NL8401056A

NL8401056A - PASSIVE METHOD FOR ESTIMATING STATE SIZES OF A MOVING SOUND IMPULSE IN WATER RADIANT TARGET.

Info

Publication number: NL8401056A
Application number: NL8401056A
Authority: NL
Original assignee: Krupp Atlas Elektronik Gmbh
Priority date: 1982-12-18
Filing date: 1984-04-04
Publication date: 1989-04-03
Also published as: FR2591754A1; NL190768B; NL190768C; FR2591754B1

Description

Passieve werkwijze voor het schatten van toes tan ds grootheden van een bewegend, geluidsimpulsen in water uitstralend doel.Passive method for estimating the magnitudes of a moving target emitting sound pulses in water.

De uitvinding heeft betrekking op een passieve werkwijze voor het schatten van toestandsgrootheden zoals afstand, snelheid, koers en/of zendfrequentie van een bewegend, geluidspulsen in water uitstralend doel, zoals 5 een schip, torpedo, of iets dergelijks, met actieve sonar vanuit een van het doel verwijderde ontvangst-plaats.The invention relates to a passive method for estimating state variables such as distance, speed, course and / or transmission frequency of a moving target emitting sound pulses in water, such as a ship, torpedo, or the like, with active sonar from one of the target removed reception location.

Een bekende werkwijze van deze soort, algemeen aangeduid met "ping steeling technique", maakt gebruik 10 van het effekt van de meerwegsuitbreiding in het geluids-kanaal. Hierbij wordt uit de looptijdverschillen tussen de direkte, dat wil zeggen in de peilrichting van ontvanger naar zender, ontvangen geluidspuls en de via omwegen ontvangen geluidspuls of geluidspulsen eerst de 15 plaats en door aansluitende, in de tijd geïntegreerde verwerking, ook de snelheid van de zender ongeveer bepaald.A known method of this kind, generally referred to as "ping steeling technique", exploits the effect of the multipath extension in the sound channel. Here, from the transit time differences between the direct, ie in the bearing direction from receiver to transmitter, received sound pulse and the sound pulse or sound pulses received via detours, first the place and, by subsequent processing integrated in time, also the speed of the transmitter approximately determined.

Deze werkwijze stelt evenwel goede kennis over de steeds heersende geluidsuitbreidingsomstandigheden voorop.However, this method puts good knowledge of the prevailing sound expansion conditions first.

In gebieden van ondiep water met meestal weinig kennis van 20 de eigenschappen van het ondiepe waterkanaal kan deze werkwijze niet worden toegepast.This method cannot be applied in areas of shallow water with usually little knowledge of the properties of the shallow water channel.

Aan de uitvinding ligt het doel ten grondslag een passieve werkwijze van de in de aanhef genoemde soort te verschaffen, waarmede toestandsgrootheden van een 25 doel onafhankelijk van de kennis over de eigenschappen van het geluidskanaal met relatief hoge nauwkeurigheid kunnen worden bepaald. De werkwijze dient in het bijzonder geschikt te zijn voor gebieden van ondiep water. Tegelijk moet deze werkwijze aan ontvangerszijde kunnen worden 30 uitgevoerd met gebruikelijke antennes of bases, zoals bekende passieve sonarinrichtingen deze vertonen, en moet elke constructieve extra uitrusting, in het bijzonder voor de antenne of basis worden vermeden.The object of the invention is to provide a passive method of the type mentioned in the preamble, with which condition quantities of a target can be determined with relatively high accuracy, independent of the knowledge of the properties of the sound channel. The method should be particularly suitable for areas of shallow water. At the same time, this receiver side method must be capable of being performed with conventional antennas or bases, as known passive sonar devices exhibit, and any constructional additional equipment, especially for the antenna or base, should be avoided.

Teneinde dit doel te bereiken wordt volgens 35 de uitvinding een werkwijze verschaft zoals in de aanhef omschreven met het kenmerk, dat in de nagalm optredende 8 4 01 0 5 6 Γ i - 2 - *In order to achieve this object, according to the invention there is provided a method as described in the preamble, characterized in that the reverberation 8 4 01 0 5 6 Γ i - 2 - *

Dopplerfrequenties worden gedetecteerd, en dat door middel van de Dopplernagalmfrequenties de toestandsgrootheden van het doel worden bepaald.Doppler frequencies are detected, and that the state quantities of the target are determined by means of the Dopplernagalm frequencies.

Bij de werkwijze volgens de uitvinding wordt 5 juist die eigenschap van het ondiepe waterkanaal benut, die tot nog toe voor de akoestische plaatsbepaling als storend werd ervaren, namelijk de versterkt optredende nagalm met de effekten van de door het Dopplereffekt veroorzaakte frequentiespreiding in de nagalm van een plaatsbepa-10 lingssignaal en de richtings- en tijdsafhankelijkheid van deze frequentiespreiding. De werkwijze volgens de uitvinding heeft het voordeel, dat geen extra constructieve besteding vereist is. De werkwijze wordt zonder enige constructieve verandering aan gebruikelijke passieve 15 sonarinrichtingen met bijvoorbeeld een cilinderbasis uitsluitend door middel van de signaalverwerking tot stand gebracht. Voor de werkwijze vereiste deelstappen in de signaalverwerking, bundelvorming en frequentieanalyse zijn bij een reeks bekende passieve sonarinrichtingen 20 zonder meer reeds aanwezig, zodat de werkwijze met de kleinste extra voorzieningen in aanwezige sonarinrichtingen kan worden geïmplementeerd. De werkwijze volgens de uitvinding werkt goed nauwkeurig. Zelfs bij ongunstige randvoorwaarden levert zij schattingswaarde voor de 25 afstand tussen het de zender dragende doel en de ontvanger met een fout van minder dan 10 %.In the method according to the invention, it is precisely that property of the shallow water channel which has hitherto been perceived as disturbing for the acoustic positioning, namely the amplified reverberation with the effects of the frequency spread in the reverberation of a Doppler effect. positional signal and the direction and time dependence of this frequency spread. The method according to the invention has the advantage that no additional constructional expenditure is required. The method is accomplished without any structural change to conventional passive sonar devices with, for example, a cylinder base, solely by signal processing. Partial steps in signal processing, beam shaping and frequency analysis required for the method are already present in a series of known passive sonar devices 20, so that the method with the smallest additional facilities can be implemented in existing sonar devices. The method according to the invention works well accurately. Even under unfavorable boundary conditions, it provides an estimate value for the distance between the target carrying the transmitter and the receiver with an error of less than 10%.

Een voordelige uitvoeringsvorm van de uitvinding is gegeven in conclusie 5. Door extra bepaling van de in het direkte signaal, dat wil zeggen het in de peil-30 richting invallende signaal, verkregen Dopplerfrequentie van de zendpuls kan met de volgens conclusie 3 en 4 bepaalde toestandsgrootheden zendfrequentie en waarde van de doelsnelheid de koers van het doel worden bepaald.An advantageous embodiment of the invention is given in claim 5. By means of an additional determination of the Doppler frequency of the transmit pulse obtained in the direct signal, that is to say the signal incident in the level direction 30, it is possible to have the state parameters determined according to claims 3 and 4. transmission frequency and value of the target speed the course of the target are determined.

