vertical axis when determining the speed components of the ship in the longitudinal and transverse axes is not available. This is particularly a disadvantage if the
Fahrzeug sich dreidimensional bewegt, wie z. B. ein U-Boot oder ein Flugzeug, und die Geschwindigkeit in Längs- und Querachse und in Hochachse zusätzlich elevationswinkelabhängig wird. Die dann ermittelten Geschwindigkeitskomponenten des Schiffes in Vertikal- und Horizontalrichtung gelten dann nur näherungsweise.Vehicle moves three-dimensionally, e.g. B. a submarine or an airplane, and the speed is also dependent on the elevation angle in the longitudinal and transverse axes and in the vertical axis. Which then The determined speed components of the ship in the vertical and horizontal direction then apply only approximately.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Dopplerlog der eingangs genannten Art anzugeben, bei welchem eine exakte Bestimmung der momentanen Fahrzeuggeschwindigkeit sowohl in Horizontal- als auch in Vertikalrichtung ohne Kenntnis der Schallgeschwindigkeit in dem vom Fahrzeug durchquerten Medium möglich ist.The invention is based on the object of specifying a Doppler log of the type mentioned above, in which an exact determination of the current vehicle speed in both horizontal and also in the vertical direction without knowledge of the speed of sound in the one traversed by the vehicle Medium is possible.
Die Aufgabe wird bei einem Dopplerlog der im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegebenen Art erfindungsgemäß durch die Merkmale in Kennzeichnungsteil des Anspruchs 1 gelöst.In the case of a Doppler log of the type specified in the preamble of claim 1, the object is achieved according to the invention solved by the features in the characterizing part of claim 1.
Die zusätzliche Messung der Dopplerfrequenz aus der üblicherweise parallel zur Hochachse des Fahrzeugs liegenden Empfangsrichtung hat· den Vorteil, daß bei geeigneter Verknüpfung dieser Dopplerfrequenz mit der Dopplersumme aus den Dopplerfrequenzen der beiden anderen Empfangsrichtungen ein von der Schallgeschwindigkeit unabhängiger Geschwindigkeitsterm gewonnen wird, der bei horizontal liegendem Fahrzeug ein direktes Maß für die momentane Geschwindigkeit des Fahrzeugs in Richtung seiner Hochachse und damit für die Vertikalgeschwindigkeit ist.The additional measurement of the Doppler frequency the receiving direction, which is usually parallel to the vertical axis of the vehicle, has the advantage of that with a suitable combination of this Doppler frequency with the Doppler sum from the Doppler frequencies of the other two reception directions a speed term that is independent of the speed of sound is obtained, which is a direct measure of the current speed with the vehicle lying horizontally of the vehicle in the direction of its vertical axis and thus for the vertical speed.
Eine vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung er-An advantageous embodiment of the invention
gibt sich aus Anspruch 3· Durch diese Maßnahmen werden bei nicht horizontal sondern unter einen Elevationswinkel liegendem Fahrzeug die Horizontalkomponente und die Vertikalkomponente der Fahrzeuggeschwindigkeit getrennt und mit relativ hoher Genauigkeit bestimmt*arises from claim 3 · By these measures are not horizontal but under one Elevation angle lying vehicle the horizontal component and the vertical component of the vehicle speed determined separately and with relatively high accuracy *
Weitere vorteilhafte Ausführungsformen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den weiteren Ansprüchen.Further advantageous embodiments and developments of the invention emerge from the further claims.
Die Erfindung ist anhand eines in dar Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels im folgenden näher beschrieben. Es zeigen:The invention is illustrated by means of one in the drawing Embodiment in more detail below described. Show it:
Fig* 1 eine schematische Darstellung einesFig * 1 is a schematic representation of a
Unterseebootes (U-Boot) mit den Sende- und Empfangsrichtungen eines imSubmarine (submarine) with the send and receive directions of an im
U-Boot vorgesehenen Dopplerlogs,Doppler logs provided for the submarine,
Fig. 2 ein Blockschaltbild des Dopplerlogs in Fig. 1,FIG. 2 is a block diagram of the Doppler log in FIG. 1,
Fig* 3 ein Blockschaltbild eines Rechen-Werks des Dopplerlogs in Fig. 2,Fig. 3 is a block diagram of an arithmetic unit of the Doppler log in Fig. 2,
Fig« ^i ein Blockschaltbild eines Doppleranalysators des Dopplerlogs inFIG. 1 is a block diagram of a Doppler analyzer of the Doppler log in
Fig* 2.Fig * 2.
