DE3544289A1

DE3544289A1 - Method for tracking the linear path of a vehicle

Info

Publication number: DE3544289A1
Application number: DE19853544289
Authority: DE
Inventors: Juergen Dipl Phys D Wichelmann; Dieter Dipl Phys Herrmann; Soenke Dipl Ing Juergens
Original assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Current assignee: STN Systemtechnik Nord GmbH
Priority date: 1985-12-14
Filing date: 1985-12-14
Publication date: 1987-06-25
Also published as: DE3544289C2

Abstract

A method for tracking the linear path of a vehicle moving with almost constant velocity and outputting a sound signal, particularly of an underwater vehicle. To determine the location of the vehicle in time, the instantaneous bearing angle between the vehicle and the measuring base is continuously measured by means of phase measurement by means of a measuring base with vertical directional pattern. In a bearing logic following the measuring base, a measurement signal is determined which is stored. The bearing angle and the distance between the vehicle and the measuring base, and thus the real track of the vehicle is determined by evaluating the stored measurement signal within a predetermined measuring interval by means of a linear regression calculation. <IMAGE>

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1 und auf eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.The invention relates to a method according to the preamble of Claim 1 and an apparatus for performing the method.

Bei der Vermessung der akustischen Abstrahlung (Zielpegelspektrum, Richtcharakteristik) von Fahrzeugen, beispielsweise von Landfahrzeugen, Flugkörpern oder Unterwasserfahrzeugen, stellt sich das Problem, die Bahn des vorbeilaufenden Fahrzeuges zu bestimmen. Es ist bekannt, die akustische Abstrahlung (Spektrum) nur zum Zeitpunkt des Überlaufes des Fahrzeuges über Meßgeräte aufzuzeichnen und auszuwerten. Es wird dann das Maximum eines breitbandig aufgenommenen Pegels des vom Fahrzeug abgegebenen Schallsignals bestimmt, und zwar für einen Peilwinkel von 0°. Auch ist es bekannt zum Auswerten der Spektren, den Abstand zur Bahn des Fahrzeuges aus dem Pegelabfallgesetz zu bestimmen. Dieses Verfahren führt nur bei idealen Bedingungen, d. h. bei isotroper Schallabstrahlung des Fahrzeuges und bei punktförmigen abstrahlenden Fahrzeugen, zu exakten Ergebnissen. Auch ist es bekannt Richtcharakteristiken als Echtzeitergebnisse aufzuzeichnen. Diese Verfahren erfordern nachteiligerweise einen erheblichen meßtechnischen Aufwand. When measuring the acoustic radiation (target level spectrum, Directional characteristic) of vehicles, for example of land vehicles, Missiles or underwater vehicles, the problem arises, the orbit of the to determine passing vehicle. It is known the acoustic Radiation (spectrum) only at the time the vehicle overflows Record and evaluate measuring devices. It then becomes the maximum one broadband recorded level of the sound signal emitted by the vehicle determined, namely for a bearing angle of 0 °. It is also known for Evaluation of the spectra, the distance to the track of the vehicle from the To determine the level drop law. This procedure only leads to ideal ones Conditions, d. H. with isotropic sound radiation from the vehicle and with point-shaped radiating vehicles, for exact results. Is too it is known to record directional characteristics as real-time results. These methods disadvantageously require considerable measurement technology Expenditure.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein einfaches und automatisiertes Verfahren zur Verfolgung der geradlinigen Bahn eines sich mit nahezu konstanter Geschwindigkeit bewegenden Fahrzeuges zu schaffen.The invention is therefore based on the object of a simple and automated Procedure for tracking the straight-line path of yourself to create almost constant speed moving vehicle.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Verfahrensschritte des Anspruchs 1 gelöst.The object is achieved by the characterizing process steps of claim 1 solved.

Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen 2 bis 4 beschrieben.Embodiments of the invention are in subclaims 2 to 4 described.

Eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens bzw. deren Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen 5 bzw. 6 bis 16 beansprucht.A device for performing the method and its further developments are claimed in subclaims 5 and 6 to 16, respectively.

Ein Vorteil der Erfindung liegt darin, daß alle Meßwerte mittels einer mobilen, einfache technische Hilfsmittel aufweisenden Vorrichtung aufgezeichnet und abgespeichert werden, wobei die gespeicherten Meßwerte jederzeit eine zusätzliche Auswertung zulassen.An advantage of the invention is that all measured values by means of a mobile device with simple technical aids are recorded and stored, the stored measured values allow an additional evaluation at any time.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens dargestellt, und zwar zeigen:In the drawing is an embodiment of an inventive Device for performing the method shown, namely:

Fig. 1 eine schematische Darstellung des ermittelten und rekonstruierten Peilwinkels zwischen einer Meßbasis und einem vorbeilaufenden Fahrzeug, Fig. 1 is a schematic representation of the detected and reconstructed bearing angle between a measuring base and a passing vehicle,

Fig. 2 den aufnahmeseitigen Teil der Vorrichtung, Fig. 2 shows the receiving-side part of the apparatus,

Fig. 3 den Auswerteteil der Vorrichtung, Fig. 3 shows the analysis component of the device,

Fig. 4 eine Übersichtsdarstellung für die einzelnen durchgeführten Verfahrensschritte, Fig. 4 is an overview representation for the individual processing steps performed,

Fig. 5 ein Beispiel für eine ermittelte Richtcharakteristik eines Fahrzeuges, Fig. 5 shows an example for a determined directivity characteristic of a vehicle,

Fig. 6 eine auf der Basis einer Phasenmessung arbeitende Peillogik, Fig. 6 is a working on the basis of a phase measurement Peillogik,

Fig. 7 eine auf der Basis einer sich selbst abgleichenden Phasenmessung arbeitenden Peillogik, und die Fig. 7 is a working on the basis of a self-tuning phase measurements Peillogik, and

Fig. 6a bis 6e sowie 7a bis 7e Einzelheiten der Peillogiken nach den Fig. 6 und 7. FIG. 6a to 6e and 7a to 7e details of Peillogiken of FIGS. 6 and 7.

Im oberen Teil der Fig. 1 ist ein Fahrzeug 100, vorzugsweise einUnterwasserfahrzeug ersichtlich, daß auf einer geradlinigen Bahn unter dem Winkel e im Abstand a an einer Meßbasis 2 vorbeiläuft. Das Fahrzeug bewegt sich mit nahezu konstanter Geschwindigkeit und gibt ein von der Meßbasis 2 empfangenes Schallsignal ab. Zur Bestimmung des zeitlichen Aufenthaltsortes des Fahrzeugs 100 wird eine Meßbasis mit vertikaler Richtcharakteristik verwendet, wobei durch die vertikale Richtcharakteristik durch Spiegelstrahlen hervorgerufene systematische Fehler vermieden werden. Die Meßbasis 2 ermittelt den momentanen Peilwinkel ϕ zwischen dem Fahrzeug und der Meßbasis durch eine Phasenmessung kontinuierlich. In einer der Meßbasis 2 nachgeordneten Peillogik 3 (vgl. Fig. 2) wird ein Meßsignal ermittelt, das auf einem Datenträger 4 (vgl. Fig. 2 und Fig. 3) gespeichert wird. Durch Auswertung des gespeicherten Meßsignales, die vorzugsweise im Labor erfolgen kann, werden der momentane Peilwinkel ϕ und der Abstand a zwischen dem Fahrzeug 100 und der Meßbasis 2 und damit die echte Bahn des Fahrzeuges innerhalb eines vorgegebenen Meßintervalls durch eine lineare Regressionsrechnung bestimmt. Die Gleichung die dieses Problem beschreibt ist vom Typ:In the upper part of FIG. 1, a vehicle 100 , preferably an underwater vehicle, can be seen that runs past a measuring base 2 on a straight line at an angle e at a distance a . The vehicle moves at an almost constant speed and emits a sound signal received from the measuring base 2 . A measurement base with a vertical directional characteristic is used to determine the temporal location of the vehicle 100 , systematic errors caused by mirror rays being avoided by the vertical directional characteristic. The measuring base 2 continuously determines the current bearing angle ϕ between the vehicle and the measuring base by a phase measurement. In one of the measuring base 2 downstream Peillogik 3 (see. Fig. 2), a measuring signal is determined, which is stored on a disk 4 (see 3. Fig. 2 and Fig.). By evaluating the stored measurement signal, which can preferably take place in the laboratory, the instantaneous bearing angle ϕ and the distance a between the vehicle 100 and the measurement base 2 and thus the real path of the vehicle are determined within a predetermined measurement interval by a linear regression calculation. The equation that describes this problem is of the type:

Z = Ax + By + C, Z = Ax + By + C ,

wobei die Regression die Konstanten A, B und C liefert. Daraus lassen sich der Abstand a, der Winkel ε und der Überlaufzeitpunkt bestimmen.where the regression gives the constants A , B and C. The distance a , the angle ε and the overflow time can be determined from this.

Im mittleren Teil von Fig. 1 ist eine ermittelte Peilwinkelkurve innerhalb eines vorgegebenen Meßintervalles in Abhängigkeit von der Zeit dargestellt. Die an das Meßintervall anschließenden Bereiche sind in Folge von Rauschvorgängen für eine direkte Ermittlung des Peilwinkels nicht geeignet. Jedoch läßt sich für diese Bereiche der Peilwinkel und damit die Bahn des Fahrzeuges 100 durch lineare Regressionsrechnung rekonstruieren (unterer Teil von Fig. 1). Hierbei ist es möglich, daß für die Festlegung des Zeitintervalls zur Regressionsrechnung das vorgegebene Meßintervall verändert und mehrfach durchlaufen wird. Aufgrund der veränderten Meßintervalle werden rekonstruierte Bahnkurven aufgezeichnet, aus denen die am besten angepaßte, rekonstruierte Bahnkurve ausgewählt wird.In the middle part of FIG. 1, a bearing angle curve is shown within a predetermined measuring interval as a function of time. The areas following the measurement interval are not suitable for direct determination of the bearing angle due to noise processes. However, the bearing angle and thus the path of the vehicle 100 can be reconstructed for these areas by linear regression calculation (lower part of FIG. 1). It is possible that the predetermined measurement interval is changed and repeated several times for the determination of the time interval for regression calculation. Due to the changed measurement intervals, reconstructed trajectory curves are recorded, from which the most adapted, reconstructed trajectory curve is selected.

Bei gleichzeitiger Aufzeichnung von breitbandigem Pegel und Peilwinkel können Richtcharakteristiken für das vermessene Fahrzeug 100 dadurch erstellt werden, daß der momentane Pegelwert mit dem zugehörenden Abstand zwischen Fahrzeug 100 und Meßbasis 2, der aus der Bahnkurve gewonnen wird, normiert wird. Ein Beispiel einer Richtcharakteristik ist aus Fig. 5 ersichtlich.With simultaneous recording of broadband level and bearing angle, directional characteristics for the measured vehicle 100 can be created by normalizing the instantaneous level value with the associated distance between vehicle 100 and measuring base 2 , which is obtained from the trajectory. An example of a directional characteristic can be seen in FIG. 5.

Die oben beschriebenen einzelnen Verfahrensschritte sind aus dem Blockdiagramm gemäß Fig. 4 ersichtlich.The individual method steps described above can be seen from the block diagram according to FIG. 4.