Een voordelige uitvoeringsvorm van de werkwijze 35 volgens de uitvinding is gegeven in conclusie 6. In de beide niet doelwijzende selectieve ontvangstrichtingen of richtingskanalen van de sonarinrichting verkrijgt men complementaire extrema van de Dopplernagalmfrequenties, dat wil zeggen‘in het ene richtingskanaal wordt een 40 maximale en ih het andere een minimale Dopplernagalmfre- 84 01 05 6 .An advantageous embodiment of the method according to the invention is given in claim 6. In both non-aiming selective reception directions or direction channels of the sonar device, complementary extremes of the Dopplernagalm frequencies are obtained, i.e. in one direction channel a maximum and ih the other a minimum Dopplernagalmfre- 84 01 05 6.

i - 3 - ί * $ quentie gedetecteerd. Onder selectieve ontvangstrichting worden hier gebruikelijke openingshoeken 2Θ_^ van de ontvangstkarakteristiek verstaan. Een verbetering van de detectienauwkeurigheid van de Dopplernagalmfrequenties 5 wordt bereikt met verkleining van de openingshoek 29_g.i - 3 - ί * $ sequence detected. Selective reception direction is here understood to mean the usual opening angles 2Θ_ ^ of the reception characteristic. An improvement in the detection accuracy of the Dopplernagalm frequencies 5 is achieved with reduction of the opening angle 29_g.

Thans gebruikelijk bij passieve sonar voortgebrachte openingshoeken 2e_g = 2° zijn voor goede resultaten geheel voldoende. Door de gerichte ontvangst van de nagalm valt de bij ongerichte of omnidirectionale ontvangst 10 vereiste beperking op een stationaire of quasi-stationaire ontvanger weg. Verder kan de ontvanger zelf onbeperkt bewegen. De daarbij optredende zgn. eigen Doppler kan op grond van de bekende snelheid en de bekende koers van de ontvanger zonder meer rekenkundig worden geëlimineerd.Current angles 2e_g = 2 ° currently produced with passive sonar are quite sufficient for good results. Due to the targeted reception of the reverb, the restriction required on non-directional or omnidirectional reception on a stationary or quasi-stationary receiver is eliminated. Furthermore, the receiver can move indefinitely. The so-called proprietary Doppler can be eliminated arithmetically based on the known speed and the known course of the receiver.

15 Ben voordelige uitvoering van de werkwijze volgens de uitvinding is gegeven in conclusie 7. Door deze maatregelen vermijdt men meetonnauwkeurigheden, die bij de uitvoering van de werkwijze volgens conclusie 6 kunnen ontstaan, wanneer de beide niet doelwijzende 20 selectieve ontvangstrichtingen ten opzichte van de nog onbekende doelkoers ongunstig worden gekozen.An advantageous embodiment of the method according to the invention is given in claim 7. These measures prevent measurement inaccuracies which may arise during the implementation of the method according to claim 6, when the two non-aiming selective reception directions are relative to the as yet unknown target price is chosen unfavorably.

Een voordelige uitvoering van de werkwijze volgens de uitvinding is gegeven in conclusie 8. Met de bepaalde toestandsgrootheden doelkoers, doelsnelheid 25 en zendfrequentie van de doelzender kan door middel van de aangegeven maatregel de afstand tot het doel worden verkregen en daardoor de doelplaats voldoende nauwkeurig bepaald.An advantageous embodiment of the method according to the invention is given in claim 8. With the determined state variables target rate, target speed and transmission frequency of the target transmitter, the distance to the target can be obtained by means of the indicated measure and thereby the target location determined with sufficient precision.

Een voordelige uitvoering van de werkwijze 30 volgens de uitvinding is gegeven in conclusie 9. Door deze maatregelen kan de betrouwbaarheid van de afstands-schatting belangrijk worden verhoogd. Door het grote aantal van de voor de schatting gebruikte steun-waarden uit de meest verschillende ontvangstrichtingen 35 kunnen storingen in de nagalmstruktuur en daardoor valse steunplaatsen worden geëlimineerd.An advantageous embodiment of the method according to the invention is given in claim 9. By these measures, the reliability of the distance estimate can be significantly increased. Due to the large number of the support values from the most diverse receiving directions used for the estimation, disturbances in the reverberation structure and thereby false support locations can be eliminated.

Een voordelige uitvoering van de werkwijze volgens de uitvinding is daarbij gegeven in conclusie 11.An advantageous embodiment of the method according to the invention is given in claim 11.

De toepassing van de volgens conclusie 3 tot 10 40 verkregen toestandsgrootheden van het doel als startwaarden 8401056.The use of the target state values obtained according to claims 3 to 10 as starting values 8401056.

- > - 4 - > voor de voortgave van de parameters doet het rekenwerk voor het schattingsprocédé aanzienlijk verminderen. Voor de in het voorgaande beschreven werkwijze is na peiling van het doel in principe slechts één enkele zendpuls 5 voldoende om het doel in zijn gedefinieerde toestands-grootheden volledig te bepalen. De evaluatie van verdere zendpulsen in de beschreven techniek dient uitsluitend nog voor de verbetering van de schattingsresultaten van de toestandsgrootheden.-> - 4 -> for the presentation of the parameters, the calculation process for the estimation process decreases considerably. For the method described above, after target polling, in principle only a single transmit pulse 5 is sufficient to fully determine the target in its defined state quantities. The evaluation of further transmit pulses in the described technique only serves to improve the estimation results of the state variables.

10 Indien evenwel een reeks van door het doel uitgestraalde geluidspulsen ter beschikking staat, kan de toestandsgrootheid doelafstand bovendien nog volgens de verdere uitvoering van de werkwijze volgens de uitvinding volgens conclusie 12 worden geschat. In combinatie 15 met het in conclusie 9 of 10 aangegeven evaluatieprocédé verkrijgt men twee gescheiden verkregen resultaten van de zelfde toestandsgrootheid doelafstand, waarbij dan door middel van een foutencompensatieprocédë het eigenlijke schattingsresultaat verder kan worden verbeterd.If, however, a series of sound pulses emitted by the target is available, the target distance state variable can furthermore be estimated according to the further embodiment of the method according to claim 12. In combination with the evaluation process indicated in claim 9 or 10, two separately obtained results of the same state quantity target distance are obtained, wherein the actual estimation result can then be further improved by means of an error compensation process.

20 Een voordelige uitvoering van de werkwijze volgens de uitvinding is gegeven in conclusie 13. Deze wijze van werken heeft het voordeel, dat met slechts één, evenwel maximaal met slechts drie selectieve ontvangst-richtingen, die in azimuth over een hoekwaarde ten opzichte 25 van elkaar verschoven zijn, kan worden uitgekomen. Aangezien de totale nagalmstruktuur gedurende de totale ontvangstduur ter bepaling van de Dopplernagalmfrequenties gebruikt wordt - en niet slechts uitgekozen steunwaarden -kunnen storingen in de nagalmstruktuur gemakkelijk worden 30 herkend en bij de berekening van de toestandsgrootheden zonder meer worden geëlimineerd. De elektronische uitrusting voor het vormen van het maximale aantal van drie ontvangstrichtingen of zgn. preformed beams is relatief gering.An advantageous embodiment of the method according to the invention is given in claim 13. This mode of operation has the advantage that with only one, but maximally with only three, selective reception directions, which in azimuth over an angle value relative to each other shifted can be released. Since the total reverberation structure is used to determine the Dopplerna reverberation frequencies during the total reception duration - and not only selected support values - disturbances in the reverberation structure can be easily recognized and can be eliminated in the calculation of the state variables. The electronic equipment for forming the maximum number of three receiving directions or so-called preformed beams is relatively small.