Das in Fig. 1 als Beispiel eines sich horizontal und vertikal bewegenden Wasserfahrzeugs schematisch dargestellte U-Boot 10 weist ein in Fig. 2 im Blockschaltbild zu sehendes Dopplerlog 11 auf, das eineThe one shown schematically in Fig. 1 as an example of a horizontally and vertically moving watercraft U-boat 10 has a Doppler log 11, which can be seen in the block diagram in FIG
-Q--Q-
Sende- und Empfangseinrichtung 12 zum Aussenden gebündelter Wellenenergie in drei selektive Senderichtungen und zum Empfangen von reflektierter Wellenenergie aus drei mit den Senderichtungen ubereinstimmenden selektiven Empfangsrichtungen besitzt. Hierzu weist die Sende- und Empfangseinrichtung 12 eine Unterwasserantenne oder Basis 13 mit einer Vielzahl von in einer Ebene Ik angeordneten Wandlern 15 auf, die hintereinander oder versetzt zueinander in Längsrichtung der Basis 13 mit konstantem Abstand a voneinander aufgereiht sind. Die Basis 13 ist parallel zur Längsachse des Fahrzeugs bzw. U-Bootes 10 in dessen Boden eingebaut.Transmitting and receiving device 12 for transmitting bundled wave energy in three selective transmission directions and for receiving reflected wave energy from three selective reception directions that coincide with the transmission directions. For this purpose, the transmitting and receiving device 12 has an underwater antenna or base 13 with a plurality of transducers 15 arranged in a plane Ik , which are lined up one behind the other or offset from one another in the longitudinal direction of the base 13 at a constant distance a from one another. The base 13 is installed parallel to the longitudinal axis of the vehicle or submarine 10 in the floor thereof.
Die Wandler 15 sind mit einem an sich bekannten Richtungsbildner 17 verbunden, der im Zeitmultiplex die Wandler 15 zum Aussenden von gebündelter Wellenenergie ,und zum Empfangen reflektierter Wellenenergie ansteuert , und zwar so, daß nacheinander in drei Senderichtungen A, 0, V gesendet und jeweils aus damit winkelgleichen Empfangsrichtungen A, 0, V empfangen wird. Die Sende- und Empfangsrichtung V liegt um einen Winkel c6 gegen die Fahrzeuglängsachse l6 geneigt in Vorausrichtung des U-Bootes 10, die Sende- und Empfangsrichtung A um den gleichen Winkel c£ in Achterausrichtung des U-Bootes 10 und die Sende- und Empfangsrichtung 0 rechtwinklig zur Fahrzeuglängsachse l6. Wie aus Fig. 1 ersichtlich, schließt die Längsachse 14 einen Elevationswinkel t mit der Horizontalen ein, und durch Tiefenänderung des U-Bootes 10 oder durch die Trimmlage ist der momentane Geschwindigkeitsvektor ν des U-Bootes 10 gegen die Fahrzeuglängsachse l6 um den Winkel S verdreht .The transducers 15 are equipped with a direction former known per se 17 connected, the time division multiplex the converter 15 for emitting bundled wave energy , and for receiving reflected wave energy controls, in such a way that successively in three transmission directions A, 0, V and sent respectively from receiving directions A, 0, V at the same angle Will be received. The transmission and reception direction V lies at an angle c6 with respect to the longitudinal axis of the vehicle 16 inclined in the advance direction of the submarine 10, the sending and receiving directions A around the same Angle c £ in the aft alignment of the submarine 10 and the sending and receiving direction 0 at right angles to Vehicle longitudinal axis l6. As can be seen from FIG. 1, the longitudinal axis 14 includes an elevation angle t with the horizontal, and by changing the depth of the submarine 10 or the trim position is the instantaneous speed vector ν of the submarine 10 rotated by the angle S with respect to the vehicle's longitudinal axis l6.
