DE3634542A1 - Method for determining the position of stationary reflection centres - Google Patents

Method for determining the position of stationary reflection centres

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DE3634542A1 DE19863634542 DE3634542A DE3634542A1 DE 3634542 A1 DE3634542 A1 DE 3634542A1 DE 19863634542 DE19863634542 DE 19863634542 DE 3634542 A DE3634542 A DE 3634542A DE 3634542 A1 DE3634542 A1 DE 3634542A1
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Abstract

In a method for determining the position of stationary reflection centres by pulse-by-pulse illumination with wave energy and reception of the wave energy scattered back from the reflection centres, particularly a method for acoustically surveying the bottom of a stretch of water by means of a side looking sonar, the reception on a moving vehicle is carried out simultaneously via two receiving channels with receiving directions pointing towards the same vehicle side. Both receiving channels are rotated by an angle of rotation with respect to a plane extending at right angles to the direction of travel, one receiving channel being rotated forward and the other receiving channel being rotated astern. The received signals of both receiving channels are continuously digitised and the data present in a polar co-ordinate format are converted into a position-fixed Cartesian co-ordinate system independent of the vehicle, in such a manner that a set of Cartesian addresses is allocated to each pair of polar co-ordinate values and the same date is allocated to each address of a set. The data for each receiving channel are separately stored. Identical memory addresses are checked and then output as position of reflection centres if data stored under identical addresses are in each case at least greater than zero.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Bestimmen der Lage von ortsfesten Reflexionszentren durch impulsweises Beleuchten mit Wellenenergie und Empfangen der von den Reflexionszentren zurückgestreuten Wellenenergie, insbesondere ein Verfahren zur akustischen Vermessung eines Gewässergrundes mittels eines Seitensicht-Sonars.The invention relates to a method for determining the Location of fixed reflection centers by pulse Illuminate with wave energy and receive that from the Reflection centers backscattered wave energy, in particular a method for acoustic measurement of a water bed by means of a side view sonar.

Bei Seitensicht- oder Seitenabtast-Sonaren (side looking oder side scan sonar) strebt man sowohl eine hohe azimutale als auch eine hohe radiale Auflösung an, um Strukturen des Meeresgrundes detailliert aufzeichnen zu können. Während die radiale Auflösung proportional der Dauer der Beleuchtungsimpulse, also der von dem Seitensicht-Radar ausgesendeten Schallimpulse, ist und diese genügend klein gemacht werden kann, wird die azimutale Auflösung von dem Öffnungswinkel der Empfangsantenne bestimmt. Bei bekannten Seitensicht-Sonaren mit tieffrequenter linearer Empfangsantenne hat man mit erträglicher räumlicher Ausdehnung der Empfangsantenne einen Öffnungswinkel von 2ϑ -3=0,5° erzielt. Trotz dieses sehr kleinen Öffnungswinkels beträgt die azimutale Auflösung der Empfangsantenne bei einer Entfernung von 1 km nur 9 m, was für eine detaillierte Abtastung der Meeresbodenstruktur zu grob ist. Der Gewinn beim Übergang zu noch kleineren Öffnungswinkeln der Empfangsantenne steht in keinem Verhältnis zu den bei tieffrequenten Systemen hierfür erforderlichen Antennenabmessungen.With side view or side scan sonar, one strives for both a high azimuthal and a high radial resolution in order to be able to record structures of the seabed in detail. While the radial resolution is proportional to the duration of the lighting pulses, that is to say the sound pulses emitted by the side view radar, and these can be made sufficiently small, the azimuthal resolution is determined by the opening angle of the receiving antenna. In known side-view sonars with a low-frequency linear receiving antenna, an opening angle of 2 ϑ -3 = 0.5 ° has been achieved with a tolerable spatial expansion of the receiving antenna. Despite this very small opening angle, the azimuthal resolution of the receiving antenna at a distance of 1 km is only 9 m, which is too coarse for a detailed scan of the seabed structure. The gain in the transition to even smaller opening angles of the receiving antenna bears no relation to the antenna dimensions required for this in low-frequency systems.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs genannten Art zu schaffen, mit welchem die Position von ortsfesten Reflexionszentren im Azimut, insbesondere bei großen Entfernungen, mit wesentlich engeren Toleranzgrenzen bestimmt werden kann, als dies aufgrund des Öffnungswinkels der Empfangsantenne möglich erscheint.The invention has for its object a method to create the type mentioned above, with which the Position of fixed reflection centers in azimuth, especially at long distances, with essential narrower tolerance limits can be determined than this possible due to the opening angle of the receiving antenna appears.

Die Aufgabe ist bei einem Verfahren der im Oberbegriff des Anspruchs 1 genannten Art erfindungsgemäß durch die Merkmale im Kennzeichenteil des Anspruchs 1 gelöst.The task is in a procedure in the preamble of Claim 1 type according to the invention by the Features solved in the characterizing part of claim 1.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren ist die Genauigkeit der Positionsangabe eines vermessenen Reflexionszentrums im Azimut ausschließlich von der radialen Auflösung des Systems abhängig. Je größer letztere ist, desto genauer ist auch der ermittelte Azimutwert. Da die radiale Auflösung jedoch entfernungsunabhängig ist und ausschließlich von der Impulslänge des Beleuchtungs- oder Sendeimpulses abhängt, kann sie bei genügend großer Sendeamplitude extrem hoch getrieben werden. Eine radiale Auflösung von 1 m und kleiner ist bei Seitensicht-Sonaren üblich, so daß damit auch die azimutale Auflösung klein und vor allem entfernungsunabhängig wird. Dies trifft insbesondere dann zu, wenn gemäß Anspruch 4 die beiden Empfangsrichtungen senkrecht aufeinanderstehen, da dann die beiden Empfangskanäle für die Vorausempfangsrichtung und für die Achterempfangsrichtung innerhalb eines Entfernungsinkrements die kleinste gemeinsame Überdeckungsfläche aufweisen. Die kleinste radiale Abmessung eines Entfernungsinkrements ist durch die radiale Auflösung des Systems festgelegt und kann nicht unterschritten werden.In the method according to the invention, the accuracy is the position of a measured reflection center in azimuth exclusively from the radial resolution of the System dependent. The larger the latter, the more accurate is also the determined azimuth value. Because the radial However, resolution is independent of distance and exclusively from the pulse length of the lighting or Sending impulse depends, it can with a sufficiently large Transmission amplitude can be driven extremely high. A radial one Resolution of 1 m and less is with side view sonars usual, so that the azimuthal resolution is also small and, above all, becomes independent of distance. This is true especially if, according to claim 4, the two Reception directions are perpendicular to each other, because then  the two reception channels for the pre-reception direction and for the figure eight reception direction within one Distance increments the smallest common Have coverage area. The smallest radial Dimension of a distance increment is by the radial resolution of the system is fixed and cannot be undercut.