35 Een voordelige uitvoering van de werkwijze volgens de uitvinding is verder gegeven in conclusie 14. Door het peilen van de zender door middel van een separate peilbundel.kunnen ten gevolge van de behoorlijk hoge signaal/ruisverhouding zowel het tijdpunt van de nagalm-40 opvanging, alsook een hoogste en laagste waarde van de 8401056; - 5 - *An advantageous embodiment of the method according to the invention is further given in claim 14. Due to the sounding of the transmitter by means of a separate sounding beam, due to the rather high signal / noise ratio, both the time point of the reverberation-40 reception, as well as a highest and lowest value of the 8401056; - 5 - *

Dopplerfrequenties betrouwbaar worden gedetecteerd, waarbij de hoogste en laagste waarde symmetrisch gelegen zijn ten opzichte van de middenfrequentie van de zendpuls.Doppler frequencies are reliably detected, the highest and lowest values being symmetrically relative to the center frequency of the transmit pulse.

De in de peilbundel optredende sprongfunktie in het 5 verloop in de tijd van de Dopplernagalmfrequentie, maakt een betrouwbare bepaling mogelijk van de middenfrequentie, alsook de zendfrequentie.The jump function occurring in the level beam in the course of the Dopplernagalm frequency over time enables reliable determination of the center frequency as well as the transmission frequency.

Een voordelige uitvoering van de werkwijze volgens de uitvinding is gegeven in conclusie 15, in het 10 bijzonder in combinatie met conclusies 16 en 17. Zoals bij de in de aanhef beschreven uitvoering van de werkwijze wordt ook hier de snelheid en de koers van het doel bepaald uit de extreme waarden van de Dopplernagalmfrequentie, alsook de maximale en/of minimale Dopplernagalmfrequentie.An advantageous embodiment of the method according to the invention is given in claim 15, in particular in combination with claims 16 and 17. As with the embodiment of the method described in the preamble, the speed and course of the target are also determined here. from the extreme values of the Dopplernagalm frequency, as well as the maximum and / or minimum Dopplernagalm frequency.

15 Aangezien evenwel in tegenstelling met deze variant van de werkwijze hier voor telkens een ontvangstrichting het totale verloop in de tijd van de Dopplernagalmfrequentie, de zgn. nagalm-Dopplerfrequentie-tijdkromme, over de totale ontvangstduur van de nagalm wordt bepaald, kunnen 20 storingen in de nagalmstruktuur gemakkelijk worden herkend en de feitelijke extreme waarden, die corresponderen met de minimale en maximale Doppler, veel en veel betrouwbaarder worden bepaald.However, since, in contrast to this variant of the method, for each reception direction, the total time course of the Dopplerna reverberation frequency, the so-called reverberation-Doppler frequency-time curve, is determined over the total reception time of the reverberation, 20 disturbances in the reverb structure is easily recognized and the actual extreme values corresponding to the minimum and maximum Doppler are determined much, much more reliably.

Een verdere voordelige uitvoering van de 25 werkwijze volgens de uitvinding is gegeven in conclusie 18.A further advantageous embodiment of the method according to the invention is given in claim 18.

Bij bepaalde ruimtelijke verhoudingen van doelkoers en gekozen, niet doelwijzende selectieve ontvangstrichting kan de minimale of de maximale Doppler-nagalmfrequentie meettechnisch niet worden bepaald. In dit geval kan even-30 wel uit de Dopplernagalmfrequentie-tijdwaarden in de volgens de uitvinding gebruikte, verdere niet doelwijzende selectieve ontvangstrichting, die een andere ruimtelijke relatie ten opzichte van de zender heeft, de in de eerste ontvangstrichting niet opvangbare minimale of 35 maximale Dopplernagalmfrequentie worden bepaald.With certain spatial ratios of target course and selected, non-target-pointing selective reception direction, the minimum or maximum Doppler reverberation frequency cannot be determined by measurement. In this case, however, from the Dopplernagalm frequency time values in the further non-aiming selective reception direction used according to the invention, which has a different spatial relationship to the transmitter, the minimum or maximum Dopplernagalm frequency which cannot be accommodated in the first receiving direction are determined.

Een verdere voordelige uitvoering van de werkwijze volgens de uitvinding is gegeven in conclusie 19.A further advantageous embodiment of the method according to the invention is given in claim 19.

Door deze maatregelen wordt de betrouwbaarheid van de berekende toestandsgrootheden van het doel wezenlijk 40 verhoogd, doordat steeds voor de berekening van de toestands- 8401056: - 6 - grootheden die ontvangstrichting wordt genomen, waarin de eenduidige extreme waarde van de Dopplernagalmfrequentie optreedt.By these measures, the reliability of the calculated state quantities of the target is substantially increased, because the reception direction in which the unambiguous extreme value of the Dopplernagalm frequency occurs is always taken for the calculation of the status quantities.

Een voordelige uitvoering van de werkwijze 5 volgens de uitvinding is tevens gegeven in conclusie 23. Door deze additionele processtappen kunnen de schattings-resultaten voor de onbekende toestandsgrootheden iteratief wezenlijk worden verbeterd en aldus een boven alles nauwkeurige doeldetectie en doelbepaling worden bereikt.An advantageous embodiment of the method according to the invention is also given in claim 23. By these additional process steps, the estimation results for the unknown state variables can be iteratively substantially improved and thus an above all accurate target detection and target determination can be achieved.

10 De werkwijze volgens de uitvinding is niet alleen slechts dan te gebruiken, wanneer het doel geluidspulsen omnidirectionaal uitzendt. Ook bij andere in actieve sonar veelvuldig gebruikte zendmodi zoals RDT-, CRDT- of XRDT-bedrijf, waarbij een smalle zendstraal 15 over een horizontaal hoekgebied wordt gezenkt, levert de werkwijze volgens de uitvinding even goede resultaten voor de toestandsgrootheden van het uitzendende doel.The method according to the invention can only be used if the target emits sound pulses omnidirectional. Also in other transmit modes frequently used in active sonar such as RDT, CRDT or XRDT mode, where a narrow transmit beam 15 is panned over a horizontal angular range, the method of the invention provides equally good results for the state magnitudes of the transmitting target.

Volgens de verdere uitvoering van de werkwijze volgens de uitvinding volgens conclusie 25 wordt besloten 20 dat het gaat om een doel met in RDT-bedrijf uitzendende actieve sonar, wanneer tussen de nagalmdetectie in de beide niet doelwijzende ontvangstrichtingen een verschuiving in de tijd optreedt. Uit deze verschuiving in de tijd kan dan additioneel de omlooptijd van de zendstraal 25 worden berekend.According to the further embodiment of the method according to the invention according to claim 25, it is decided that it is a target with active sonar emitting in RDT mode when a shift in time occurs between the reverberation detection in the two non-target receiving directions. From this shift in time the circulation time of the transmission beam 25 can then additionally be calculated.

