DE977809C - Verfahren zum Orten von Unterwasserzielen nach Richtung und Entfernung - Google Patents

Description

• Verfahren zum Orten von Unterwasserzielen nach Richtung und Entfernung Bei aktiven, mit Ultrawasserschallsignalen arbeitenden Sonaranlagen ist es üblich, die Lotimpulse als Sinusimpulse auszusenden. Echos von Objekten wie Fahrzeugen, U-Booten, Walen, Mine u. dgl. kommen insbesondere in flachen Seegebieten gewöhnlich nicht auf einem einzigen Wege zur Schwingerbasis zurück, sondern infolge von Reflexionen an der Oberfläche und am Meeresboden auf verschiedenen NVegen. Diese Erscheinung, die allgemein bekannt ist, führt bei den Sinusimpulsen zu Interferenzen, die selbst bei- idealer Reflexion an einer gera<len NVand oder an einem Tripel spiegel ein Sinusimpulssignal, das mit rechteckiger Hüllkurve ausgesendet wird, als impuls- und phasenmoduliertes 5 ignal zurückkommen lassen.
• Die in der Sonartechnik bekannte Anzeigemethode, die unter dem Namen » S-Methode « als Phasenpeilmethode entwickelt ist und bei der Echos als Striche definierter, vom Peilwinkel abhängiger Neigung zur Entfernungsachse am Schirm einer Kathodenstrahlröhre angezeigt werden, setzt voraus, daß die Echosignale auf zwei benachbarte gleich empfindliche Empfängergruppen gelangen.
• Die Amplitude der Echosingnale muß dabei gleich groß und ihre Phasenzuordnung definiert und konstant sein. Infolge der Mchrfachwege innerhalb des Verlaufes eines Echoimpulses wird diese Voraussetzung meist nicht erfüllt, so daß die Echobilder selbst bei idealer Reflexion als ellipsenartige Gcbildc zur Anzeige kommen; vgl. Photo Abb. 1, worin Echos eines Sinusimpulses von einem Tripelspiegel wiedergegeben sind.
• In der Abbildung entspricht die Abszisse der Zeit- oder Entfernungsachse. Die zugchörige Ablenkung des Leuchtflecks erfolgt im Takte der Echolotungen von links nach rechts. Ferner erfährt der Leuchtfleck Ablenkungen quer zur Zeitacllse entsprechend der Größe der eintreffenden Nutzechos oder Störimpulse. Diese Ablenkung soll' im Idealfall die Form eines Striches haben, dessen Neigung gegen die Zeitachse ein Maß für die Richtung darstellt, aus welcher das Echo zurückkehrt. Diese Neigung ergibt sich bei der S-Methode aus der Phasendifferenz an zwei in festem Abstand voneinander angeordneten Empfängern. Wie jedoch aus Abb. I zu erkennen ist, ergibt sich bei Verwendung eines Sinusimpulses ein elliptisches Echobild, bei dem eine Bestimmung der Peilrichtung für den reflektierenden Tripelspiegel praktisch nicht möglich ist. Es läßt sich aus der Anzeige nur noch die ungefähre Entfernung des Objektes entsprechend der Lage der Ellipsenmitte auf der Zeitachse feststellen.
• Erfindungsgemäß läßt sich der durch die Vielfachwege bedingte Nachteil der Interferenz bei Sinusimpulsen dadurch vermeiden, daß man ein Rausch- oder Rauschbandsignal aussendet. Das Rauschband enthält von vornherein keine definierte Frequenz- und Phasenzuordnung der darin enthaltenen Komponenten. Da jede Sonaranlage empfangsseitig eine durch die Eigenfahrtse und die Fahrt des Gegners vg, der als Zicl beobachtet wird, bedingte Dopplerbandbreite von 4 (ve + vg) f0 c haben muß, wobei f0 die Frequenz des Sinusimpulses oder die Mittenfrequenz des Rauschbandes ist und c die Schallgeschwindigkeit im Wasser, wird man das Rausehband, das als Sendeimpuls dient, größer als 4 (ve + vg) f0 c wählen.
• Da nach bekannten Schaltungen für alle Frequenzen im Band f0 # 2(ve 2 (Ve s V)f ein aus einer bestimmten Richtung ein£allendes Sinussignal sich als Strich derselben Neigung dar-.stellen läßt, ist ersiclltlich, daß alle im Rauschband enthaltenen Frequenzen, die aus einer bestimmten Richtung einfallen, trotz unterschiedlicher Phasendifferenzen dieselbe Strichneigung ergeben.
• Infolge der von vornherein vorhandenen Phasenstatistik bei einem im Mittel aber nur wenig schwankenden Amplitudenwert des Rauschsignals kommt es unerwartet dazu, daß die Mehrfachwege, die bei reinen Sinussignalen zu den störenden Interferenzen führen, sich gar nicht mehr auswirken; vielmehr erscheinen nuhmehr die Echobilder im wesentlichen als Striche definierter Neigung, wie aus Abb. 2 zu ersehen ist. Diese Aufnahme zeigt das Echo desselben Reflektors wie in Abb. 1, jedoch mit einem Rauschbandsignal von 10 kHz # 500 Hz aufgenommen, und läßt erkennen, daß durch die Phasenstatistik des Rauschbandes die Interferenzen der verschiedenen Wege nicht mehr zum Tragen kommen.

Claims (3)

1. PATENTANSPRÜCHE: I. Verfahren zum Orten von Unterwasserzielen nach Richtung und Entfernung mit Hilfe der als S-Methode bekannten Phasenpeilmethode, dadurch gekennzeichnet, daß Rausch-oder Rauschl>andimpulse als Sendesignale verwendet werden.
2. 2. Verfahren nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß abwechselnd Sinusimpulse der Frequenz fo oder Rauschbandimpulse gesendet werden mit einer Mittenfrequenz f0.
3. 3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Bandbreite der Rauschbandsignale größer ist als die durch Eigen- und Fremddopplerabweichung bedingte Empfangsbandbreite der Sonaranlage.

   In Betracht gezogene Druckschriften: » Nachrichtentechnik «, 1961, Heft 1, S. 2 bis 7 ; » Elektronische Rundschau «, Nr. 7/1956, S. 185 bisL8&