Da das kartesische Koordinatensystem ortsfest ist, werden von dem gleichen Reflexionszentrum stammende Echos, die zum Zeitpunkt t₀ über den in Vorausrichtung gechwenkten Empfangskanal (Vorausbeam) und zum Zeitpunkt t₁ über den nach achtern geschwenkten Empfangskanal (Achterbeam) empfangen werden, unter annähernd gleichen Adressen in das Koordinatensystem eingeschrieben, wobei wegen der gegenüber der Auflösung des Koordinatensystems wesentlich größeren Öffnungsbreite der Empfangsantenne jeweils mehrere Adressen für ein Reflexionszentrum belegt werden. Von den insgesamt über den Vorausbeam und über den Achterbeam belegten Adressen wird aber nur ein Bruchteil sowohl über den Vorausbeam als auch über den Achterbeam belegt. Dieser Bruchteil der Adressen kennzeichnet die Überdeckungsfläche von Vorausbeam und Achterbeam und die Position des Reflexionszentrums. Die Zeit t₁, zu welcher das gleiche Reflexionszentrum über den Achterbeam erfaßt wird, kann aufgrund der Geschwindigkeit v F des Wasserfahrzeugs, der im Vorausbeam gemessenen Entfernung r V und der Empfangsrichtungen ϕ V , ϕ A von Voraus- und Achterbeam berechnet werden zuSince the Cartesian coordinate system is stationary, echoes originating from the same reflection center, which are received at time t ₀ via the reception channel swiveled in the forward direction (advance beam) and at time t ₁ via the reception channel swiveled aft (rear beam), at approximately the same addresses inscribed in the coordinate system, with several addresses being occupied for one reflection center because of the opening width of the receiving antenna, which is considerably larger than the resolution of the coordinate system. However, only a fraction of the addresses occupied in total by the advance beam and the rear beam are used both by the advance beam and the rear beam. This fraction of the addresses characterizes the overlap area of the advance beam and the rear beam and the position of the reflection center. The time t ₁, at which the same center of reflection is detected via the stern beam, can be calculated on the basis of the speed v F of the watercraft, the distance r V measured in the preliminary beam and the receiving directions ϕ V , ϕ A of the forward beam and the stern beam

Bei ϕ V =d A =ϕ und ϕ=45° wird zum ZeitpunktWith ϕ V = d A = ϕ and ϕ = 45 ° at the time

das Reflexionszentrum über den Achterbeam in der Entfernung r A vermessen. Die Umrechnung der gemessenen Entfernungen r V , r A in kartesischen Koordinaten ergibt die Belegung der Adressen. In diesen bei der Koordinatentransformation sich ergebenden Satz von kartesischen Adressen wird immer das gleiche Datum, d. h. die gleiche Intensität des Empfangssignals, eingeschrieben.measure the center of reflection over the aft beam at the distance r A. The conversion of the measured distances r V , r A into Cartesian coordinates results in the assignment of the addresses. The same date, ie the same intensity of the received signal, is always written into this set of Cartesian addresses resulting from the coordinate transformation.

Vorteilhafte Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Verfahrens ergeben sich aus den weiteren Ansprüchen 2 bis 6.Advantageous further developments of the invention The method results from the further claims 2 until 6.

Eine vorteilhafte Weiterbildung des Verfahrens enthält dabei Anspruch 2. Durch diese Maßnahmen läßt sich der kartesische Adressensatz für jedes Polarkoordinaten-Wertepaar einfach gewinnen. Die maximale Auflösung des kartesischen Koordinatensystems ist dabei durch den Winkel s festgelegt, der sich als Differenz der in Winkelkoordinaten umgerechneten kartesischen Adressen ergibt, die von dem Koordinatenursprung den Abstand N aufweisen. N ist dabei die aufgrund der Reichweite der Empfangsantenne festgelegte maximale Zahl von Entfernungsinkrementen. Formelmäßig berechnet sich σ zuAn advantageous development of the method includes claim 2. These measures make it easy to obtain the Cartesian address set for each pair of polar coordinates. The maximum resolution of the Cartesian coordinate system is determined by the angle s , which results as the difference between the Cartesian addresses converted into angular coordinates and which are at a distance N from the coordinate origin. N is the maximum number of distance increments determined based on the range of the receiving antenna. In terms of formula, σ is calculated

wobei ϕ der Winkel der Empfangsrichtungen zur Antennennormalen ist und bei gleichen Empfangsrichtungen von Vorausbeam und Achterbeam in diesen übereinstimmt. Für N=724 Entfernungsinkremente ergibt sich z. B. bei einem Empfangswinkel ϕ=45° eine maximale Auflösung des Koordinatensystems von σ=0,1°.where ϕ is the angle of the receiving directions to the antenna normal and coincides in the same receiving directions of the front beam and rear beam. For N = 724 distance increments z. B. at a reception angle ϕ = 45 °, a maximum resolution of the coordinate system of σ = 0.1 °.

Eine vorteilhafte Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens ergibt sich auch aus Anspruch 3. Durch diese Maßnahme wird die Zahl der Einschreibvorgänge in das kartesische Koordinatensystem beträchtlich reduziert.An advantageous embodiment of the invention The method also results from claim 3 Measure will increase the number of enrollments in the Cartesian coordinate system significantly reduced.

Eine vorteilhafte Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens ergibt sich weiterhin aus Anspruch 5. Durch die Spiegelsymmetrie der Empfangsrichtungen vereinfacht sich die Berechnung der kartesischen Koordinaten. Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung gemäß Anspruch 9 sind damit nur noch ein erster Addierer und ein Sinus/Cosinus-Netzwerk erforderlich.An advantageous embodiment of the invention The method also results from claim 5 Mirror symmetry of the receiving directions is simplified the calculation of the Cartesian coordinates. In the are inventive device according to claim 9 only a first adder and a Sine / cosine network required.

Eine zweckmäßige und vorteilhafte Vorrichtung zur Durchführung des vorgestellten Verfahrens ergibt sich aus Anspruch 7 und mit weiteren Ausführungsformen aus den Ansprüchen 8 bis 10.An expedient and advantageous device for Implementation of the method presented follows from Claim 7 and with further embodiments from the Claims 8 to 10.

Die Erfindung ist nachfolgend in einem Ausführungsbeispiel anhand der Zeichnungen näher beschrieben. Es zeigt jeweils in schematischer DarstellungThe invention is in one embodiment below described in more detail with reference to the drawings. It shows each in a schematic representation

Fig. 1 eine Vorderansicht eines Wasserfahrzeugs mit einem Seitensicht-Sonar, Fig. 1 is a front view of a water vehicle with a side-looking sonar,

Fig. 2 eine Draufsicht des Wasserfahrzeugs in Fig. 1, Fig. 2 is a plan view of the vessel in Fig. 1,

Fig. 3 eine Draufsicht der räumlichen Lage der Empfangsbeams des Seitensicht-Sonars in Fig. 1 zu zwei ausgewählten Zeitpunkten t₀ und t₁, Fig. 3 t a plan view of the spatial position of the receiving beams of the side-looking sonar in Fig. 1 to two selected times t ₀ and ₁,

Fig. 4 ein Blockschaltbild einer Vorrichtung zur akustischen Vermessung des Meeresgrundes mittels des Seitensicht-Sonars in Fig. 1 und 2, Fig. 4 is a block diagram of a device for acoustically surveying the seabed by means of the side-looking sonar in Fig. 1 and 2,

Fig. 5 beispielhaft den Speicherinhalt der beiden Hauptspeicher in Fig. 4 bei einer Empfangsbeam-Konfiguration gemäß Fig. 3 und einem über diese in den Entfernungen r V bzw. r A erfaßten Reflexionszentrum. FIG. 5 shows, by way of example, the memory content of the two main memories in FIG. 4 in the case of a receive beam configuration according to FIG. 3 and a reflection center detected by these at the distances r V or r A.