Die Sende- und Empfangsrichtungen A, O, V werden in bekannter Weise durch entsprechende Phasenverschiebung φ der von einem Oszillator l8 erzeugten Sendesignale mit der Sendefrequenz fa und der von den einzelnen Wandlern 15 empfangenen Wandlersignale im Richtungsbildner 17 generiert gemäß 61.The transmission and reception directions A, O, V are generated in a known manner by a corresponding phase shift φ of the transmission signals generated by an oscillator 18 with the transmission frequency f a and the converter signals received by the individual converters 15 in the direction generator 17 according to FIG. 61.
n«C ι λ \ n «C ι λ \
COSOd. = — , (1)COSOd. = -, (1)
wobei c die Schallgeschwindigkeit im Wasser, f die Sende- bzw. Empfangsfrequenz und η =ψ/2% die auf die Setidöperiüde normierte Phasenverschiebung der Sende- bzw. Empfangssignale benachbarter Wandler 15 isti Da üblicherweise der Wandlerabstand a etwa λ,/2 gewählt wird, ergibt sich bei einer Phasenverschiebung von tp = 90 eine Sende- und Empfangsrichtung A, V von oC = 45 und bei gleichphasiger Ansteuerung der Wandler die Sende- und Empfangsrichtung 0 mit 06 = 90 Die Ansteuerung der einzelnen Wandler 15 für die einzelnen Senderichtungen erfolgt zeitlich nacheinander, wobei zwischenzeitlich immer auf Empfang aus der jeweiligen mit der Senderichtung übereinstimmenden Empfangsrichtung umgeschaltet wird. Im Empfangsfall worden die Wandlersignale einerseits phasengleich und andererseits phasenverschoben aufsummiertt wobei die Phasenverschiebung tp bei einem Winkel von ac - 45°, if = +90° bzw. ep = -90° beträgt. Am Ausgang des Richtuhgsbildners 17 stehen drei Ausgangssignale an, die die Empfangssignale aus den drei Empfangsrichtungen A, 0, V repräsentieren.where c is the speed of sound in water, f is the transmission or reception frequency and η = ψ / 2% is the phase shift of the transmission and reception signals of neighboring transducers 15 standardized to the Setidöperiudei Since the transducer spacing a is usually chosen to be about λ, / 2, A phase shift of tp = 90 results in a send and receive direction A, V of oC = 45 and with in-phase control of the transducers the send and receive direction 0 with 06 = 90 , whereby in the meantime there is always a switchover to reception from the respective reception direction that corresponds to the transmission direction. In the case of reception, the transducer signals are summed up on the one hand in phase and on the other hand out of phase t , the phase shift tp being at an angle of ac - 45 °, if = + 90 ° or ep = -90 °. At the output of Richtuhgsbildners 17 there are three output signals which represent the received signals from the three receiving directions A, 0, V.
Jedem Ausgang des Richtungsbildners 17 und damit jeder Empfangsrichtung ist ein Doppleranalysator I9 bzwi äo bzw] 21 zugeordnet, dem einerseits das je-A Doppler analyzer I9 is provided for each output of the direction generator 17 and thus for each receiving direction or respectively äo or] 21, to which on the one hand each
-ΙΟΙ weilige Empfangssignal und andererseits die Sendefrequenz f„ zugeführt ist. Die in ihrem Aufbau identischen Doppleranalysatoren 19 his 21 sind an sich bekannt und beispielsweise in Fig. k im Blockschaltbild dargestellt. Jeder Doppleranalysator 19 bis 21 weist einen FFT-Prozessor 22, einen Maximumsucher und einen Subtrahierer oder Differenzbildner 2k auf. In dem FFT-Prozessor 22 wird in bekannter Weise das Empfangssignal einer Frequenzanalyse unterzogen. Aus dem gewonnenen Frequenzspektruni wird mittels des Maximumsuchers 23 die Frequenz f„ mit der größten Signalamplitude ermittelt. Die im Differenzbildner 2k gebildete Differenz f„-f ist die Dopplerfrequenz f, mit welcher das aus der jeweiligen Empfangsrichtung erhaltene Empfangssignal behaftet ist, und wird je nach Empfangsrichtung im folgenden mit f. , f und f bezeichnet. Die Dopplerfrequenzen f., f aus den Doppleranalysatoren 19, 21, die also den unter dem Winkel α& geneigten Empfangsrichtungen A und V zugeordnet sind, werden einerseits einem Differenzbildner 25 und andererseits einem Summenbildner 26 zugeführt. Die am Ausgang des Differenzbildners 25 anstehende Dopplerfrequenzdifferenz oder Dopplerdifferenz A t ist in bekannter Weise ein Maß für die Fahrzeuggeschwindigkeit in derjenigen Fahrzeugachse, die mit der Schnittlinie zwischen Wandlerebene Ik einerseits und von der von den drei Empfangsrichtungen A, 0, V aufgespannten Ebene andererseits zusammenfallt und hier durch den Einbau der Basis 13 in oder parallel zur Schiffslängsachse mit dieser übereinstimmt.