Er kan ook worden besloten, dat het gaat om een doel met in RDT-modus werkende onderwaterzender volgens de verdere uitvoering van de werkwijze volgens de uitvinding conclusie 26, wanneer in de zgn. peilbundel, 30 dat wil zeggen in de doelwijzende selectieve ontvangstrichting, een verschuiving in de tijd optreedt tussen het intreden van de zendpuls en de nagalm. Ook deze verschuiving in de tijd is een maat voor de omloopsnelheid van de zendstraal.It can also be concluded that it concerns a target with an underwater transmitter operating in RDT mode according to the further embodiment of the method according to the invention claim 26, when in the so-called level beam, that is in the target-pointing selective reception direction, a shift in time occurs between the onset of the transmit pulse and the reverberation. This shift in time is also a measure of the velocity of the transmission beam.

35 De uitvinding zal aan de hand van door de tekening verduidelijkte uitvoeringsvoorbeelden van een werkwijze voor het passieve schatten van toestandsgrootheden van een doel in het volgende nader worden beschreven. In de tekening toont: 8401056.The invention will be described in more detail below with reference to illustrative embodiments of a method for passively estimating state quantities of a target. In the drawing shows: 8401056.

- 7 - fig. 1 een principiële weergave van een model van de nagalmruimte in water bij een willekeurig gekozen momentane ruimtelijke relatie tussen varende zender S en rustende of varende ontvanger E, 5 fig. 2 een dergelijke voorstelling als in fig. 1 bij een ontvanger met in totaal drie selectieve ontvangst-richtingen, fig. 3 een principiële weergave van de in de afzonderlijke selectieve ontvangstrichtingen opgevangen 10 Dopplernagalmfrequentie-tijdkrommen bij een ODT-zender, fig. 4 een dergelijke voorstelling van Doppler-nagalmfreguentie-tij dkrommen bij een RDT-zender, fig. 5 en 6 een blokschema van een schakelings-inrichting voor het tot stand brengen van de werkwijze 15 van de toestandsgrootheden-schatting, fig. 7 een blokschema van een data-extractor in de schakelingsinrichting volgens fig. 5 en 6, en fig. 8 een blokschema van het procesverloop volgens het tweede uitvoeringsvoorbeeld.Fig. 1 a basic representation of a model of the reverberation space in water with a randomly chosen instantaneous spatial relationship between sailing transmitter S and resting or sailing receiver E, fig. 2 such a representation as in fig. 1 with a receiver with a total of three selective reception directions, FIG. 3 is a basic representation of the 10 Dopplern reverberation frequency time curves received at an ODT transmitter in FIG. 4, such a representation of Doppler reverberation frequency curves at an RDT transmitter. transmitter, FIGS. 5 and 6 are a block diagram of a circuit arrangement for establishing the state variable estimation method 15, FIG. 7 is a block diagram of a data extractor in the circuit arrangement of FIGS. 5 and 6, and Fig. 8 is a block diagram of the process sequence according to the second exemplary embodiment.

20 De werkwijze voor het schatten van de onbekende toestandsgrootheden van een bewegend doel vanuit een van het doel verwijderde ontvangstplaats wordt allereerst toegelicht aan de hand van de principiële weergave in fig. 1. Vooropgesteld daarbij is, dat het doel in inter-25 vallen geluidsenergie, bijvoorbeeld geluidspulsen, uitzendt. Het bewegende doel is daarbij bij de voorkeurstoepassing van de werkwijze een onderzeeër, die voor plaatsbepalingsdoeleinden gebruikelijkerwijs een actieve sonarinrichting aan boord heeft, waarvan de geluidszender 30 geluidspulsen, bijvoorbeeld smalbandige CW-pulsen uitzendt. Het doel of de onderzeeër met zijn zogenaamde interceptzender is in fig. 1 met S aangegeven. De rustende of zich bewegende ontvanger E is bij de voorkeurstoepassing van de werkwijze een in rust zijnde of met de snel-35 heid v^ op de koers kE varende onderzeeër met een passieve sonarinrichting, waarmee de geluidspulsen of interceptsignalen kunnen worden ontvangen. De toepassing van de werkwijze stelt voorop, dat het geluidskanaal tussen de zender S en de ontvanger E nagalmeigenschappen 40 bezit, wat in het bijzonder geldt voor ondiepe waterge- 8401056.The method for estimating the unknown state quantities of a moving target from a receiving location remote from the target is first explained by means of the principal representation in Fig. 1. Provided that the target is in intervals of sound energy, for example, emits sound pulses. In the preferred application of the method, the moving target is a submarine, which usually has an active sonar device on board for positioning purposes, the sound transmitter of which emits sound pulses, for example narrow-band CW pulses. The target or submarine with its so-called intercept transmitter is indicated by S in Fig. 1. In the preferred application of the method, the resting or moving receiver E is a resting or sailing submarine speed kE with a passive sonar device, with which the sound pulses or intercept signals can be received. The application of the method firstly states that the sound channel between the transmitter S and the receiver E has reverberant properties 40, which is particularly true for shallow water 8401056.

- 8 - bieden zoals de Noordzee. De nagalm wordt door discontinuïteiten in het water veroorzaakt, die bijvoorbeeld bij zeewater ten gevolge van temperatuur- of zoutgehalte verschillen, luchtinclusies, deeltjes-of micro-organisme-5 gehalte optreden, en impedantiesprongen veroorzaken.- 8 - offer like the North Sea. The reverberation is caused by discontinuities in the water, which differ, for example, in seawater due to temperature or salt content, air inclusions, particle or micro-organism content, and impedance jumps.

Wanneer de door de zender uitgestraalde geluidsenergie deze discontinuïteiten treft, geven zij aanleiding tot reflecties en verstrooiingen. Deze discontinuïteiten kunnen daarbij in gedachte worden opgevat als fictieve strooi-10 centra SC^, die door de bewegende zender met frequentie fSCi = fm U + 55 · cos βί> door een geluidspuls met de middenfrequentie f worden bestreken. Daarbij is de hoek tussen de vaarrichting van de zender en de richting, waarin het momentane strooi-15 centrum SC^ van de zender uit wordt gezien. Een deel van de geluidsenergie wordt in de ruimtelijk selectieve ont-vangstrichting van de ontvanger verstrooid, zodat deze strooicentra zich voor de ontvanger voordoen als fictieve zenders met verschillende frequentie fsc^ langs de ont-20 vangstrichting of in de nabijheid van de ontvangstbundelas. Bij in rust zijnde ontvanger kunnen deze verschillende frequenties fgCi direkt in het selectieve ontvangstkanaal van de ontvanger worden gedetecteerd. Bij een zich met snelheid vE voortbewegende ontvanger zijn deze frequenties 25 over een verdere Doppler, de zgn. eigen-Doppler, die uit de relatieve beweging van de ontvanger ten opzichte van de strooicentra SC^ resulteert, verschoven, en worden in de ontvanger aangetoond als fESCi = fSCi (1 + ? · cos®i 30 , waarbij (h) de hoek is tussen de snelheidsvector v£ van de ontvanger en de richting, waaronder de fictieve zenders vanuit de ontvanger worden gezien, derhalve de selectieve ontvangstrichting van de ontvanger. Aangezien de snelheidsvector van de ontvanger en de selectieve 35 ontvangstrichting bekend zijn, kan de eigen-Doppler in het ontvangstkanaal worden gecompenseerd en zodoende 8401056.When the sound energy radiated by the transmitter hits these discontinuities, they give rise to reflections and scatterings. These discontinuities can be thought of in this context as fictitious scattering centers SC ^, which are covered by the moving transmitter with frequency fSCi = fm U + 55 · cos βί> by a sound pulse with the center frequency f. This is the angle between the direction of travel of the transmitter and the direction in which the instantaneous spreading center SC1 of the transmitter is viewed. Part of the sound energy is scattered in the spatially selective receiving direction of the receiver, so that these scattering centers appear to the receiver as fictitious transmitters of different frequency fsc along the receiving direction or in the vicinity of the receiving beam axis. When the receiver is at rest, these different frequencies fgCi can be detected directly in the selective receiver channel of the receiver. In the case of a receiver traveling at speed vE, these frequencies are shifted over a further Doppler, the so-called Doppler, which results from the relative movement of the receiver relative to the spreading centers SC ^, and are shown in the receiver as fESCi = fSCi (1 +? cos®i 30, where (h) is the angle between the velocity vector v £ of the receiver and the direction under which the fictitious transmitters are viewed from the receiver, thus the receiver's selective receive direction. Since the velocity vector of the receiver and the selective receive direction are known, the eigen-Doppler in the receive channel can be compensated and thus 8401056.