Das in Fig. 1 als Beispiel eines Wasserfahrzeugs schematisch dargestellte Oberflächenschiff 10 trägt ein Seitensicht-Sonar 11, auch Seitenabtast-Sonar genannt, und fährt zur Vermessung und kartographischen Erfassung des Meeresbodens 12 in einem vorgegebenen Vermessungsgebiet mit weitgehend konstantem Kurs und konstanter Geschwindigkeit v F . Das Seitensicht-Sonar 11 weist einen Sendeteil 13 und einen Empfangsteil 14 auf. Sendeteil 13 und Empfangsteil 14 gemeinsam ist eine Antenne 15, die sowohl die Funktion einer Sende- als auch einer Empfangsantenne ausübt. Die in bekannter Weise als Linearantenne ausgebildete Antenne 15 besteht aus einer Vielzahl von äquidistant angeordneten elektroakustischen Wandlern 16 und ist am Kiel des Oberflächenschiffs 10 in dessen Längsrichtung angeordnet. Die Wandler 16 sind an einem Richtungsbildner 17 angeschlossen.The surface ship 10 shown schematically in FIG. 1 as an example of a watercraft carries a side-view sonar 11 , also called a side-scan sonar, and travels for the measurement and mapping of the sea floor 12 in a predetermined measurement area with a largely constant course and constant speed v F. The side view sonar 11 has a transmitting part 13 and a receiving part 14 . Transmitting part 13 and receiving part 14 together are an antenna 15 , which performs both the function of a transmitting and a receiving antenna. The antenna 15, which is designed in a known manner as a linear antenna, consists of a plurality of equidistantly arranged electroacoustic transducers 16 and is arranged on the keel of the surface ship 10 in the longitudinal direction thereof. The transducers 16 are connected to a direction generator 17 .

In dem an sich bekannten Richtungsbildner 17 werden im Empfangsfall die Wandlerausgangssignale durch geeignete Verzögerung und Addition so miteinander verknüpft, daß zwei Empfangskanäle entstehen, die einen von der Empfangsantennenkonfiguration bestimmten Öffnungswinkel 2ϑ -3 besitzen und jeweils solche Empfangssignale führen, die aus einer ersten Empfangsrichtung bzw. zweiten Empfangsrichtung einfallen. Die erste Empfangsrichtung ist dabei um einen Winkel ϕ V gegenüber einer Antennennormalen in voraus und die zweite Empfangsrichtung um einen zweiten Winkel ϕ A nach achtern geschwenkt. Das Seitensicht-Sonar hat damit zwei in Fig. 2, 3 und 4 schematisch dargestellte Empfangsbeams mit dem azimutalen Öffnungswinkel 2ϑ -3, und zwar den Vorausbeam 19 und den Achterbeam 20. In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel sind die Empfangswinkel ϕ V und ϕ A gleich und jeweils 45° gewählt. Der Öffnungswinkel 2ϑ -3 hängt von der Anzahl der elektroakustischen Wandler 16 und damit von der Länge der Antenne 15 ab und ist im vorliegenden Beispiel zu 0,5° gewählt.In the direction generator 17 , which is known per se, the converter output signals are linked to one another by suitable delay and addition in such a way that two reception channels are formed which have an opening angle 2 ϑ -3 determined by the reception antenna configuration and each carry such reception signals which originate from a first reception direction or second direction of reception occur. The first reception direction is at an angle φ V with respect to a normal antenna in advance and the second reception direction by a second angle φ A aft pivoted. The side view sonar thus has two reception beams, shown schematically in FIGS. 2, 3 and 4, with the azimuthal opening angle 2 ϑ -3 , namely the advance beam 19 and the rear beam 20 . In a preferred embodiment, the reception angles ϕ V and ϕ A are the same and are selected at 45 °. The opening angle 2 ϑ -3 depends on the number of electroacoustic transducers 16 and thus on the length of the antenna 15 and is chosen to be 0.5 ° in the present example.

Im Sendefall werden die von einem Sendeimpulsgenerator 21 an den Richtungsbildner 17 gelegten elektrischen Sendeimpulse durch entsprechende Verzögerung und Addition so an die einzelnen Wandler 16 gelegt, daß die Sendeantenne zwei den Empfangsbeams 19, 20 entsprechende Sendebeams aufweist. Die Selektivität der Antenne 15 ist prinzipiell nur im Empfangsfall erforderlich, so daß Sendeteil 13 und Empfangsteil 14 getrennt voneinander ausgebildet werden können. In diesem Fall ist der Empfangsteil 14 wie beschrieben auszubilden. Der Sendeteil 13 erhält dann eine separate kleinere Antenne, die in Richtung der Antennennormalen abstrahlt und einen Öffnungswinkel 2ϑ -3 besitzt, der größer als die Summe der beiden Empfangswinkel ϕ V und d A ist. Auch ungerichtete Schallabstrahlung ist möglich. Wegen der dabei jedoch erforderlichen größeren Sendeleistung wird gerichtetes Senden gemäß Fig. 4 bevorzugt.In the case of transmission, the electrical transmission pulses applied by a transmission pulse generator 21 to the direction generator 17 are applied to the individual transducers 16 by appropriate delay and addition such that the transmission antenna has two transmission beams corresponding to the reception beams 19, 20 . The selectivity of the antenna 15 is in principle only required in the case of reception, so that the transmitting part 13 and receiving part 14 can be formed separately from one another. In this case, the receiving part 14 is to be designed as described. The transmitting part 13 then receives a separate, smaller antenna which radiates in the direction of the antenna normals and has an opening angle 2 ϑ -3 which is greater than the sum of the two reception angles ϕ V and d A. Directional sound radiation is also possible. Because of the higher transmission power required, however, directional transmission according to FIG. 4 is preferred.

Die im Richtungsbildner 17 gebildeten beiden Empfangskanäle sind zu zwei getrennten Ausgängen 22, 23 geführt. Jedem Ausgang 22 bzw. 23 ist ein Analog-Digital-Wandler 24 bzw. 25, ein Vorspeicher 26 bzw. 27 und ein in kartesischen Koordinaten adressierbarer Hauptspeicher 28 bzw. 29 nachgeschaltet. Die beiden Vorspeicher 26, 27 sind als Schieberegister ausgebildet, die von einer zentralen Steuereinheit 30 getaktet werden. Jedes Schieberegister 26 bzw. 27 weist N Speicherplätze auf. Die Zahl N ist abhängig von der Reichweite und der radialen Auflösung des Seitensicht-Sonars und ergibt sich als Quotient aus der Reichweite und dem Entfernungsinkrement Δ r. Das kleinste Entfernungsinkrement Δ r min ist von der maximalen radialen Auflösung bestimmt und kann nicht unterschritten werden.The two reception channels formed in the direction generator 17 lead to two separate outputs 22, 23 . An analog-digital converter 24 or 25 , a preliminary memory 26 or 27 and a main memory 28 or 29 which can be addressed in Cartesian coordinates are connected downstream of each output 22 or 23 . The two pre-memories 26, 27 are designed as shift registers, which are clocked by a central control unit 30 . Each shift register 26 or 27 has N memory locations. The number N is dependent on the range and the radial resolution of the side view sonar and is a quotient of the range and the distance increment Δ r . The smallest distance increment Δ r min is determined by the maximum radial resolution and cannot be fallen below.