-ΙΟΙ intermittent received signal and on the other hand the transmission frequency f "is supplied. The Doppler analyzers 19 to 21, which are identical in their structure, are known per se and are shown, for example, in FIG. K in the block diagram. Each Doppler analyzer 19 to 21 has an FFT processor 22, a maximum finder and a subtracter or subtractor 2k . In the FFT processor 22, the received signal is subjected to a frequency analysis in a known manner. From the frequency spectrum obtained, the frequency f 1 with the greatest signal amplitude is determined by means of the maximum finder 23. The difference f n -f formed in the differentiator 2k is the Doppler frequency f with which the received signal obtained from the respective receiving direction is affected, and is referred to below as f., F and f, depending on the receiving direction. The Doppler frequencies f., F from the Doppler analyzers 19, 21, which are thus assigned to the receiving directions A and V inclined at the angle α &sub2; The Doppler frequency difference or Doppler difference A t present at the output of the differentiator 25 is, in a known manner, a measure of the vehicle speed in that vehicle axis which coincides with the line of intersection between the converter plane Ik on the one hand and the plane spanned by the three receiving directions A, 0, V on the other here coincides with the installation of the base 13 in or parallel to the ship's longitudinal axis.
Die Ausgänge von Summenbildner 26 und Doppleranalysator 20, welcher der Empfangsrichtung 0 zugeordnetThe outputs of the summator 26 and the Doppler analyzer 20, which is assigned to the receiving direction 0
ist, sind mit den Eingangen e und e eines Rechenwerks 27 verbunden, das aus der Dopplerfrequenz f der dritten Empfangsrichtung ö und aus der am Ausgang des Summenbildners 26 anstehenden Dopplerfrequenzsumme oder Dopplersumme £ f einen von der Schallgeschwindigkeit im Wasser unabhängigen Geschwindigkeitsterm T gemäß Gl.are with the inputs e and e of an arithmetic unit 27 connected, which is derived from the Doppler frequency f the third receiving direction ö and from the one at the exit of the summator 26 pending Doppler frequency sum or Doppler sum £ f one of the speed of sound independent velocity term T in water according to Eq.
T = -\/(2fQ)2 - (Ef)2 (2)T = - \ / (2f Q ) 2 - (Ef) 2 (2)
berechneti Dieser Term T ist ein Maß für die Geschwindigkeit des Fahrzeugs (U-Böot 10) in Richtung der Normalen kl, die bei Übereinstimmung der wie vorstehend definierten Fahrzeugachse mit der Fahrzeuglängsachse l6 - oder bei deren Parallelität mit der Hoctiachse des U-Bootes 10 zusammenfällt.This term T is a measure of the speed of the vehicle (U-Boot 10) in the direction of the normal kl, which coincides with the vehicle's longitudinal axis l6 if the vehicle axis as defined above corresponds - or if it is parallel to the Hocti axis of the submarine 10 .
Wie aus Fig. 3 ersichtlich, Weist hierzu das Rechenwerk 27 zwei Quadrierer 28, 29 auf, von denen der Quadrierer 28 unmittelbar an den Eingang e und der Quadrierer 29 über einen Multiplizierer 30 an den Eingang ep des Rechenwerks 27 angeschlossen ist, Dem Multiplizierer 30 ist noch ein konstanter Multiplikationsfaktor der Größe 2 zugeführt, so daß die am Eingang e_ des Rechenwerks 28 liegende Dopplerfrequenz f vom Doppleranalysator 20 vor ihrer Quadrierung im Quadrierer 29 verdoppelt wird.As can be seen from Fig. 3, the arithmetic unit 27 has two squarers 28, 29, of which the squarer 28 is connected directly to the input e and the squarer 29 is connected via a multiplier 30 to the input e p of the arithmetic unit 27, the multiplier 30 is also supplied with a constant multiplication factor of size 2, so that the Doppler frequency f lying at the input e_ of the arithmetic unit 28 is doubled by the Doppler analyzer 20 before it is squared in the squarer 29.