Die aus Fig. 2 ersichtliche Meßbasis 2 besteht aus zwei parallelen, in einem vorgegebenen Abstand zueinander angeordneten Trägern 201 und 202. Jeder Träger enthält eine gleiche Anzahl von zeichnerisch nicht dargestellten Meßwertaufnehmern, vorzugsweise Piezokeramiken, durch deren spezielle Anordnung sich die theoretische Richtcharakteristik ergibt. Der vertikale Öffnungswinkel der Meßbasis 2 kann etwa 30° betragen für die vorliegende Einsatzbedingung. Bei der Anwendung auf ein Unterwasserfahrzeug werden die Spiegelstrahlen von der Wasseroberfläche ausgeblendet. Sie würden ansonsten die Phasenmessung erheblich verfälschen. Hingegen wird ein horizontaler Öffnungswinkel (Meßbereich) der Meßbasis 2 von etwa 90° verwendet. Die zugelassenen Vorbeilaufabstände sind vom Signal-ZU-Rauschverhältnis abhängig. Hingegen hängt der Abstand der beiden Träger 201 und 202 von der verwendeten Peilfrequenz ab, beispielsweise 5 KHz bei einer Basisbreite von 15 cm.The measurement base 2 shown in FIG. 2 consists of two parallel beams 201 and 202 arranged at a predetermined distance from one another. Each carrier contains an equal number of transducers, not shown in the drawing, preferably piezoceramics, the special arrangement of which results in the theoretical directional characteristic. The vertical opening angle of the measuring base 2 can be approximately 30 ° for the present application condition. When used on an underwater vehicle, the mirror rays are blocked out from the water surface. Otherwise you would distort the phase measurement considerably. On the other hand, a horizontal opening angle (measuring range) of the measuring base 2 of approximately 90 ° is used. The permitted walk-by distances depend on the signal-to-noise ratio. In contrast, the distance between the two carriers 201 and 202 depends on the bearing frequency used, for example 5 kHz with a base width of 15 cm.

Die beiden Ausgänge der Meßbasis 2 sind an zwei Eingänge einer Peillogik 3 elektrisch angeschlossen, deren Ausgang an den Aufnahmeeingang einer Bandspeichermaschine 4 angeschlossen ist. In Fig. 3 ist gezeigt, daß zur Auswertung des gespeicherten Meßsignales der Bandspeichermaschine 4 ein Analog/Digitalwandler 5 beispielsweise ein Zweikanal-Speicheroszillograph und eine Auswerteeinheit 6, beispielsweise ein handelsüblicher Rechner, nachgeschaltet sind.The two outputs of the measuring base 2 are electrically connected to two inputs of a bearing logic 3 , the output of which is connected to the recording input of a tape storage machine 4 . In Fig. 3 there is shown that for evaluating the stored measurement signal of the tape storage unit 4, an analog / digital converter 5, for example, a dual channel storage oscilloscope, and an evaluation unit 6, for example, a commercial computer connected downstream.

Um die oben erwähnten Richtcharakteristiken für das vermessene Fahrzeug 100 zu erstellen, weist die Aufnahmevorrichtung gemäß Fig. 2 ein kalibriertes Hydrophon 7 auf, das zur Aufzeichnung des breitbandigen Pegels dient. Das Hydrophon 7 ist an einen zweiten Aufnahmeeingang der Bandspeichermaschine 4 angeschlossen. Es werden somit insgesamt zwei Signale von der Bandspeichermaschine 4 aufgezeichnet, wobei die Auswertung des breitbandigen Pegels die Anordnung von zusätzlichen Filtermitteln 8 zwischen der Bandspeichermaschine 4 und dem Analog/Digitalwandler 5 erforderlich macht, wie in Fig. 3 dargestellt ist.In order to create the above-mentioned directional characteristics for the measured vehicle 100 , the recording device according to FIG. 2 has a calibrated hydrophone 7 , which is used to record the broadband level. The hydrophone 7 is connected to a second recording input of the tape storage machine 4 . A total of two signals are thus recorded by the tape storage machine 4 , the evaluation of the broadband level necessitating the arrangement of additional filter means 8 between the tape storage machine 4 and the analog / digital converter 5 , as shown in FIG. 3.

