DE767247C - Verfahren und Vorrichtung zum Aufsuchen von Objekten nach der Echomethode - Google Patents

Description

• Verfahren und Vorrichtung zum Aufsuchen von Objekten nach der Echomethode Es ist bekannt,@ daß bei der Übertragung von Schwingungen bestimmter Frequenz Abweichungen zwischen der tatsächlich ausgewandten und der am Empfänger aufgenommenen Frequenz auftreten, sobald sich Sender und Empfänger relativ zueinander bewegen. Dieselbe Erscheinung tritt auf, wenn sich bei der Echolotung die reflektieren dz Fläche relativ zur Beobachtungsstelle so bewegt, daß sich der Abstand von der Beobachtungsstelle ändert. Man hat die unter dem Namen Doppiereffekt bekannte Erscheinung in der Schiffahrt schon für die Messung der Eigengeschwindigkeit von Schiffen über Grund vorgeschlagen, indem 1nan den Meeresboden durch eine unter einem bestimmten Höhen- und Azimutwinkel zur Fahrtrichtung wirkende Echoloteinrichtung anlotete und die Tonhöhe des zurückkommenden Echos durch Vergleich mit der regelbaren Tonhöhe eines Summers als Maß für die Fahrtgeschwindigkeit über dem Meeresgrund bestimmte, Der vorliegenden Erfindung liegt nun die Erkenntnis zugrunde, daß bei gleichzeitigem Vorhandensein mehrerer reflektierender Objekte, die verschiedene relative Geschwindigkeit zur Beobachtungsstelle haben, infolge des Dopplereffektes die rückkehrenden Echos verschiedene Frequenz haken.
• Das Wesen der Erfindung besteht darin, daß zum Aufsuchen und zur Abstandsmessung von Objekten nach der Echomethode, insbesondere mittels Schallwellen im Wasser, mahrere glsichzeitig vorhandene reflektierende Objekte, die verschiedene Geschwindigkeit in bezug auf die Beobachtungsttelle haben, durch Ausnutzung der sich infolge des Dopplereffektes ergebenden Freguenzunterschiade voncinander unterschieden und getrennt beobachtet werden, Um diese Unterscheidung und getrennte Beobachtung durchführen zu können, sind zwei Wege möglich.
• Entweder macht man unter Beibehaltung einer bestimmten Sendefrequenz durch wahlweise Einschaltung oder Regelung von Abstimm- bzw. Siabmitteln od. dgl. die Echoempfangseinrichtung so selektiv, daß nur die von mit bestimmter Relativgeschwindigkeit sich bewegenden Objekte kommenden Echos zur Wirkung kommen, oder man bildet die Empfangseinrichtung für eine bestimmte Echofrequenz aus und ändert die Sendefrequenz, z. B, in Form ven Heulsignalen entsprechend der Relativgeschwindigkeit der angeloteten Objekte.
• Bei der horizontalen Echolotung im Wasser mittels Schallwellen. wo es sich um die Auffindung und Abstandsmessung unsichtbarer Schiffe handelt, treten als außerordentlich störend die vom Meeresboden zurückgeworienen Echos auf. Sic verdecken meist das von cinem im Beobachtungsbareich hefindlichen Schiff zurückkommende Echo derart, daß dasselbe nur schwer oder gar nicht erkennbar ist. Die Erfindung gibt nun u. a. ein Mittel in die Hand. «m diese flodenechos zu unterdrücken und die Nutzechos der zu beobachtenden Schiffe ungestört zu beobachten, Voraussetzung ist, daß sich diese Objekte in Fahrt befinden, denn dann haben sie eine andere Relativgeschwindigkeit zur Beobachtungsstelle als die ruhenden Reflexionsstellen des Meeresbodens, und infolgedassen haben die von ihnen zurückkehrenden Echos eine andere Frequenz.
• An einem Beispiel mögen diese Verhältnisse näher erläutert werden, Ein mit einer Einrichtung zur horizontalen Echolotung ausgerüstetes Bechachtungsfahrzeug befindet sich in Ruhe an einer relativ flachen Meeresstelle und sendet Ultraschallsignale der Frequeuz 35 000 Hz in horizontaler Richtung aus. Dann haben die von den Erhebungen des Meeresbodens zurückkehrenden Echos cbenfalls die Frequenz 35 000 Hz und werden beim Abhören als ein mehr oder weniger unregelmäßiges, lange andauerndes, rollendes Nachhallen mit teilweise scharf beobachtbaren Echoeinsätzen beobachtet, Befindet sich nun ein fahrendes Schiff im Beobachtungsgebiet, das sich baispielsweise mit einer Geschwindigkeit von 10 m/see der Beobachtungsstelle nähert, so wird das von ihm zurückkehrende Echo bei Anwendung der bisher