Die Ausgange der beiden Quadrierer 28, 29 sind mit einem Differenzbildner oder Subtrahierer 31 verbunden, dessen Ausgang über ein Radizier-Netzwerk mit dem Ausgang a des Rechenwerks 27 verbunden ist.The outputs of the two squarers 28, 29 are connected to a subtractor or subtractor 31, the output of which is connected to output a of arithmetic unit 27 via a square root network.
Zur Messung des Elevationswinkels £ der mit der Fahrzeuglängsachse l6 übereinstimmenden Fahrzeugachse gegenüber der Horizontalen ist ein Hohen-To measure the elevation angle ε of the vehicle axis that coincides with the vehicle longitudinal axis l6 opposite the horizontal is a high
winkelmesser 33 vorgesehen, dessen Ausgang mit einem Sinus-VCosinus-Prozessor Jk verbunden ist. An den Ausgängen des Sinus-/Cosinus-Prozessors 3^5 an welchen jeweils der Sinus bzw. Cosinus des EIevationswinkels £. abnehmbar ist, sind zwei Multiplikationsschaltungen 35, 36 angeschlossen, die jeweils aus zwei Multiplizierern bestehen. Dabei ist der Cosinus-Ausgang des Prozessors 3^ mit der ersten Multiplikationsschaltung 35 und Sinus-Ausgang mit der zweiten Multiplikationsschaltung 36 verbunden. Die Multiplikationssehaltungen 35, 36 sind außerdem jeweils mit dem Rechenwerk 27 und dem Differenzbildner 25 verbunden. In der ersten Multiplikationsschaltung 35 wird der Cosinus des Elevationswinkeis £ einerseits mit der Dopplerdifferenz Δf multipliziert und damit ein Horizontaltertn H der Fahrzeuggeschwindigkeit bestimmt und andererseits mit dem Geschwindxgkeitsterm T multipliziert und damit ein Vertikalterm L der Fahrzeuggesch.vrin.digkeit bestimmt. In der zweiten Multiplikationsschaltung 36 wird der Sinus des Elevationswinkels £ einerseits mit der Dopplerdifferenz Δ f multipliziert und damit ein vertikaler Korrekturterm K bestimmt und andererseits mit dem Geschwindigkeitsterm T multipliziert und damit ein horizontaler Korrektur-Protractor 33 is provided, the output of which is connected to a sine-VCosine processor Jk . At the outputs of the sine / cosine processor 3 ^ 5 at which the sine or cosine of the elevation angle £. is removable, two multiplication circuits 35, 36 are connected, each consisting of two multipliers. The cosine output of the processor 3 ^ is connected to the first multiplication circuit 35 and the sine output is connected to the second multiplication circuit 36. The multiplication circuits 35, 36 are also each connected to the arithmetic unit 27 and the difference calculator 25. In the first multiplication circuit 35, the cosine of the elevation angle ε is multiplied by the Doppler difference Δ f on the one hand, thus determining a horizontal age H of the vehicle speed and, on the other hand, being multiplied by the speed term T and thus a vertical term L of the vehicle speed is determined. In the second multiplication circuit 36, the sine of the elevation angle £ is multiplied on the one hand by the Doppler difference Δ f and thus a vertical correction term K is determined and, on the other hand, it is multiplied by the speed term T and thus a horizontal correction term.
term Ku bestimmt. Von den beiden Multiplizier-H term K u determined. Of the two multiplier H
schaltungen 35, 36 ist jeweils der eine Ausgang mit einem ersten Addierer 37 und der andere Ausgang mit einem zweiten Addierer 38 einer Additionsschaltung *±0 in der Weise verbunden, daß im ersten Addierer 37 der Horizontalterm H und der horizontale Korrekturterm KTT und im zweiten Addierer 38Circuits 35 , 36 each have one output connected to a first adder 37 and the other output to a second adder 38 of an addition circuit * ± 0 in such a way that in the first adder 37 the horizontal term H and the horizontal correction term K TT and in the second Adder 38
der Vertikalterm L und der vertikale Korrekturterm K1 addiert werden, wobei der Vertikalterm L noch invertiert, also mit -1 multipliziert, wird.the vertical term L and the vertical correction term K 1 are added, the vertical term L still being inverted, i.e. multiplied by -1.