Die Peillogik gemäß Fig. 6 weist zwei an die beiden Ausgänge der Meßbasis 2 angeschlossene Eingangszweige auf, die jeweils einen Verstärker 11 bzw. 12, einen Filter 13 bzw. 14 sowie einen Begrenzer 15 bzw. 16 enthalten. Die Ausgänge der Begrenzer 15 und 16 sind jeweils mit einem Eingang eines Verknüpfungsgliedes 17 verbunden, an dessen Ausgang ein RMS-Converter 18 und ein Spannungs-Frequenz-Converter 19 mit einem ersten Ausgang I angeschlossen sind. Die Verbindung zwischen den Convertern 18 und 19 ist mit einem Multiplizierer 20 mit einem zweiten Ausgang II verbunden. Der Steuereingang des Multiplizierers 20 wird von einer Einrichtung zur Phasenerkennung 21 gespeist, deren Eingänge mit den Ausgängen der Begrenzer 15 und 16 elektrisch leitend verbunden sind.The bearing logic according to FIG. 6 has two input branches connected to the two outputs of the measuring base 2 , each of which contains an amplifier 11 or 12 , a filter 13 or 14 and a limiter 15 or 16 . The outputs of the limiters 15 and 16 are each connected to an input of a logic element 17 , to the output of which an RMS converter 18 and a voltage-frequency converter 19 with a first output I are connected. The connection between the converters 18 and 19 is connected to a multiplier 20 with a second output II . The control input of the multiplier 20 is fed by a device for phase detection 21 , the inputs of which are electrically conductively connected to the outputs of the limiters 15 and 16 .

Diese Peillogik arbeitet auf der Basis einer Phasenmessung. Dazu werden die beiden Signale, die von einer angepaßten Meßbasis 2 empfangen wurden, verstärkt und dann gefiltert. Die so gewonnenen Signale werden in einem Begrenzer 15, 16 zu Rechtecksignalen geformt, und in einer Pegelanpassung auf TTL-Signale normiert (siehe Fig. 6a, 6b). In dem nachfolgenden Verknüpfungsglied 17 (LOGIK I) werden die Signale XOR-verknüpft. Das hat zur Folge, daß der Ausgang der Logik "logische High" wird, wenn die Eingangssignale 180° phasengedreht anliegen, bzw. "logische Low", wenn die Eingangssignale 0° phasengedreht anliegen (siehe Fig. 6e). Zur weiteren Verarbeitung werden die logisch-verknüpften Signale auf den RMS-Converter 18 gegeben. In dieser Stufe wird aus dem TTL-Signal ein DC-Signal erzeugt und gleichzeitig geglättet. Die Einrichtung zur Phasenerkennung 31 (LOGIK II) erkennt, welches der beiden Eingangssignale in der Phase vor-, bzw. nacheilt (siehe Fig. 6d). Werden nun die Ausgangssignale vom RMS-Converter 18 und von der Logik II auf den Multiplizierer 20 gelegt, so ergibt der Ausgang des Multiplizierers 20 ein Signal, das sowohl eine Funktion des Winkels als auch das Vorzeichen ist (siehe Fig. 6c). Ferner ist das Ausgangssignal proportional dem Peilwinkel.This bearing logic works on the basis of a phase measurement. For this purpose, the two signals received from an adapted measuring base 2 are amplified and then filtered. The signals obtained in this way are shaped into square-wave signals in a limiter 15, 16 and normalized to TTL signals in a level adjustment (see FIGS. 6a, 6b). In the subsequent logic element 17 ( LOGIK I), the signals XOR are linked. As a result, the output of the logic becomes "logic high" when the input signals are 180 ° out of phase, or "logic low" when the input signals are 0 ° out of phase (see FIG. 6e). For further processing, the logically linked signals are sent to the RMS converter 18 . In this stage, a DC signal is generated from the TTL signal and smoothed at the same time. The device for phase detection 31 ( LOGIK II) detects which of the two input signals is leading or lagging in the phase (see FIG. 6d). If the output signals from the RMS converter 18 and from the logic II are now applied to the multiplier 20 , the output of the multiplier 20 gives a signal which is both a function of the angle and the sign (see FIG. 6c). Furthermore, the output signal is proportional to the bearing angle.