Nach Digitalisieren der nach Aussenden eines Sendeimpulses aufgefaßten Empfangssignale beider Empfangskanäle werden alle Speicherplätze der Vorspeicher 26, 27 sukzessive mit einem digitalen Datum belegt, das der Intensität der momentanen Signalamplitude entspricht. Jeder Speicherplatz entspricht dabei einem bestimmten Entfernungsinkrement Δ r, wozu der von der Steuereinheit 30 angelegte Schiebetakt gleich der Zeit bemessen werden muß, in welcher der Sendeimpuls ein Entfernungsinkrement in radialer Richtung durchläuft. Jeder eingespeicherte Zwischenwert liegt damit in Polarkoordinatenformat r,ϕ vor, wobei die Winkelkoordinate ϕ für alle Zwischenwerte gleich und gleich den jeweiligen Empfangswinkeln ϕ V bzw. ϕ A der Empfangsbeams 19, 20 oder Empfangskanäle ist. Die Vorspeicher 26, 27 speichern jeweils ein komplettes Empfangssignal zwischen, das von einem Sendeimpuls ausgelöst wird. Die Zwischenspeicherwerte werden mit den digitalen Werten nachfolgender, von weiteren Sendeimpulsen herrührenden Empfangssignalen überschrieben. Die am Ausgang der Vorspeicher 26, 27 im Schiebetakt anstehenden Speicherwerte werden getrennt, aber parallel in den jeweils zugeordneten Hauptspeichern 28, 29 eingeschrieben.After digitizing the received signals of both receive channels , which are detected after a transmission pulse has been transmitted, all memory locations of the preliminary memories 26, 27 are successively assigned a digital datum which corresponds to the intensity of the instantaneous signal amplitude. Each memory location corresponds to a certain distance increment Δ r , for which purpose the shift clock applied by the control unit 30 must be dimensioned equal to the time in which the transmission pulse runs through a distance increment in the radial direction. Each stored intermediate value is thus in polar coordinate format r , ϕ , the angle coordinate ϕ being the same for all intermediate values and being the same as the respective reception angles ϕ V or ϕ A of the reception beams 19, 20 or reception channels. The pre-memories 26, 27 each buffer a complete received signal, which is triggered by a transmit pulse. The buffer values are overwritten with the digital values of subsequent reception signals originating from further transmission pulses. The memory values present at the output of the preliminary memories 26, 27 in the shift cycle are separated, but written in parallel in the respectively assigned main memories 28, 29 .

Zum Einschreiben der Zwischenspeicherwerte in die unter kartesischen Adressen aufrufbaren Speicherplätze der Hauptspeicher 28, 29 ist ein Schreibadressierkreis 31 mit einem Koordinatentransformator 32 vorgesehen. Der Schreibadressierkreis 31 weist einen von einem Zählimpulsgenerator 33 getakteten Stufenzähler 34 und einen mit seinem Zählausgang an den Übertrag-Ausgang (carry) des Stufenzählers 34 angeschlossenen Entfernungsinkrementzähler 35 auf. Die Zählkapazität des Entfernungsinkrementzählers 35 entspricht der maximalen Anzahl N von Entfernungsinkrementen und damit der Zahl der Speicherplätze in den Vorspeichern 26, 27. Der Schiebetakt der Vorspeicher 26, 27 ist mit dem am Zähleingang des Entfernungsinkrementzählers 35 liegenden Zähltakt synchronisiert. Der Übertrag-Ausgang (carry) des Entfernungsinkrementzählers 35 ist mit der Steuereinheit 30 verbunden. Beim Auftreten eines Übertragimpulses wird die Steuereinheit 30 veranlaßt, den Sendeimpulsgenerator 21 zu aktivieren, der einen neuen Sendeimpuls an die Sendeantenne gibt.A write addressing circuit 31 with a coordinate transformer 32 is provided for writing the buffer values into the memory locations of the main memories 28, 29 which can be called up under Cartesian addresses. The write addressing circuit 31 has a step counter 34 clocked by a counting pulse generator 33 and a distance increment counter 35 connected with its counting output to the carry output of the step counter 34 . The counting capacity of the distance increment counter 35 corresponds to the maximum number N of distance increments and thus the number of storage locations in the preliminary memories 26, 27 . The shift clock of the preliminary memories 26, 27 is synchronized with the counting clock located at the counting input of the distance increment counter 35 . The carry output of the distance increment counter 35 is connected to the control unit 30 . When a carry pulse occurs, the control unit 30 is caused to activate the transmit pulse generator 21 , which gives a new transmit pulse to the transmit antenna.

Der Koordinatentransformator 32 weist einen ersten Addierer 36 und einen zweiten Addierer 37, einen Subtrahierer 38, ein Sinus/Cosinus-Netzwerk 39 und einen Integrator 40 auf. Der Integrator 40, dem der Kurs und die Geschwindigkeit v F des Oberflächenschiffes 10 zugeführt werden, summiert die von dem Oberflächenschiff 10 jeweils zwischen zwei Sendeimpulsen zurückgelegten Fahrstrecken Δ s n auf und gibt diese an seinen beiden Ausgängen in kartesischen KomponentenThe coordinate transformer 32 has a first adder 36 and a second adder 37 , a subtractor 38 , a sine / cosine network 39 and an integrator 40 . The integrator 40, which are of course and speed v F of the surface vessel 10 is supplied, sums the distance traveled by the surface vessel 10 between two transmitter pulses distances Δ s n, and outputs the same to its two outputs in Cartesian components

aus, die einem vom Schiff unabhängigen kartesischen Koordinatensystem entsprechen. Dieses Koordinatensystem ist identsich mit den kartesischen Adressen der Hauptspeicher 28, 29. Die beiden Ausgänge des Integrators 40 sind jeweils sowohl mit dem zweiten Addierer 37 als auch mit dem Subtrahierer 38 verbunden.that correspond to a Cartesian coordinate system that is independent of the ship. This coordinate system is identical to the Cartesian addresses of the main memories 28, 29 . The two outputs of the integrator 40 are each connected both to the second adder 37 and to the subtractor 38 .

Der erste Addierer 36 generiert einen Satz von Winkeln α m gemäßThe first adder 36 generates a set of angles α m according to

α m = ϕ + β + m · σ , (3) α m = ϕ + β + m σ , (3)

wobei s die maximale Auflösung der Hauptspeicher 28, 29, β ein konstanter Winkelbetrag und m der jeweilige Zählerstand des Stufenzählers 34 ist.where s is the maximum resolution of the main memories 28, 29 , β is a constant angular amount and m is the respective counter reading of the step counter 34 .

Zur Erläuterung sei folgendes Beispiel angenommen:The following example is assumed for explanation:

Das Seitensicht-Sonar 11 hat eine maximale Reichweite r max ≈2200 m und eine radiale Auflösung von Δ r=3 m, was einer Sendeimpulsdauer τ=2 ms entspricht. Dies ergibt die maximale Zahl N der Entfernungsinkremente Δ r von 724. Der Öffnungswinkel der Empfangsantenne 15 beträgt 2ϑ -3=0,5°, und der Empfangswinkel der beiden Empfangsbeams 19, 20 oder Empfangskanäle beträgt d V =ϕ A =ϕ=45°.The side view sonar 11 has a maximum range r max ≈2200 m and a radial resolution of Δ r = 3 m, which corresponds to a transmission pulse duration τ = 2 ms. This gives the maximum number N of the distance increments Δ r of 724. The opening angle of the receiving antenna 15 is 2 ϑ -3 = 0.5 °, and the reception angle of the two reception beams 19, 20 or reception channels is d V = ϕ A = ϕ = 45 °.

Zum Abspeichern der Digitalwerte der Empfangssignale müssen damit die Hauptspeicher 28, 29 mindestens 512×512 Speicherplätze aufweisen, was sich aus N und dem Winkel berechnet. Die Auflösung der Hauptspeicher errechnet sich damit nach dem eingangs Gesagten zuTo store the digital values of the received signals, the main memories 28, 29 must therefore have at least 512 × 512 memory locations, which is calculated from N and the angle. The resolution of the main memory is calculated according to what was said at the beginning

σ=0,1°. σ = 0.1 °.