- 13 -- 13 -
Die Ausgänge der Additionsschaltung ^O sind getrennt einer Bewertungsschaltung 39 zugeführt, die wiederum aus zwei Multiplizierern besteht und die Ausgangsgrößen der Addierer 37 und 38 getrennt mit einem Maßstabsfaktor m multipliziert. Dieser Maßstabsfaktor m ist eine Systemkoristante und ist gleich dem Quotienten aus einem Viertel des räumlichen Wandlerabstandes a in der Sende- und Empr? fangseinrichtung 12 und der auf eine Sendeperiode normierten Phasenverschiebung η der Empfangssignale benachbarter Wandler gewählt, also gemäß Gl.The outputs of the addition circuit ^ O are separate an evaluation circuit 39, which in turn consists of two multipliers and the outputs of the adders 37 and 38 are multiplied separately by a scale factor m. This Scale factor m is a system constant and is equal to the quotient of a quarter of the spatial transducer distance a in the transmit and empr? catching device 12 and on a transmission period normalized phase shift η of the received signals from neighboring transducers is selected, i.e. according to Eq.
m = τ mit η = -£- . (3)m = τ with η = - £ -. (3)
An den beiden Ausgängen der Bewertungsschaltung werden getrennt die Geschwindigkeitskomponenten der gemessenen Fahrzeuggeschwindigkeit in Horizontal- und Vertikalrichtung ausgegeben, wobei die Horizontalkomponente v,. den Gl.The speed components are separated at the two outputs of the evaluation circuit of the measured vehicle speed in the horizontal and vertical directions, with the Horizontal component v ,. the Eq.
v„ = m .(H - K„) ik) v "= m. (H - K") ik)
rl rlrl rl
mit H =4f cos £ (5)with H = 4f cos £ (5)
und KH = T ■ sine (6)and K H = T ■ sine (6)
und die Vertikalkomponente ν den Gl.and the vertical component ν equals Eq.
vL = m (-L + KL) (7)v L = m (-L + K L ) (7)
mit L=T cos £ (8)with L = T cos £ (8)
und K = ZIf ■ sin £ (9)and K = ZIf ■ sin £ (9)
genügt. Die auf diese Weise bestimmten Geschwindig-enough. The speeds determined in this way
keitskomponenten ν , ν sind schallgeschwindigkeits unabhängig und damit äußerst exeikt. Sie werden üblicherweise einer nicht dargestellten Anzeigevorrichtung zugeführt, welche diese dann getrennt anzeigt. speed components ν, ν are the speed of sound independent and therefore extremely exeict. They are common a display device, not shown, which then displays them separately.
Die Erfindung ist nicht auf das beschriebene Ausführungsbeispiel beschränkt. So ist es nicht zwingend aber vorteilhaft für die Sende- und Empfangseinrichtung eine einzige Basis zum Senden und Empfangen in und aus allen Richtungen zu verwenden. Es ist durchaus möglich, ebenso wie in der DE-OS 29 01 293 beschrieben, getrennte Sende- und Empfangseinrichtungen zu verwenden, und zwar auch noch separat für jede der Sende- bzw. Empfangsrichtungen.The invention is not limited to the exemplary embodiment described limited. So it is not mandatory but advantageous for the transmitting and receiving device use a single base for sending and receiving in and out of all directions. It is quite possible, as described in DE-OS 29 01 293, separate transmitting and receiving devices to be used, also separately for each of the send and receive directions.
Bei Verwendung einer separaten Sendebasis kann bei genügender Sendeleistung auch die Wellenenergie in Form eines Schallimpulses ungerichtet abgestrahlt werden, wobei der Öffnungswinkel der Sendecharakteristik so groß bemessen sein muß, daß er das gesamte Empfangsgebiet überdeckt. Im Empfangsfall können dann alle drei selektiven Empfangsrichtungen nach Art eines Fächers gleichzeitig generiert werden. Allerdings ist bei diesen Varianten eine Einbuße der Meßgenauigkeit in Kauf zu nehmen.When using a separate transmission base, the wave energy can also be used in Form of a sound pulse are emitted in a non-directional manner, with the opening angle of the transmission characteristic must be dimensioned so large that it covers the entire reception area. In the case of reception all three selective reception directions can then be generated simultaneously in the manner of a fan. However, with these variants a loss of measurement accuracy has to be accepted.