- 9 - de zendfrequentie fg^ van de fictieve zender SC^ worden gedetecteerd.- 9 - the transmission frequency fg ^ of the fictional transmitter SC ^ is detected.

In het volgende worden de eigen-Doppler gecompenseerde frequenties die identiek zijn aan de door 5 de fictieve zenders SC^ uitgestraalde frequenties fgC^, aangeduid als Dopplernagalmfrequneties.In the following, the proprietary Doppler-compensated frequencies identical to the frequencies fgC ^ radiated by the fictional transmitters SC ^ are referred to as Dopplernagalm frequencies.

Met de in het navolgende in bijzonderheden beschreven werkwijze worden nu de voor de ontvanger E onbekende toestandsgrootheden van het doel met interceptie) zender S geschat. Onder toestandsgrootheden worden de koers kg en de snelheid vg van het doel S, de zend- of middenfrequentie f van de doel-interceptzender en de afstand R van het doel S van de ontvanger E verstaan.With the method described in detail below, the state quantities of the target with interception transmitter S unknown to the receiver E are now estimated. State variables are understood to mean the course kg and the velocity vg of the target S, the transmit or intermediate frequency f of the target intercept transmitter and the distance R of the target S of the receiver E.

Met deze toestandsgrootheden kan een onbekend doel S 15 van de ontvangplaats E uit worden gelokaliseerd en het doelgedrag door koers, snelheid en zendfrequentie volledig worden beschreven.With these state quantities, an unknown target S 15 of the receiving location E can be located out and the target behavior by course, speed and transmission frequency can be fully described.

De ontvanger E vertoont ten minste een selectieve ontvangrichting I, een zgn. preformed beam of gericht 20 ontvangkanaal. Deze ontvangrichting I wordt willekeurig gekozen, maar mag niet direkt op het doel S zijn gericht, hetgeen in het volgende met "niet doelwijzend" is aangegeven. Over de selectieve ontvangrichting I resp. het gerichte ontvangkanaal wordt de op grond van het in de 25 aanhef beschreven fysische fenomeen in water door de geluidspulsen met tijdsduur T opgewekte nagalm opgevangen. Deze nagalm is een funktie van de tijd en wordt ook als nagalmsignaal aangeduid. Door de via de selectieve ont-vangstrichting I ontvangen nagalm worden de frequentie-30 spectra gevormd, en wel voor een groot aantal tijdpunten van een vanaf het opvangen van de nagalm, dat wil zeggen vanaf het tijdpunt van de nagalmdetectie in de ontvangst-richting I, lopend tijdraster, de in de frequentiespectra aanwezige Dopplernagalmfrequenties fgC^ bepaald en het 35 momentane tijdpunt t^ toegekend. Een groot aantal van deze Dopplernagalmfrequentie-tijdwaarden geven een in fig. 3 met I aangegeven schematisch voorgestelde Doppler-nagalmfrequentie-tijdkromme fgc = g(t). Daarbij is aangenomen, dat de snelheid v„ van de ontvanger nul is.The receiver E has at least a selective receiving direction I, a so-called preformed beam or a directed receiving channel. This receiving direction I is chosen arbitrarily, but may not be aimed directly at the target S, which is indicated in the following by "non-aiming". About the selective receiving direction I resp. the directed receiving channel, the reverberation generated by the sound pulses with duration T on the basis of the physical phenomenon described in the preamble is received. This reverberation is a function of time and is also referred to as a reverberation signal. The reverb received via the selective receiving direction I produces the frequency spectra, for a large number of time points of one from the reverberation pick-up, i.e. from the time point of the reverberation detection in the receiving direction I. , running time grid, determined the Dopplernagalm frequencies fgC ^ present in the frequency spectra and assigned the instantaneous time point t ^. A large number of these Doppler reverberation frequency time values give a schematically represented Doppler reverberation frequency time curve fgc = g (t), indicated by I. It is assumed here that the speed v of the receiver is zero.

£j 40. Indien de ontvanger E evenwel vaart met de bekende 84 01 056.£ 40. However, if the receiver E sails with the known 84 01 056.

- 10 - snelheid vE in de bekende koers kE, -moet ter compensatie van de daaruit resulterende extra Doppler, de zgn. eigen-Doppler, in de ontvanger een richtingsafhankelijke snelheidscompensatie worden uitgevoerd.- speed - VE in the known course kE, - a direction-dependent speed compensation must be carried out in the receiver to compensate for the resulting additional Doppler, the so-called Doppler.

5 Onafhankelijk van het verkrijgen van de Doppler- nagalmfreguentie-tijdwaarden uit de nagalm in de voorgegeven, niet doelwijzende ontvangstrichting I worden voor dezelfde ontvangstrichting de Dopplernagalmfreguenties f^ berekend als funktie van de tijd t. Voor de Doppler-10 nagalmfreguentie f^ op het tijdstip t = t^ geldt vs f. = f (1 + cos β } (l) .Irrespective of obtaining the Doppler reverberation frequency time values from the reverberation in the predetermined, non-target receiving direction I, the Doppler reverberation frequencies f ^ are calculated as a function of time t for the same reception direction. For the Doppler-10 reverberation frequency f ^ at time t = t ^ vs f applies. = f (1 + cos β} (l).

x m c ïx m c ï

Met het uit fig. 1 blijkende verbandWith the relationship shown in Fig. 1

Bi = ir-VSj (2) en de relatie 15 = arc sin j (K^+l). 1 · (FK+ \/k^-F^+1)|· (3) waarbij K = (L cos a-l) (L-sin a) 1 (4) c-t± L = 1 + (5) F = L-1 (6) 20 genomen zijn, verkrijgt men dan fi ‘ h (tif R, vs, ks, fm) (7).Bi = ir-VSj (2) and the relationship 15 = arc sin j (K ^ + 1). 1 · (FK + \ / k ^ -F ^ + 1) | · (3) where K = (L cos al) (L-sin a) 1 (4) ct ± L = 1 + (5) F = L- 1 (6) 20 are taken, one then obtains fi 'h (tif R, vs, ks, fm) (7).