Wird der konstante Winkelbetrag zu β=0,2° gewählt, so berechnet der erste Addierer 36 folgende Winkelwerte a m :If the constant angular amount is chosen to be β = 0.2 °, the first adder 36 calculates the following angular values a m :

α₀ = 45° - 0,2° + 0.0,1° = 44,8°
α₁ = 45° - 0,2° + 1.0,1° = 44,9°
α₂ = 45° - 0,2° + 2.0,1° = 45°
α₃ = 45° - 0,2° + 3.0,1° = 45,1°
α₄ = 45° - 0,2° + 4.0,1° = 45,2° α ₀ = 45 ° - 0.2 ° + 0.0.1 ° = 44.8 °
α ₁ = 45 ° - 0.2 ° + 1.0.1 ° = 44.9 °
α ₂ = 45 ° - 0.2 ° + 2.0.1 ° = 45 °
α ₃ = 45 ° - 0.2 ° + 3.0.1 ° = 45.1 °
α ₄ = 45 ° - 0.2 ° + 4.0.1 ° = 45.2 °

Die Zählkapazität des Stufenzählers 34 beträgt 5, so daß mit jedem fünften Zählimpuls am Übertrag-Ausgang (carry) ein Übertragimpuls auftritt, der einerseits als Zählimpuls an dem Entfernungsinkrementzähler 35 und an der Steuereinheit 30 liegt und andererseits den Stufenzähler 34 zurücksetzt.The counting capacity of the step counter 34 is 5, so that with every fifth count pulse at the carry output a carry pulse occurs which is on the one hand as a count pulse at the distance increment counter 35 and at the control unit 30 and on the other hand resets the step counter 34 .

Der Ausgang des ersten Addierers 36 ist mit dem Eingang des Sinus/Cosinus-Netzwerks 39 verbunden. Außerdem ist das Sinus/Cosinus-Netzwerk 39 mit dem Zählausgang des Entfernungsinkrementzählers 35 verbunden und erhält von dort den jeweiligen Zählerstand i zugeführt. Aus diesem Zählerstand i und den Winkelwerten a m errechnet das Sinus/Cosinus-Netzwerk 39 einen Satz von y m - und x m -Werten gemäßThe output of the first adder 36 is connected to the input of the sine / cosine network 39 . In addition, the sine / cosine network 39 is connected to the counting output of the distance increment counter 35 and receives the respective counter reading i from there. From this counter reading i and the angle values a m, the sine / cosine network 39 calculates a set of y m and x m values according to

y m = i · cos α m , (4) y m = i · cos α m, (4)

x m = i · sin α m , (5) x m = i sin α m , (5)

so daß für jeden momentanen Zählerstand i im gewählten Beispiel fünf y m - und fünf x m -Werte generiert werden. Dieser Satz von y- und x-Werten wird sowohl dem zweiten Addierer 37 als auch dem Subtrahierer 38 zugeführt. Der zweite Addierer 37 berechnet einen Satz kartesischer Adressen, die dem Vorausbeam 19 zugeordnet sind gemäßso that five y m and five x m values are generated for each current counter reading i in the selected example. This set of y and x values is supplied to both the second adder 37 and the subtractor 38 . The second adder 37 calculates a set of Cartesian addresses associated with the preamble 19 in accordance with

während der Subtrahierer 38 einen Satz kartesischer Adressen generiert, die dem Achternbeam 20 zugeordnet sind, und zwar gemäß while subtractor 38 generates a set of Cartesian addresses associated with aft beam 20 , according to

Dem zweiten Addierer 37 und dem Subtrahierer 38 ist jeweils ein Redundanzprüfer 41 bzw. 42 nachgeschaltet, der die von dem Koordinatentransformator 32 generierten Sätze von kartesischen Adressen y V , x V für den Vorausbeam 19 bzw. y A , x A für den Achternbeam 20 auf Redundanz prüft und zugleich redundante Adressen eliminiert. Am Ausgang der Redundanzprüfer 41 und 42 stehen damit insgesamt zwei redundanzfreie Sätze von kartesischen Adressen y′ V′ , x′ V bzw. y′ A , x′ A für Vorausbeam 19 und Achternbeam 20 zur Verfügung. Aufbau und Wirkungsweise der Redundanzprüfer 41, 42 ist bekannt. Diese sind z. B. in der DE-OS 33 07 872 beschrieben.The second adder 37 and the subtractor 38 are each followed by a redundancy checker 41 or 42 , which connects the sets of Cartesian addresses y V , x V generated by the coordinate transformer 32 for the advance beam 19 and y A , x A for the aft beam 20 Checks redundancy while eliminating redundant addresses. At the output of the redundancy checkers 41 and 42 there are therefore a total of two redundancy-free sets of Cartesian addresses y ′ V ′ , x ′ V and y ′ A , x ′ A for advance beam 19 and rear beam 20 . The structure and mode of operation of the redundancy checkers 41, 42 are known. These are e.g. B. described in DE-OS 33 07 872.

Die Ausgänge der Redundanzprüfer 41, 42 sind jeweils mit einem Multiplexer 43 bzw. 44 verbunden, welche die dem Vorausbeam 19 zugeordnete kartesischen Adressen an den Hauptspeicher 28 und die dem Achterbeam 20 zugeordneten kartesischen Adressen an den Hauptspeicher 29 legen. Die Multiplexer 43, 44 werden von der Steuereinheit 30 gesteuert. Nach Umschalten können sie die in einem Leseadressierkreis 45 generierten Ausleseadressen an die beiden Hauptspeicher 28, 29 legen.The outputs of the redundancy checkers 41, 42 are each connected to a multiplexer 43 and 44 , respectively, which put the Cartesian addresses assigned to the advance beam 19 to the main memory 28 and the Cartesian addresses assigned to the rear beam 20 to the main memory 29 . The multiplexers 43, 44 are controlled by the control unit 30 . After switching over, they can place the read addresses generated in a read address circuit 45 in the two main memories 28, 29 .

Während des Einschreibvorgangs der in den Vorspeichern 26, 27 gespeicherten Zwischenspeicherwerte in die beiden Hauptspeicher 28, 29 wird somit mit jedem Impuls an dem Eingang des Entfernungsinkrementzählers 35, und damit an der Steuereinheit 30, ein Zwischenspeicherwert aus jedem der Vorspeicher 26, 27 ausgelesen und an den Speichereingang des zugerodneten Hauptspeichers 28 bzw. 29 gelegt. Mit jedem Zählimpuls an dem Entfernungsinkrementzähler 35 generiert der Koordinatentransformator 32 unter Einbeziehung der beiden Redundanzprüfer 41, 42 zwei redundanzfreie Sätze von kartesischen Adressen y′ V , x′ V bzw. y′ A , x′ A , die jeweils an den Adreßeingängen des Hauptspeichers 28 und des Hauptspeichers 29 liegen. Der gleiche Zwischenspeicherwert wird damit unter verschiedenen Adressen eingeschrieben. Dies ist in Fig. 5 beispielhaft für einen Zwischenspeicherwert mit großer Entfernungskoordinate schematisch dargestellt. Hier werden insgesamt fünf Speicherplätze mit dem gleichen Zwischenspeicherwert belegt, was durch die ausgezogen dargestellten Quadrate symbolisiert ist. Die zugehörigen Adressen sind der Einfachheit halber mit x₁ bis x₅ und y₂ bis y₆ bezeichnet. Zu einem späteren Zeitpunkt wird beispielsweise in den Hauptspeicher 29 ein Zwischenspeicherwert eingeschrieben, und zwar unter fünf verschiedenen Adressen, die in Fig. 5 mit x₄ bis x₈ und y₁ bis y₅ bezeichnet sind und durch strichpunktiert umrandete Quadrate symbolisiert sind. Hat das Oberflächenschiff 10 eine bestimmte Fahrstrecke zurückgelegt, so sind sämtliche Speicherplätze der beiden Hauptspeicher 28, 29 mit digitalen Signalen belegt, die entweder die Intensität 1 oder die Intensität 0 aufweisen können. Nach dieser Fahrstrecke, die von dem Speicherinhalt der beiden Hauptspeicher 28, 29 abhängig ist, werden die beiden Hauptspeicher 28, 29 ausgelesen, bevor neue Zwischenwerte eingeschrieben werden. During the writing process of the buffer values stored in the pre-memories 26, 27 into the two main memories 28, 29 , with each pulse at the input of the distance increment counter 35 , and thus at the control unit 30 , a buffer value from each of the pre-memories 26, 27 is read out and on the memory input of the allocated main memory 28 and 29 , respectively. With each count pulse on the distance increment counter 35 , the coordinate transformer 32 generates two redundancy-free sets of Cartesian addresses y ′ V , x ′ V and y ′ A , x ′ A , each including the address inputs of the main memory 28 , including the two redundancy checkers 41, 42 and the main memory 29 . The same buffer value is thus written under different addresses. This is shown schematically in FIG. 5 for an example of a buffer value with a large distance coordinate. A total of five storage locations are occupied with the same buffer value, which is symbolized by the solid squares. For the sake of simplicity, the associated addresses are denoted by x ₁ to x ₅ and y ₂ to y ₆. At a later point in time, for example, a buffer value is written into the main memory 29 , specifically under five different addresses, which are designated in FIG. 5 with x ₄ to x ₈ and y ₁ to y ₅ and are symbolized by dash-dotted circles. If the surface ship 10 has traveled a certain distance, all of the memory locations of the two main memories 28, 29 are occupied with digital signals, which can have either intensity 1 or intensity 0. After this route, which is dependent on the memory content of the two main memories 28, 29 , the two main memories 28, 29 are read out before new intermediate values are written.