üblichen Empfangseinrichtungen. die auf die Sendefrequenz, also 35 000 Hz, abgestimmt siud, verdeckt bzw. überhaupt mcht zur Einwirkung gebracht. Nach dem Dopplerschen Prinzip0 ergibt sich die Echofrequenze des mit 10 m/see sich der Beobachtungsstelle nähernden Schiffe szu 35 467 Hz, wenn man die Schallgeschwindigkeit mit 1500 m/see annimmt, Wendet man beim Empfang eine Überlagerungsfrequenz von z. B. 30 000 Hz an, so ergibt sich demnach für die Bodenechos, deren Frequenz 35 000 Hz ist, eine Schwebungsfrequenz von 1000 Hz, wäbrend für das Schiffscho sich eine Schwebungsfrequenz von 533 Hz ergibt, Es ist nun nicht schwierig, durch Anwendung geeigneter Abstimm- oder Siebmittel od, dgl, das Nutzecho von 533 Hz völlig getrennt von den störenden Bodenechos von 1000 Hz zu beobachten und zur Anzeige zu bringen, Selbst wenn die Fahrtgeschwindigkeit des Beobachtungsobjaktes nur 1 m/sec beträgt. ergibt sich noch cine Frequenzdifferenz von 47 Hz.
• Je höher die Signalfrequenz ist, um so größere Differnezen erhält man.
• Entsprechende Nerhältnisse ergeben sich, wenn das Beobachtungsschiff sich sellbst in Fahrt befindet, Die bodenechos sind dann je nach der Richtung, aus der sie kommen, verschieden in der Frequenz, Es ist aber durch Beschränkung der Schallsendung auf bestimmte Sektoren möglich, auch in diesem Falle die bodenechos von denen fahrender Schiffen zu trennen, Besonders zweckmäßig ist es, zur Vermeidung bzw, Unterdrückung der Bodenechos die Empfangseinrichtung so auszubilden, daß diejenigen Frequenzen, die den Bodenechos entsprechen, durch Schluckkreise überhaupt von der Anzeigevorrichtung ferngehalten werden, so daß nur alle anderen Freouenzen, die von fahrenden Objekten zurückkommen, auf die Anzeigevorrichtung einwirken können. Es können dann gleichzeitig alle Nutzechos beobachtet werden, ganz gleichgültig, welche Fahrtgeschwindigkeit die betreffenden angeloteten Schiffe haben, Die Frequenz der Schluckkreise od, dgl, muß naturgemäß jeweils entsprecbend der Fahrtgeschwindigkeit der Beobachtungsstelle neu eingestellt werden, Gegebenenfalls kann dies selbsttätig in Abhängigkeit von der Fahrtgeschwindigkeit und bei gerichtetem Loten gegebananialls auch noch in Abhängigkeit von der Peilrichtung geschehen, Die Trennung durch Abstimmittel is insbesondere geeignet, wenn die Echos pach der Hörmethode oder durch Ansprechen von im wesentlichen frequenzunabhängigen Schauzeichengliedern ermittelt werden sollen, Anstatt eine Empfangsvorrichtung mit wahlweise einschaltbaren oder regelbaren Abstimm- oder Siebmitteln zu benutzen, kann man auch mehrere getrennte Empfangseinrichtungen mit entsprechenden Anzeigevorrichtungen versehen, die auf verschieden nahe benachbarte Echofrequenzen abgestimmt sind und dadurch eine gleichzeitige Beobachtung verschiedener Objekte ohne Änderung der Siebmittel oder der Sendefrequenz erzielen, Das Verfahren und die Vorrichtung gemäß der Erfindung ermöglichen nicht nur eine Trennung eins Nutzechos von den so störenden Bodenechos, sondern geben auch die Möglichkeit, zwei oder mehr Schiffe, die sich im selben Sektor befinden und sich mit verschiedener Geschwindigkeit relativ zum Beobachtungsstand bewegten, getrennt zu beobachten. Sind beispielsweise zwei Schiffe im Voraussektor vorhanden, von denen sich das eine mit 10 m/sec näbert, während sich das andere mit derselben Geschwindigkeit entfernt, so ergibt sich unter Annahme der oben angeführten Signal- und Überlagerungsfrequenzen für das eine Schiff eine Echofrequenz von 533 Hz, für das andere Schiff von 1461 Hz, so daß eine getrennte Beohachtung außerordentlich leicht durchführbar ist.
• Die Erfindung ist nicht nur anwendbar für Beobachtungen mittels Schallwellen, sondern kann sinngemäß auch für Echomethoden mittels elektromagnetischer Wellen Anwendung finden. Naturgemäß bieten diesem Fall im Hinblick auf die nur relativ geringe BE-wegungsgeschwindigkeit irdischer Objeekte nur sehr hohe Frequenzen Aussicht auf Erfolg, und es müssen außerordentlich selektive Empfangsmittel und Überlagerungsmethoden benutzt werden.