Uit vergelijking (7) is te zien, dat de te berekenen Dopplerfreguenties f^ een funktie zijn van de onafhankelijke variabele t, alsook van de parameters 25 R, vc, kc, f . Met vergelijking (1) worden nu de Doppler-nagalmfreguenties f^ voor een groot aantal op elkaar volgende tijdstippen t^ berekend en' samengesteld tot vereffeningskrommen f = h(t). De onbekende parameters R, vg, kg, f worden daarbij als schattings- 8401056.It can be seen from equation (7) that the Dopplerf regimes to be calculated f ^ are a function of the independent variable t, as well as of the parameters R, vc, kc, f. With equation (1), the Doppler reverberation frequencies f ^ for a large number of consecutive times t ^ are now calculated and compiled into equalization curves f = h (t). The unknown parameters R, vg, kg, f thereby become estimated 8401056.

- 11 - waarden voorgegeven. De willekeurig, evenwel in verband met de realiteit aangenomen schattingswaarden worden voor telkens een parameter gevarieerd, waarbij de variatie-stappen geschikt worden gekozen, en voor elke schattings- 5 waarde wordt een vereffeningskromme tot stand gebracht.- 11 - values given. The random estimate values, however assumed in relation to reality, are varied for each parameter, the variation steps being chosen appropriately, and a smoothing curve is established for each estimate value.

22

Vervolgens wordt de variantie σ tussen de vereffenings-krommen f = h(t) en de uit de meetwaarden verkregen Dopplernagalmfrequentie-tijdwaarden = g(t) (Doppler-nagalmfrequentie-tijdkromme, zoals deze in fig. 1 onder 10 I is weergegeven) berekend. Onder de berekende varianties wordt het variantieminimum bepaald (LMS-estimation).Then the variance σ between the equalization curves f = h (t) and the Doppler reverberation frequency-time values = g (t) (Doppler reverberation frequency-time curve, as shown in Figure 1 under 10 I) is calculated . The variance minimum is determined under the calculated variances (LMS estimation).

Die schattingswaarde van het voorhanden parameterstel, waarvan de toegekende vereffeningskromme het variantieminimum geeft, wordt als toestandsgrootheid van het 15 doel S uitgegeven.That estimate value of the available parameter set, of which the equalization curve assigned gives the variance minimum, is issued as the state quantity of the target S.

Bij de voorhanden vier parameters, die alle na elkaar in geschikte stappen moeten worden gevarieerd, is praktisch het rekenwerk zeer groot. Dit kan evenwel wezenlijk worden vereenvoudigd, doordat men door middel 20 van de uit de nagalm verkregen Dopplernagalmfrequenties fsCi toestandsgrootheden voor de middenfreguentie fm, de doelsnelheid vg en de doelkoers kg berekent, zodat slechts de toestandsgrootheid doelafstand R als parameter in de vereffeningskromme met de tijd als onafhankelijke 25 variabele overblijft. De variatie van de schattingswaarde voor de enkele parameter R en de variantieberekening vereist dan slechts nog een fraktie van het tevoren nodige rekenwerk.With the available four parameters, which must all be varied successively in suitable steps, the calculation is practically very large. However, this can be substantially simplified by calculating the magnitudes of the Dopplerna reverberation frequencies fsCi for the mid-frequency fm, the target velocity vg and the target rate kg, so that only the target velocity R as a parameter in the equalization curve with time as independent 25 variable remains. The variation of the estimate value for the single parameter R and the calculation of variance then require only a fraction of the previously required calculation.

Voor het berekenen van de toestandsgrootheden 30 fm, vg en kg verkrijgt de ontvanger E, zoals weergegeven in fig. 2, een extra, selectieve ontvangstrichting O, die op het doel S gericht is. De voorgevormde bundel of het gerichte ontvangstkanaal wordt daarom ook als peilbundel aangeduid. De nagalm wordt nu additioneel 35 opgevangen in de doelwijzende ontvangstrichting 0.For calculating the state quantities 30 fm, vg and kg, the receiver E, as shown in Fig. 2, obtains an additional, selective receiving direction O, which is aimed at the target S. The preformed beam or the directed receiving channel is therefore also referred to as a monitoring beam. The reverberation is now additionally received in the target-pointing receiving direction 0.

Op de beschreven wijzen worden de frequentiespectra van de opgevangen nagalm en daaruit de Dopplerfrequentie-tijdwaarden fgC = g(t). bepaald. Het tijdraster t^ begint hier bij het inkomen van het direkte intercept-signaal, 4Ό dat wegens de direkte ontvangst samenvalt met de nagalmop- 8401056; - 12 - vanging, derhalve met het tijdpunt van de nagalmdetectie. Het verloop van de uit de Dopplernagalmfrequentie-tijd-waarden voortkomende Dopplernagalmfrequentie-tijdkromme voor de doelwijzende ontvangstrichting 0 is in fig. 3 5 weergegeven, en daar met 0 aangeduid. Zoals daar te zien is, wordt het verloop van de Dopplernagalmfrequentie over de tijd gekarakteriseerd door een sprongfunktie, die tot het tijdstip t^ = 0 van een kleinste op een grootste waarde springt - of bij tegengestelde doelkoersen ook 10 omgekeerd en dat constant blijft. Indien de koers van het doel S in de verbindingsrechte ontvanger/doel ligt, beantwoordt de kleinste en de grootste waarde aan de minimale en maximale Dopplernagalmfrequentie. In alle andere gevallen zijn deze extreme waarden aan de nulplaats, 15 in het volgende aangeduid met f (+0) en f (—0), kleiner dan de minimale resp. maximale Dopplernagalmfrequentie f . resp. f , maar zijn toch steeds symmetrisch gelegen ten opzichte van de zend- of middenfrequentie f . Uit de bovenste en onderste extreme waarde 20 op de plaatsen t = + 0 wordt de middenfrequentie f bepaald met > fm = I jfex(-°> + fex(+0>j· <8) en daaruit de radiale snelheidscomponent van het doel S volgens v -,= (f (-0) - f ) · c · f (9) srad exv m m ' 25 Uit de in de niet doelwijzende ontvangrichting I verkregen Dopplernagalmfrequentie-tijdwaarden wordt een extreme waarde f bepaald, die of de maximaleIn the described ways, the frequency spectra of the received reverberation and the Doppler frequency time values fgC = g (t) are obtained therefrom. determined. The time frame t ^ starts here at the income of the direct intercept signal, 4Ό which coincides with the reverberation 8401056 for the sake of direct reception; - 12 - caught, therefore with the time point of the reverberation detection. The course of the Dopplernagalm frequency-time values resulting from the Dopplernagalm frequency-time curve for the target-receiving direction 0 is shown in FIG. 3 and denoted by 0 there. As can be seen there, the Dopplernagalm frequency variation over time is characterized by a jump function, which jumps from a smallest to a largest value until the time t ^ = 0 - or reverses at opposite target rates and remains constant. If the course of the target S is in the connection receiver / target, the smallest and largest values correspond to the minimum and maximum Dopplernagalm frequency. In all other cases, these extreme values at the zero position, indicated in the following by f (+0) and f (—0), are smaller than the minimum, respectively. maximum Dopplernagalm frequency f. resp. f, but are always symmetrically located with respect to the transmission or intermediate frequency f. From the upper and lower extreme value 20 at the places t = + 0, the intermediate frequency f is determined with> fm = I jfex (- °> + fex (+0> j · <8) and from that the radial velocity component of the target S according to v -, = (f (-0) - f) · c · f (9) srad exv mm '25 An extreme value f is determined from the Dopplerna reverberation frequency time values obtained in the non-aiming receiving direction I.