Das Auslesen der beiden Hauptspeicher 28, 29 erfolgt gleichzeitig und unabhängig von dem Einschreibvorgang. Hierzu weist der Leseadressierkreis 45 einen Taktgenerator 46, einen Spaltenzähler 47 und einen Zeilenzähler 48 auf. Der Takteingang des Spaltenzählers 47 ist mit dem Taktgenerator 46 und der Takteingang des Zählers 48 mit dem Übertrag-Ausgang (carry) des Spaltenzählers 47 verbunden. An den beiden Zählausgängen der beiden Zähler 47, 48 ist jeweils eine y- bzw. eine x-Adresse abnehmbar. Die beiden Zählausgänge der Zähler 47, 48 sind sowohl mit dem ersten Mulitplexer 43 als auch mit dem zweiten Multiplexer 44 verbunden, so daß diese beiden Multiplexer 43, 44 immer die gleichen kartesischen Adressen an die beiden Hauptspeicher 28, 29 legen.The two main memories 28, 29 are read out simultaneously and independently of the writing process. For this purpose, the read addressing circuit 45 has a clock generator 46 , a column counter 47 and a line counter 48 . The clock input of the column counter 47 is connected to the clock generator 46 and the clock input of the counter 48 is connected to the carry output of the column counter 47 . A y or an x address can be removed from the two counting outputs of the two counters 47, 48 . The two counting outputs of the counters 47, 48 are connected both to the first multiplexer 43 and to the second multiplexer 44 , so that these two multiplexers 43, 44 always apply the same Cartesian addresses to the two main memories 28, 29 .

Nach Umschalten der Multiplexer 43, 44 durch die Steuereinheit 30 werden somit die unter gleichen Adressen abgelegten Daten der beiden Hauptspeicher 28 und 29 parallel und gleichzeitig ausgelesen und an einen an den Speicherausgängen der Hauptspeicher 28, 29 angeschlossenen Multiplizierer 49 gelegt. Das Multiplikationsergebnis wird einer Registriervorrichtung 50 zugeführt, an welcher zusätzlich die Ausleseadressen als Registrieradressen anstehen. Die Registriervorrichtung 50 legt das Multiplikationsergebnis unter den Registrieradressen ab oder zeichnet das Multiplikationsergebnis unter den Registrieradressen auf. Da die Daten der beiden Hauptspeicher 28, 29 nur die Werte 0 und 1 annehmen können, hat das Multiplikationsergebnis ebenfalls nur diese beiden Werte. Der Wert "1" repräsentiert dabei ein Reflexionszentrum, dessen Lage in einem ortsfesten kartesischen Koordinatensystem durch die Registrieradressen bestimmt ist. After the multiplexers 43, 44 have been switched over by the control unit 30 , the data of the two main memories 28 and 29 stored under the same addresses are thus read out in parallel and simultaneously and are applied to a multiplier 49 connected to the memory outputs of the main memories 28, 29 . The multiplication result is fed to a registration device 50 , on which the read-out addresses are also present as registration addresses. The registration device 50 stores the multiplication result under the registration addresses or records the multiplication result under the registration addresses. Since the data of the two main memories 28, 29 can only assume the values 0 and 1, the multiplication result also has only these two values. The value "1" represents a reflection center, the position of which in a fixed Cartesian coordinate system is determined by the registration addresses.

In dem in Fig. 5 dargestellten Beispiel ist das Multiplikationsergebnis durch das schraffierte Quadrat symbolisiert. Das Reflexionszentrum liegt exakt unter den kartesischen Koordinaten oder Adressen y₂/x₅. Aus Fig. 5 ist auch zugleich bildlich die wesentlich genauere Postionsbestimmung des Reflexionszentrums ersichtlich. Das mit dem Vorausbeam 19 vermessene Reflexionszentrum kann infolge des Öffnungswinkels 2ϑ -3 des Vorausbeams 19 jeweils unter einer der Adressen y₆/x₁, y₅/x₂, y₄/x₃, y₃/x₄ oder y₂/x₅ liegen. Wählt man den Schwerpunkt dieses Toleranzgebietes als Koordinaten für das Reflexionszentrum, so würde mit dem Vorausbeam 19 das Reflexionszentrum unter den Koordinaten y₄/x₃ vermessen werden. Im Achterbeam 20 wird das gleiche Reflexionszentrum infolge des nicht unendlich kleinen Öffnungswinkels des Achterbeams 20 so vermessen, daß es unter den Adressen y₁/x₄, y₂/x₅, y₃/x₆, y₄/x₇ oder y₅/x₈ liegt. Bei Schwerpunktsbetrachtung würden die Koordinaten des gleichen Reflexionszentrums nunmehr mit y₃/x₇ angegeben werden. Das Reflexionszentrum liegt tatsächlich aber unter den kartesischen Koordinaten y₂/x₅, was durch die Multiplikation der abgespeicherten Daten ermittelt wird.In the example shown in FIG. 5, the multiplication result is symbolized by the hatched square. The center of reflection is exactly below the Cartesian coordinates or addresses y ₂ / x ₅. From Fig. 5, the much more accurate Postionsbestimmung the reflection center is also at the same time images of visible. The reflection center measured with the advance beam 19 can, owing to the opening angle 2 ϑ -3 of the advance beam 19, in each case under one of the addresses y ₆ / x ₁, y ₅ / x ₂, y ₄ / x ₃, y ₃ / x ₄ or y ₂ / x ₅ lie. If one chooses the center of gravity of this tolerance area as coordinates for the reflection center, then the reflection center would be measured with the advance beam 19 under the coordinates y ₄ / x ₃. In the aft beam 20 the same reflection center is measured due to the not infinitely small opening angle of the aft beam 20 so that it is at the addresses y ₁ / x ₄, y ₂ / x ₅, y ₃ / x ₆, y ₄ / x ₇ or y ₅ / x ₈ lies. When considering the center of gravity, the coordinates of the same center of reflection would now be specified with y ₃ / x ₇. The center of reflection is actually below the Cartesian coordinates y ₂ / x ₅, which is determined by multiplying the stored data.