Claims (7)

1. PATENTANSPRÜCHE : 1. Verfahren zum Aufsuchen und zur Abstandsmessung von Objekten nach der Echomethode, insbesondere mittels Schallwellen im Wasser, dadurch ekennzelichnet, daß mehrere gleichzeitig vorhandene, reflektierende Objekte, die verschiedene Geschwindigkeit in bezug auf die Beobachtungsstelle haben, durch Ausnutzung der sich infolge des Dopplereffektes ergebenden Frequenzunterschiede voneinander unterschieden und getrennt beobachtet werden.
2. 2. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch I, bestehend aus einer Sende-und Empfangsseinrichtung zur Echolotung, dadurch gekennzeichnet, daß die in an sich bekannter Weise ausgebildete Empfangseinrichtung für das Echo mit derart selektiven, wahlweise einschaltbaren bzw, regelbaren Abstimm- bzw. Siebmitteln od. dgl. versehen ist, daß Echos, die in der Frequenz nur geringe Abweichungen aufweisen, getrennt voneinander empfangen bzw. zur Anzeige gebracht werden können.
3. 3. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß die Empfangseinrichtung scharf auf eine bestimmte Echofrequenz abgestimmt ist und auf der Sendeseite Mittel vorgesehen sind, um die ausgesandte Signalfrequenz in bestimmten Grenzen zu verändern.
4. 4. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen Echoempfangseinrichtung und Anzeigevorrichtung Mittel eingeschaltet sind, die diewenigen Frequenzen unterdrücken bzw. von der Einwirlulng auf die Anzeigevorrichtung ausschließen, die den von ruhenden Objekten kommenden Echos (z. B.

   Bodenechos> entsprechen und daß diese Mittel von Hand oder selbsttätig in bezug auf die Fahrtgeschwindigkeit der Beobachtungsstelle und bei gerichtetem Loten gegebenenfalls auch noch in Abhängigkeit von der Peilrichtung'einstellbar sind.
5. 5. Vorrichtung nach den Ansprüchen 2 bis 4 für die Benutzung von Ultraschallwellen mit Überlagerungsempfang der Echos, dadurch gekennzeichnet daß die Abstimmsiebmittel od, dgl, im tonfrequenzteil eingeschaltet werden.
6. 6. Vorrichtung nach den Ansprüchen 2 bis 5, dadurch gekennzeichhet, daß mehrere getrennte Empfangskreise mit entsprechenden Anzeigevorrichtungen vorgesehen sind, die auf verschieden nahe benachbarte Echofrequenzen abgestimmt sind.
7. 7. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Sendeeinrichtung zum groben Aufsuchen bewegter reflektierender Objekte mit einer Anordnung zur Erzeugung von Heulsignalen versehen ist.

   Zur Abgrenzung des Erfindungsgegenstands vom Stand der Technik sind im Erteilungsverfahren folgende Druckschriften in Betracht gezogen worden: Deutsche Patentschriften Nr. 399 723, 429 8II.