Weiter ist die Erfindung nicht auf die Messung der Horizontalgeschwindigkeit des Schiffes oder Fahrzeugs in Vorausrichtung beschränkt. Sie läßt sich auf die übliche Längs- und Querachsenmessung bei dreidimensional bewegten Fahrzeugen ausdehnen. Außerdem können weitere symmetrisch geneigte Sende- und Empfangsrichtungen und mehrere die Elevationswinkel der dadurch jeweils festgelegten Fahrzeug-Furthermore, the invention does not apply to the measurement of the horizontal speed of the ship or vehicle limited in advance. It can be used for the usual longitudinal and transverse axis measurements expand three-dimensionally moving vehicles. In addition, other symmetrically inclined transmission and receiving directions and several of the elevation angles of the vehicle-
achsen messende Höhenwinkelmesser vorgesehen werden, so daß weitere derartige Bestimmungen von Geschwindigkeitskomponenten in Horizontal- und Vertikalrichtung für diese weiteren Fahrzeugachsen durchgeführt werden können, die teilweise, insbesondere in der Vertikalrichtung redundante Ergebnisse liefern .Axis measuring elevation gauges are provided, so that further such determinations of speed components carried out in the horizontal and vertical directions for these other vehicle axles which partially, especially in the vertical direction, provide redundant results .
Außerdem ist es für die Genauigkeit der Geschwindigkeitsmessung vorteilhaft, für die Doppleranalysatoren Schaltungen zu verwenden, wie eine solche in der DE-PS 25 01 ~ Ik beschrieben ist. Eine solche Schaltung liefert für jede Empfangsrichtung die jeweilige Empfangsfrequenz f_, von welcher zur Gewinnung der Dopplerfrequenz f die Sendefrequenz f zu subtrahieren ist.In addition, it is advantageous for the accuracy of the speed measurement to use circuits for the Doppler analyzers, as described in DE-PS 25 01 ~ Ik . Such a circuit supplies the respective reception frequency f_ for each reception direction, from which the transmission frequency f is to be subtracted in order to obtain the Doppler frequency f.
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Claims (1)
GAP Sh/sa
19.12.84KAE 11-84
GAP Sh / sa
12/19/84
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE19843447545 DE3447545A1 (en) | 1984-12-24 | 1984-12-24 | Doppler log for a vehicle, particularly a watercraft |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE19843447545 DE3447545A1 (en) | 1984-12-24 | 1984-12-24 | Doppler log for a vehicle, particularly a watercraft |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| DE3447545A1 true DE3447545A1 (en) | 1986-06-26 |
| DE3447545C2 DE3447545C2 (en) | 1992-05-14 |
Family
ID=6253975
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| DE19843447545 Granted DE3447545A1 (en) | 1984-12-24 | 1984-12-24 | Doppler log for a vehicle, particularly a watercraft |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| DE (1) | DE3447545A1 (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE3514363A1 (en) * | 1985-04-20 | 1986-10-23 | Fried. Krupp Gmbh, 4300 Essen | METHOD FOR DETERMINING THE SPEED OF A WATER VEHICLE |
| CN111294697A (en) * | 2018-12-06 | 2020-06-16 | 南宁富桂精密工业有限公司 | Electronic device and sound adjusting method |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE1798276C (en) * | 1972-11-16 | Fried. Krupp Gmbh, 4300 Essen | Device for determining the speed and / or the path of vehicles by measuring the Doppler effect | |
| DE2501714A1 (en) * | 1975-01-17 | 1976-07-22 | Krupp Gmbh | DIGITAL FREQUENCY TRACKING FOR CONTINUOUS MEASUREMENT OF THE CARRIER FREQUENCY OF PULSES |
| DE2901293A1 (en) * | 1979-01-13 | 1980-07-24 | Krupp Gmbh | DOPPLERLOG |
-
1984
- 1984-12-24 DE DE19843447545 patent/DE3447545A1/en active Granted
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| CN111294697A (en) * | 2018-12-06 | 2020-06-16 | 南宁富桂精密工业有限公司 | Electronic device and sound adjusting method |
| CN111294697B (en) * | 2018-12-06 | 2021-07-13 | 南宁富桂精密工业有限公司 | Electronic device and sound adjusting method |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| DE3447545C2 (en) | 1992-05-14 |
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