Die Peillogik gemäß Fig. 7 weist ebenfalls zwei an die beiden Ausgänge der Meßbasis 2 angeschlossene Eingangszweige auf, die jeweils einen Verstärker 23 bzw. und einen Filter 25 bzw. 26 enthalten. Den Filter 25 des ersten Eingangszweiges sind eine Phasenumkehrstufe 27 und ein Begrenzer 28 nachgeordnet, während dem Filter 26 des zweiten Eingangszweiges ein spannungsgesteuerter Phasenschieber 29 und ein Begrenzer 30 nachgeordnet sind. Die Ausgänge der Begrenzer 28 und 30 sind zum einen an jeweils einen Eingang eines Verknüpfungsgliedes 31.1 und zum anderen an die Eingänge einer Einrichtung zur Phasenerkennung 32 angeschlossen. Das Verknüpfungsglied 31 enthält weiterhin einen RMS-Converter 31.2, einen Spannungs-Frequenz-Converter 31.1 und ist mit seinem Ausgang an einen digitalen Zähler 33 angeschlossen. Der digitale Zähler 33 wird von der Einrichtung zur Phasenerkennung 32 gesteuert und liefert ein digitales Ausgangssignal an einen Digital/Analogwandler 34. Das erhaltene Analogsignal steuert den steuerbaren Phasenschieber 29 und ist am Schaltungsausgang Out abgreifbar. Das digitale Ausgangssignal des Zählers wird ebenfalls auf eine digitale Anzeige 35 gegeben und ermöglicht eine direkte Ablesung des Peilwinkels.The bearing logic according to FIG. 7 also has two input branches connected to the two outputs of the measuring base 2 , each of which contains an amplifier 23 and a filter 25 and 26, respectively. The filter 25 of the first input branch is followed by a phase inversion stage 27 and a limiter 28 , while the filter 26 of the second input branch is followed by a voltage-controlled phase shifter 29 and a limiter 30 . The outputs of the limiters 28 and 30 are connected on the one hand to an input of a logic element 31.1 and on the other hand to the inputs of a device for phase detection 32 . The logic element 31 also contains an RMS converter 31.2 , a voltage-frequency converter 31.1 and its output is connected to a digital counter 33 . The digital counter 33 is controlled by the phase detection device 32 and supplies a digital output signal to a digital / analog converter 34 . The analog signal obtained controls the controllable phase shifter 29 and can be tapped at the circuit output Out . The digital output signal of the counter is also given on a digital display 35 and enables a direct reading of the bearing angle.