6X6X

of de minimale Dopplernagalmfrequentie fmax resp. f ^ is.or the minimum Dopplernagalm frequency fmax resp. f ^ is.

Met deze extreme waarde f en de berekende midden- ex 30 frequentie f wordt de doelsnelheid berekend met ve = (f -f ) · — (10) S ex m f ' m waarbij de verschilfrequentie Af = f -f^ gebruikelijker-wijze als Dopplerverschuiving of halve Dopplerbandbreedte wordt aangeduid.With this extreme value f and the calculated center-ex 30 frequency f, the target velocity is calculated with ve = (f -f) - - (10) S ex mf 'm with the differential frequency Af = f -f ^ usually as Doppler shift or half Doppler bandwidth is indicated.

8401056, - 13 -8401056, - 13 -

Uit de radiale snelheidscomponent vgra^ en de snelheid vg kan de koers kg van het doel S worden berekend met kc = are cos -Sra<^ (11)From the radial velocity component vgra ^ and the velocity vg, the course kg of the target S can be calculated with kc = are cos -Sra <^ (11)

S VSS VS

5 Bij bepaalde ruimtelijke betrekkingen van het doel S en een gekozen, niet doelwijzende selectieve ont-vangstrichting I van de ontvanger E kan een minimale of maximale Dopplernagalmfrequentie fm^n resp fmax meet-technisch niet worden verkregen. In het bijzonder voor 10 grote doelafstanden is voor grotere tijden t^ de signaal/-ruisverhouding te klein, zodat de Dopplernagalmfrequenties sterk afvallen. Bij benadering vastgelegde maximale resp. minimale Dopplernagalmfrequenties f „ (f resp.With certain spatial relations of the target S and a selected, non-target-pointing selective receiving direction I of the receiver E, a minimum or maximum Dopplernagalm frequency fm ^ n or fmax cannot be measured technically. In particular for large target distances, the signal-to-noise ratio is too small for larger times t ^, so that the Dopplernagalm frequencies drop sharply. Approximate maximum or. minimum Dopplernernal frequencies f „(f resp.

6X ΠΙαΧ f . ) zouden te grote fouten bezitten, die de te schatten mm 3 15 toestandsgrootheden aanzienlijk vervalsen. Om ook in deze gevallen een betrouwbare, weinig fouten bevattende toestandsgrootteschatting te kunnen verkrijgen, bevat de ontvanger E - zoals in fig. 2 getoond - een verdere niet doelwijzende ontvangstrichting II, waarover eveneens 20 de nagalm wordt opgevangen en op dezelfde wijze als in de eerste niet doelwijzende ontvangstrichting I de Dopplernagalmfrequenties fgg^ via een vanaf het nagalm-opvangen af, derhalve vanaf het tijdpunt van de nagalm-detectie, lopend tijdraster worden bepaald. Een voorbeeld 25 van de daaruit voortkomende Dopplernagalmfrequentie-tijdkromme fg(^ = g(t) in de ontvangstrichting II is weergegeven in fig. 3 en aangeduid met II. De tweede niet doelwijzende ontvangstrichting II is over een hoek ten opzichte van de eerste niet doelwijzende ontvangstrichting 30 I gedraaid en ligt bij voorkeur symmetrisch ten opzichte van deze, betrokken op de doelwijzende ontvangstrichting 0 als symmetrieas.6X ΠΙαΧ f. ) would have errors that are too large, which significantly falsify the state quantities to be estimated. In order to be able to obtain a reliable, error-free condition size estimate in these cases as well, the receiver E - as shown in Fig. 2 - contains a further non-aiming receiving direction II, over which the reverberation is also received and in the same manner as in the first non-aiming reception direction I the Dopplerna reverberation frequencies fgg ^ are determined via a time frame running from the reverb reception, i.e. from the time point of the reverberation detection. An example 25 of the resulting Dopplernagalm frequency-time curve fg (^ = g (t) in the receiving direction II is shown in FIG. 3 and indicated by II. The second non-aiming receiving direction II is at an angle with respect to the first non-aiming reception direction 30 I is rotated and preferably lies symmetrically with respect to the target direction reception direction 0 as axis of symmetry.

Uit de in de verdere niet doelwijzende selectieve ontvangstrichting II verkregen Dopplernagalmfrequentie-35 tijdwaarden fg(^ = g(t) worden op dezelfde wijze de extreme Dopplernagalmfrequenties f of f ^ bepaald. Treden in beide niet doelwijzende ontvangstrichtingen 1 en II telkens ten minste een maximale of minimale 8401056 - 14 -From the Dopplernagalm frequency-35 time values fg (^ = g (t) obtained in the further non-target-pointing selective reception direction II, the extreme Dopplernagalm frequencies f or f ^ are determined in the same way. or minimum 8401056 - 14 -

Dopplernagalmfrequentie op, dan worden daarmee de Doppler-verschuivingen Af = £ - fm bepaald. De grootste Doppler- verschuiving wordt dan gebruikt voor de bepaling van de snelheid vg en de koer kg van het doel S volgens vergelij-5 kingen (10) en (11).Dopplernagalm frequency at, the Doppler shifts Af = £ - fm are thereby determined. The greatest Doppler shift is then used to determine the velocity vg and the target kg of target S according to equations (10) and (11).

Ook de tot standbrenging van de vereffeningskrommen f^ = h(t) en de variantieberekening geschiedt ten opzichte van die van de beide niet doelwijzende ontvangstrichtingen I en II, waarin de grootste Dopplerverschuiving Af y op-10 treedt. In het geval, dat in de niet doelwijzende ontvangstrichtingen I en II in totaal ten minste twee even grote Dopplerverschuiving Afmax optreden, zoals dit het geval is in het in fig. 3 getoonde voorbeeld, wordt die ontvangstrichting uitgezocht, waarin de grootste Doppler-15 verschuiving in de tijd vroeger optreedt. In fig. 3 zou dit de tweede niet doelwijzende selectieve ontvangstrichting II zijn, waarin de minimale Dopplernagalmfrequentie f i in de tijd als eerste wordt gedetecteerd.The establishment of the equalization curves f ^ = h (t) and the calculation of variance also takes place with respect to that of the two non-aiming receiving directions I and II, in which the largest Doppler shift Af y occurs at -10. In the event that a total of at least two equally sized Doppler shift Afmax occur in the non-target pointing receive directions I and II, as is the case in the example shown in Fig. 3, that receive direction is selected in which the largest Doppler-15 shift occurs earlier in time. In Fig. 3, this would be the second non-target-pointing selective receive direction II, in which the minimum Dopplernernalm frequency f i in time is detected first.