Die Erfindung ist nicht auf das vorstehend beschriebene Ausführungsbeispiel beschränkt. So kann die Prüfung der unter gleichen Adressen in beiden Hauptspeichern 28, 29 abgespeicherten Daten auch durch andere Mittel als mit Hilfe desMultiplizierers 49 erfolgen. Denkbar wäre auch ein Addierer mit nachgeschalteter Schwelle. Die Registriervorrichtung 50 kann als digitales Anzeigegerät (Display), als Thermodrucker etc. ausgebildet sein. Wichtig ist nur, daß das Prüfergebnis zweier Speicherplätze der Hauptspeicher 28, 29 unter der gleichen Adresse registriert wird, die identisch mit der Adresse der beiden Speicherplätze ist.The invention is not restricted to the exemplary embodiment described above. In this way, the data stored at the same addresses in both main memories 28, 29 can also be checked by other means than with the aid of the multiplier 49 . An adder with a downstream threshold would also be conceivable. The registration device 50 can be designed as a digital display device (display), as a thermal printer, etc. It is only important that the test result of two memory locations of the main memories 28, 29 is registered at the same address, which is identical to the address of the two memory locations.

Claims (10)

1. Verfahren zum Bestimmen der Lage von ortsfesten Reflexionszentren durch impulsweises Beleuchten mit Wellenenergie und Empfangen der von den Reflexionszentren zurückgestreuten Wellenenergie (Echos), insbesondere Verfahren zur akustischen Vermessung eines Gewässergrundes mittels eines Seitensicht-Sonars, bei welchem der Empfang auf einem vorzugsweise geradlinig sich bewegenden Fahrzeug über mindestens einen richtungsselektiven Empfangskanal einer Empfangsantenne mit vorgegebenem Öffnungswinkel durchgeführt wird, aus den Empfangssignalen die Entfernungen der Reflexionszentren vom Fahrzeug bestimmt und daraus und aus der Richtung des Empfangskanals die Polarkoordinaten der Reflexionszentren, bezogen auf die momentane Fahrzeugposition, festgelegt werden, dadurch gekennzeichnet, daß der Empfang gleichzeitig über zwei Empfangskanäle mit zur gleichen Fahrzeugseite weisenden Empfangsrichtungen durchgeführt wird, die gegenüber einer rechtwinklig zur Fahrtrichtung sich erstreckenden Ebene (18) um einen ersten Schwenkwinkel (ϕ V ) nach voraus bzw. einen zweiten Schwenkwinkel (ϕ A ) nach achtern geschwenkt sind, daß die Empfangssignale in beiden Empfangskanälen laufend digitalisiert und die nach Digitalisierung im Polarkoordinatenformat vorliegenden Daten in ein vom Fahrzeug unabhängiges, ortsfestes, kartesisches Koordinatensystem in der Weise transformiert werden, daß jedem Polarkoordinaten-Wertepaar ein Satz von kartesischen Adressen (y V /x V , y A /x A ) und jeder Adresse (y V /x V , y A /x A ) eines Satzes das gleiche Datum zugeordnet wird, daß die Daten für jeden Empfangskanal getrennt unter den zugeordneten kartesischen Adressen (y V /x V , y A /x A ) abgespeichert werden und daß gleiche Adressen (y V /x V , y A /x A ) geprüft und dann als Ort von Reflexionszentren ausgegeben werden, wenn unter gleichen Adressen (y V /x V , y A /x A ) abgespeicherte Daten jeweils mindestens größer Null sind.1. A method for determining the position of fixed reflection centers by pulse-wise illumination with wave energy and receiving the wave energy (echoes) scattered back from the reflection centers, in particular a method for acoustically measuring a body of water by means of a side view sonar, in which the reception is on a preferably linearly moving one Vehicle is carried out via at least one directionally selective reception channel of a reception antenna with a predetermined opening angle, the distances of the reflection centers from the vehicle are determined from the reception signals and from this and from the direction of the reception channel the polar coordinates of the reflection centers, based on the current vehicle position, are determined, characterized in that the reception is carried out simultaneously via two reception channels with reception directions pointing to the same side of the vehicle, which are opposite a plane extending at right angles to the direction of travel ( 1st 8 ) are swiveled forward by a first swivel angle ( ϕ V ) or a second swivel angle ( ϕ A ), that the received signals are continuously digitized in both reception channels and the data present after digitization in polar coordinate format is converted into a stationary, stationary, Cartesian coordinate system are transformed in such a way that each pair of polar coordinates values a set of Cartesian addresses ( y V / x V , y A / x A ) and each address ( y V / x V , y A / x A ) of a set the same date is assigned, that the data for each receiving channel are stored separately under the assigned Cartesian addresses ( y V / x V , y A / x A ) and that the same addresses ( y V / x V , y A / x A ) are checked and are then output as the location of reflection centers if data stored under the same addresses ( y V / x V , y A / x A ) are each at least greater than zero. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei der Koordinatentransformation jede Winkelkoordinate (ϕ) eines Polarkoordinaten-Wertepaares (r, ϕ) um einen der maximalen Auflösung (σ) des kartesischen Koordinatensystems entsprechenden Winkelbetrag (m σ) stufenweise variiert wird, wobei die Anzahl (m) der Variationsstufen gleich dem Quotienten aus dem Öffnungswinkel (2ϑ -3) des Empfangskanals und der maximalen Auflösung (σ) des kartesischen Koordinatensystems ist.2. The method according to claim 1, characterized in that each coordinate coordinate ( ϕ ) of a polar coordinate value pair ( r , ϕ ) by the maximum resolution ( σ ) of the Cartesian coordinate system corresponding angle amount ( m σ ) is varied in steps in the coordinate transformation, wherein the number ( m ) of the variation levels is equal to the quotient of the opening angle (2 ϑ -3 ) of the receiving channel and the maximum resolution ( σ ) of the Cartesian coordinate system. 3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß redundante kartesische Adressen (y V /x V , y A /x A ) eines Adressensatzes vor Abspeichern der Daten eliminiert werden.3. The method according to claim 1 or 2, characterized in that redundant Cartesian addresses ( y V / x V , y A / x A ) of an address set are eliminated before storing the data. 4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Summe von erstem und zweitem Schwenkwinkel (ϕ V , d A ) 90° bemessen wird. 4. The method according to any one of claims 1 to 3, characterized in that the sum of the first and second pivot angle ( ϕ V , d A ) is dimensioned 90 °. 