Diese Peillogik arbeitet auf der Basis einer sich selbstabgleichenden Phasenmessung. Dazu werden die beiden Signale, die von einer angepaßten Meßbasis 2 empfangen wurden, verstärkt und gefiltert. Das eine Signal wird jetzt auf die Phasenumkehrstufe 27 und das andere Signal auf einen spannungsgesteuerten Phasenschieber 29 gegeben. Danach werden die Signale in dem Begrenzer 28 und 30 in Rechtecksignale umgeformt und durch Pegelanpassung auf TTL-Pegel normiert (siehe Fig. 7a, 7b). In dem nachfolgenden Verknüpfungsglied 31.1 (LOGIK I) werden die beiden Signale XOR-verknüpft. Das hat zur Folge, daß der Ausgang der Logik "logische High" wird, wenn die Eingangssignale 180° phasenverschoben anliegen bzw. "logische Low", wenn die Eingangssignale 0° phasenverschoben anliegen (siehe Fig. 7e). Zur weiteren Verarbeitung werden die logisch-verknüpften Signale auf dem RMS-Converter 31.2 gegeben. In dieser Stufe wird aus den TTL-Signalen ein DC-Signal erzeugt und geglättet. Dieses DC-Signal wird in dem U/f-Converter 31.3 in ein Frequenzsignal umgesetzt. Dieses Signal wird benutzt, um den digitalen Zähler 33 anzusteuern. Das digitale Ausgangssignal des Zählers 33 wird in einem DA-Wandler 34 in ein DC-Signal gewandelt und steuert damit den spannungsgesteuerten Phasenschieber 29. Die Einrichtung zur Phasenerkennung 32 (LOGIK II) erkennt aus den Signalen der Begrenzerstufen 28, 30, welches der beiden Eingangssignale in der Phase vor- bzw. nacheilt. Dieses logische Signal (siehe Fig. 7d) wird dazu benutzt, den Zähler 33 aufwärts oder abwärts zählen zu lassen. Das Signal, welches den Phasenschieber 29 steuert, ist proportional dem Peilwinkel (siehe Fig. 7c).This bearing logic works on the basis of a self-balancing phase measurement. For this purpose, the two signals received from an adapted measuring base 2 are amplified and filtered. One signal is now given to the phase inversion stage 27 and the other signal to a voltage-controlled phase shifter 29 . The signals in the limiter 28 and 30 are then converted into square-wave signals and normalized to TTL levels by level adjustment (see FIGS . 7a, 7b). In the following logic element 31.1 ( LOGIK I), the two signals are XOR- linked. As a result, the output of the logic becomes "logic high" if the input signals are 180 ° out of phase or "logic low" if the input signals are 0 ° out of phase (see FIG. 7e). For further processing, the logically linked signals are given on the RMS converter 31.2 . At this stage, a DC signal is generated and smoothed from the TTL signals. This DC signal is converted into a frequency signal in the U / f converter 31.3 . This signal is used to drive the digital counter 33 . The digital output signal of the counter 33 is converted into a DC signal in a DA converter 34 and thus controls the voltage-controlled phase shifter 29 . The device for phase detection 32 ( LOGIK II) recognizes from the signals of the limiter stages 28, 30 which of the two input signals is leading or lagging in the phase. This logic signal (see Fig. 7d) is used to make the counter 33 count up or down. The signal which controls the phase shifter 29 is proportional to the bearing angle (see Fig. 7c).

Claims

1. A method for tracking the linear path of a vehicle moving at an almost constant speed, emitting a sound signal, in particular an underwater vehicle, characterized by the following method steps:

a) in order to determine the location of the vehicle ( 100 ) in time, the instantaneous bearing angle ( ϕ ) between the vehicle ( 100 ) and the measurement base ( 2 ) is determined continuously by means of a phase measurement using a measurement base ( 2 ) with a vertical directional characteristic,
b) a measurement signal is determined in a bearing logic ( 3 ) arranged downstream of the measurement base ( 2 ),
c) the measurement signal is stored on a data carrier ( 4 ), and
d) by evaluating the stored measurement signal, the bearing angle ( 4 ) and the distance ( a ) between the vehicle ( 100 ) and the measurement base ( 2 ) and thus the real path of the vehicle ( 100 ) are determined within a predetermined measurement interval by a linear regression calculation .

2. The method according to claim 1, characterized in that the path of the vehicle ( 100 ) lying outside the measuring interval is reconstructed by the linear regression calculation.

3. The method according to claim 2, characterized in that for the determination of the time interval for the regression calculation, the predetermined measurement interval changed and run through several times, that due to the changed Intervals of reconstructed trajectory curves are recorded, and that from the recorded trajectories the best adapted reconstructed path curve is selected.

4. The method according to claim 1, 2 or 3, characterized in that with simultaneous recording of broadband level and DF angle directional characteristics for the measured vehicle ( 100 ) are created in that the current level value with the associated distance between the vehicle ( 100 ) and the measurement base ( 2 ) which is obtained from the trajectory is standardized.

5. Apparatus for performing the method according to claim 1, 2 or 3, characterized in that the output of the measuring base ( 2 ) with vertical directional characteristic downstream logic ( 3 ) is connected to the recording input of a tape storage machine ( 4 ), and that for evaluation the stored measurement signal of the tape storage machine ( 4 ) is followed by an analog-digital converter ( 5 ) and an evaluation unit ( 6 ).

6. The device according to claim 5, characterized by a storage oscillograph with computer output for digitizing the filtered measurement signals.

7. The device according to claim 5, characterized by the use of a commercially available computer as an evaluation unit ( 6 ).

8. A device for performing the method according to claim 4, optionally using a device according to one of claims 5 to 7, characterized in that a calibrated hydrophone ( 7 ) is provided for recording the broadband level, the output of which to a second recording input of the tape storage machine ( 4 ) is connected, and that filter means ( 8 ) are arranged between the tape storage machine ( 4 ) and the analog-digital converter ( 5 ).

9. The device according to claim 5, characterized in that the measuring base ( 2 ) with vertical directional characteristic of two parallel, at a predetermined distance from each other supports ( 201, 202 ), and that each carrier ( 201 or 202 ) has an equal number contains transducers whose special arrangement results in the theoretical vertical directional characteristic.

10. The device according to claim 9, characterized by the use of Piezoceramics.

11. The device according to claim 9, characterized in that the vertical opening angle of the measuring base ( 2 ) is approximately 30 °.

12. The apparatus of claim 9 or 11, characterized by a horizontal opening angle (measuring range) of the measuring base ( 2 ) of about 90 °.

13. The apparatus according to claim 5, characterized in that the bearing logic based on a phase measurement ( 3 ) has two input branches connected to the two outputs of the measuring base ( 2 ), each having an amplifier ( 11, 12 ), a filter ( 13 , 14 ) and a limiter ( 15, 16 ) and each connected to an input of a logic element ( 17 ) that the logic element ( 17 ) has an RMS converter ( 18 ) and a voltage-frequency converter ( 19 ) with a are arranged downstream of the first output ( Out I), that a multiplier ( 20 ) with a second output ( Out II) is connected between the RMS converter ( 18 ) and the voltage-frequency converter ( 19 ), that the two input branches are additionally connected to one Device for phase detection ( 21 ) is connected, the output of which is connected to an input of a multiplier ( 20 ), and that a signal is present at the outputs which is proportional to the bearing angle and is both a function the bearing angle as well as its sign.

14. The apparatus according to claim 5, characterized in that the bearing logic ( 3 ) works on the basis of a self-balancing phase measurement.

15. The apparatus according to claim 5 or 14, characterized in that the bearing logic ( 3 ) has two input branches connected to the two outputs of the measuring base ( 2 ), each of which contains an amplifier and a filter ( 25, 26 ) that the filter ( 25 ) an input branch is followed by a phase inversion stage ( 27 ) and a limiter ( 28 ), and the filter ( 26 ) of the second input branch is followed by a voltage-controlled phase shifter ( 29 ) and a limiter ( 30 ), the outputs of the limiter ( 28, 30 ) one is connected to one input of a logic element ( 31 ) and the other to the inputs of a device for phase detection ( 32 ) that the logic element ( 31 ) has an RMS converter, a voltage-frequency converter and a digital counter ( 33 ) are subordinate that the digital output signal of the counter ( 33 ) in a digital / analog converter ( 34 ) is converted into a DC signal and the voltage-controlled phase shifter ( 29 ) controls, the output signal of the phase detection device ( 32 ) making the counter ( 33 ) count up or down, and that the analog signal controlling the voltage-controlled phase shifter ( 29 ) is proportional to the bearing angle and can be tapped at a circuit output (OUTPUT).