5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der erste und zweite Schwenkwinkel (d V , ϕ A ) gleich groß bemessen werden.5. The method according to any one of claims 1 to 4, characterized in that the first and second pivot angles ( d V , ϕ A ) are dimensioned the same size. 6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Prüfung gleicher Adressen (y V / x V , y A /x A ) mittels Multiplikation der unter diesen Adressen (y V /x V , y A /x A ) abgespeicherten Daten durchgeführt wird.6. The method according to any one of claims 1 to 5, characterized in that the checking of the same addresses ( y V / x V , y A / x A ) by multiplying the addresses under these ( y V / x V , y A / x A ) stored data is carried out. 7. Vorrichtung zum Durchführen des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 6, mit einem auf einem Wasserfahrzeug angeordneten Seitensicht-Sonar, das Schallimpulse aussendet und eine lineare Empfangsantenne mit einer Vielzahl von äquidistant aneinandergereihten elektroakustischen Wandlern und einen mit den Wandlerausgangssignalen belegten Richtungsbildner zum Bilden mindestens einer selektiven Empfangsrichtung der Empfangsantenne aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß der Richtungsbildner (17) durch geeignete Verzögerung und Addition der Wandlerausgangssignale zwei mit jeweils einem Ausgang (22, 23) verbundene Empfangskanäle (19, 20) mit einem von der Empfangsantennenkonfiguration bestimmten Öffnungswinkel (2ϑ -3) besitzt, die unter einer ersten und zweiten, jeweils um einen gleichen Winkel (ϕ) gegenüber einer Antennennormalen (18) in voraus bzw. nach achtern geschwenkten Empfangsrichtung einfallende Empfangssignale führen, daß jedem Ausgang (22, 23) des Richtungsbildners (17) ein Analog-Digital-Wandler (24, 25), ein digitaler Vorspeicher (26, 27) zum Zwischenspeichern der im Polarkoordinatenformat vorliegenden Ausgangsdaten der Analog-Digital-Wandler (24, 25) und ein in kartesischen Koordinaten adressierbarer digitaler Hauptspeicher (28, 29) nachgeschaltet ist, daß ein Schreibadressierkreis (31) mit einem Koordinatentransformator (32) zum Einschreiben der Vorspeicherwerte in die Hauptspeicher (28, 29) und ein Leseadressierkreis (45) zum parallelen, spalten- oder zeilenweisen Auslesen der Hauptspeicher (28, 29) vorgesehen ist und daß die Speicherausgänge der beiden Hauptspeicher (28, 29) mit einem Multiplizierer (49) verbunden sind, dessen Ausgang an einer mit den Ausleseadressen belegten Registriervorrichtung (50) angeschlossen ist.7. Device for performing the method according to one of claims 1 to 6, with a side view sonar arranged on a watercraft, which emits sound impulses and a linear receiving antenna with a plurality of equidistantly aligned electroacoustic transducers and a directional generator occupied with the transducer output signals for forming at least a selective receiving direction of the receiving antenna, characterized in that the directional generator ( 17 ) by suitable delay and addition of the converter output signals two receiving channels ( 19, 20 ) connected to one output ( 22, 23 ) each with an opening angle (2 ϑ. ) determined by the receiving antenna configuration -3 ), which at a first and a second, each by an equal angle ( ϕ ) with respect to an antenna normal ( 18 ) in incoming or aft reception direction, receive incoming signals that each output ( 22, 23 ) of the directional generator ( 17 ) an analog-digital converter ( 24, 25 ), a digital pre-memory ( 26, 27 ) for temporarily storing the output data of the analog-digital converter ( 24, 25 ) available in polar coordinate format and a digital main memory which can be addressed in Cartesian coordinates ( 28, 29 ) is connected downstream that a write address circuit ( 31 ) with a coordinate transformer ( 32 ) for writing the pre-memory values into the main memory ( 28, 29 ) and a read address circuit ( 45 ) for parallel, column or row-wise reading of the main memory ( 28, 29 ) is provided and that the memory outputs of the two main memories ( 28, 29 ) are connected to a multiplier ( 49 ), the output of which is connected to a registration device ( 50 ) which is assigned the readout addresses. 8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Schreibadressierkreis (31) einen von einem Zählimpulsgenerator (33) getakteten Stufenzähler (34) und einen an dem Übertragausgang (carry) des Stufenzählers (34) angeschlossenen Entfernungsinkrementzähler (35) und der Koordinatentransformator (32) einen ersten und zweiten Addierer (36, 37), einen Subtrahierer (38), ein Sinus/Cosinus-Netzwerk (39) und einen Integrator (40) zum Aufsummieren der jeweils zwischen zwei Sendeimpulsen vom Wasserfahrzeug (10) zurückgelegten Fahrstrecken aufweist, daß der erste Addierer (36) eingangsseitig mit dem Zählausgang des Stufenzählers (34) verbunden ist und mit dem Empfangswinkel (ϕ) der beiden Empfangskanäle, dem Auflösungsvermögen (σ) der Hauptspeicher (28, 29) und dem Zählstand (m) des Stufenzählers (34) einen Satz von Stufenwinkeln (α m ) generiert, daß das Sinus/Cosinus-Netzwerk (39) eingangsseitig mit dem Ausgang des ersten Addierers (36) und mit dem Zählausgang des Entfernungsinkrementzählers (35) verbunden ist und für jeden Zählerstand (i) des Entfenrungsinkrementzählers (35) mit den Stufenwinkeln (α m ) einen Satz von an getrennten Ausgängen anstehenden Sinus- und Cosinuswerten (y m , x m ) liefert, daß der Integrator (40) zwei Ausgänge aufweist, an welchen die kartesischen Komponenten (y n , x n ) der auf ein Entfernungsinkrement (Δ r) normierten Fahrstrecke anstehen, daß die Ausgänge des Integrators (40) und des Sinus/Cosinus-Netzwerkes (39) sowohl mit dem zweiten Addierer (37) als auch mit dem Subtrahierer (38) verbunden sind und daß die beiden Ausgänge des zweiten Addierers an die Adresseneingänge des einen Hauptspeichers (28) und die beiden Ausgänge des Subtrahierers (38) an die Adresseneingänge des anderen Hauptspeichers (29), vorzugsweise jeweils unter Zwischenschaltung eines Multiplexers (43, 44), geführt sind.8. The device according to claim 7, characterized in that the write addressing circuit ( 31 ) one of a counting pulse generator ( 33 ) clocked step counter ( 34 ) and one of the carry output (carry) of the step counter ( 34 ) connected distance increment counter ( 35 ) and the coordinate transformer ( 32 ) has a first and a second adder ( 36, 37 ), a subtractor ( 38 ), a sine / cosine network ( 39 ) and an integrator ( 40 ) for adding up the distances traveled by the watercraft ( 10 ) between each two transmission pulses, that the first adder ( 36 ) is connected on the input side to the counting output of the stage counter ( 34 ) and to the reception angle ( ϕ ) of the two reception channels, the resolution ( σ ) of the main memory ( 28, 29 ) and the count ( m ) of the stage counter ( 34 ) generates a set of step angles ( α m ) that the sine / cosine network ( 39 ) on the input side with the output of the first adder ( 36 ) and m it is connected to the counting output of the distance increment counter ( 35 ) and for each counter reading ( i ) of the distance increment counter ( 35 ) with the step angles ( α m ) provides a set of sine and cosine values ( y m , x m ) which are present at separate outputs, that the integrator ( 40 ) has two outputs at which the Cartesian components ( y n , x n ) of the route standardized to a distance increment ( Δ r ) are present, so that the outputs of the integrator ( 40 ) and the sine / cosine network ( 39 ) are connected to both the second adder ( 37 ) and the subtractor ( 38 ) and that the two outputs of the second adder to the address inputs of one main memory ( 28 ) and the two outputs of the subtractor ( 38 ) to the address inputs of the other Main memory ( 29 ), preferably each with the interposition of a multiplexer ( 43, 44 ). 9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß dem zweiten Addierer (37) und dem Subtrahierer (38) jeweils ein Redundanzprüfer (41, 42) nachgeschaltet ist.9. The device according to claim 8, characterized in that the second adder ( 37 ) and the subtractor ( 38 ) are each followed by a redundancy checker ( 41, 42 ). 10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Zählkapazität des Stufenzählers (34) gleich dem Quotienten aus dem Öffnungswinkel (2j -3) der Empfangsantenne (15) und dem maximalen Auflösungsvermögen (σ) der Hauptspeicher (28, 29) bemessen ist.10. Device according to one of claims 7 to 9, characterized in that the counting capacity of the step counter ( 34 ) is equal to the quotient of the opening angle (2 j -3 ) of the receiving antenna ( 15 ) and the maximum resolution ( σ ) of the main memory ( 28 , 29 ) is dimensioned.
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CN108828604A (en) * 2018-05-31 2018-11-16 深圳臻迪信息技术有限公司 It seeks fish system and seeks the underwater scanning detection method of fish system using this

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