Bij de doelsnelheidsberekening vg volgens 20 vergelijking (10) is de waarde van de snelheid vg aan teken gebonden en vertoont al naar toegepaste extreme waarde f of f . een positief of negatief teken. Onder max mm c in achtname van deze tekens en de uitgekozen niet doelwijzende ontvangstrichting I of II kan vergelijking (11) 25 voor de doelkoersbestemming kg algemeen worden geschreven als [ v '| f 1 kg = are cos-^ —^ra-d- v,+ (l+sgni vgi ) · ^ (x-1) (12) l s J L " waarbij x de uitgekozen niet doelwijzende ontvangstrichting I of II is, en als 1 resp. 2 moet worden ingevuld.In the target speed calculation vg according to equation (10), the value of the speed vg is sign-bound and shows f or f depending on the applied extreme value. a positive or negative sign. Under max mm c taking into account these characters and the selected non-target receiving direction I or II, equation (11) 25 for target target destination kg can be generally written as [v '| f 1 kg = are cos- ^ - ^ ra-d- v, + (l + sgni vgi) · ^ (x-1) (12) ls JL "where x is the selected non-target receiving direction I or II, and if 1 or 2 must be entered.

30 De door de aftasting van nagalmruimte met behulp van de drie in fig. 2 getekende selectieve ontvangstrichting 0, I, II verkregen toestandsgrootheden van het doel S, zoals vc, kc, f en R, die reeds een zeer goede o o m nauwkeurigheid vertonen, kunnen iteratief nog door het 35 volgende procédé worden verbeterd:The states of the target S, such as vc, kc, f and R, already obtained by the three selective reception directions 0, I, II, obtained by the reverberation space scan, which already show a very good uncle accuracy, can be iteratively still be improved by the following 35 process:

De na tot standbrenging van de gladdingskromme door middel van de variantieberekening als vaste schattingswaarde verkregen afstandswaarde R wordt als parameter 0 1 0 5 6 .The distance value R obtained after establishing the smoothing curve by means of the variance calculation as a fixed estimation value becomes as parameter 0 1 0 5 6.

- 15 - ingezet, en een vereffeningskromme = h(t) door berekening van de Dopplernagalmfrequenties volgens vergelijking (1) tot stand gebracht. Eén van de overige parameters, bijv. de middenfrequentie fm, wordt uitgaande van de 5 berekende waarden bij fm volgens vergelijking (8) trapsgewijs gevarieerd en hiertoe telkens de vereffenings-krommen berekend. Door variantieberekening aan de uit de nagalm verkregen Dopplernagalmfrequentie-tijdwaarden fgci = g(t) en bepaling van het variantieminimum . wordt een mm 10 verbeterde waarde voor de voorhanden parameter, in voorbeelden voor de middenfrequentie fm, verkregen. Met deze verbeterde parameterschattingswaarde vindt wederom berekening van de doelafstand R plaats zoals in de aanhef beschreven, en men verkrijgt een wederom verbeterde 15 schattingswaarde voor de doelafstand. Met deze verbeterde schattingswaarde voor de doelafstand' worden wederom vereffeningskrommen met corresponderende variaties van een verdere parameter, bijv. de doelsnelheid vg, gevormd, waarna het beschreven procédé wordt herhaald. In het 20 totaal worden de in het voorgaande geschilderde processtappen iteratief zolang herhaald, totdat de verandering van de lopend verbeterde schattingswaarden voor de doelafstand een voorgegeven waarde niet meer overschrijdt.- 15 - deployed, and a smoothing curve = h (t) produced by calculating the Dopplernagalm frequencies according to equation (1). One of the other parameters, for example the center frequency fm, is stepped varied on the basis of the 5 calculated values at fm according to equation (8) and the equalization curves are calculated for this purpose. Calculation of variance to the Dopplerna reverberation frequency time values fgci = g (t) obtained from the reverberation and determination of the variance minimum. an mm 10 improved value for the available parameter, in examples for the intermediate frequency fm, is obtained. With this improved parameter estimation value, the target distance R is again calculated as described in the preamble, and a further improved target distance estimation value is obtained. With this improved target distance estimation value, equalization curves are again formed with corresponding variations of a further parameter, e.g., the target velocity vg, after which the described process is repeated. In the total, the process steps painted in the foregoing are repeated iteratively until the change of the currently improved target distance estimation values no longer exceeds a predetermined value.

Bij het door middel van de Dopplernagalmfrequentie-25 tijdkromme in fig. 3 toegelichte procédé is vooropgesteld, dat de intercept-zender van het doel S omnidirectionaal uitzendt. In actieve sonarinrichtingen bestaat evenwel veelvuldig de mogelijkheid om de zendmodus te wisselen.The process explained by means of the Dopplernagalm frequency-25 time curve in FIG. 3 assumes that the target S intercept transmitter transmits omnidirectionally. In active sonar devices, however, there is often the option of switching the transmission mode.

Eén van de gebruikelijkste verdere zendmodi is de zgn.One of the most common further transmission modes is the so-called.

30 RDT (rotational directional transmission) met de modificaties CRDT en XRDT. Bij al deze zendmodi wordt een gebundelde zendstraal of zend-beam over één of meer grote horizontale hoeken gezwenkt. Bij de RDT-zender roteert een zendstraal over de volle horizontale hoek 35 van 360°. Bij CRDT-zenders worden drie steeds over 120° ten opzichte van elkaar verschoven zendbundels in gelijke zin over een horizontale hoek van 120° gezwenkt.30 RDT (rotational directional transmission) with the modifications CRDT and XRDT. In all these transmit modes, a bundled transmit beam or transmit beam is panned over one or more large horizontal angles. At the RDT transmitter, a transmission beam rotates through the full horizontal angle 35 of 360 °. With CRDT transmitters, three transmitting beams which are always shifted 120 ° relative to each other are pivoted in the same sense over a horizontal angle of 120 °.

Bij XRDT-zenders worden vier steeds over 90° ten opzichte van elkaar verschoven zend-beams in tegengestelde zin 4Ö over een hoekbereik van 90° gezwenkt.With XRDT transmitters, four transmitting beams, each offset by 90 ° relative to each other, are pivoted in opposite directions 4Ö over an angle range of 90 °.

8401056, I .8401056, I.

Ook bij doelen S met dergelijke interceptzenders kunnen de genoemde toestandsgrootheden op dezelfde wijze worden bepaald. In fig. 4 zijn de in de selectieve ontvangstrichtingen 0, I, II uit de nagalm verkregen 5 Dopplernagalmfrequentie-tijdkrommen bijv. voor een doel S met een RDT-zender weergegeven. Het nulpunt van het tijdraster voor het verkrijgen van de Dopplernagalmfrequentie-ti jdwaarden = g(t) uit de nagalm wordt daarbij door het tijdpunt van het inkomen van de gelijkspuls 10 resp. het intercept-signaal uit de doelwijzende ontvangst-richting O in de ontvanger vastgelegd. Zoals fig. 4 toont, vallen tijdpunt van het inkomen van het direkte signaal en de nagalmopvanging, dat wil zeggen het tijdpunt van het begin van de nagalmontvangst, in de doel-15 wijzende ontvangstrichting 0 niet samen, maar tonen zij een zijdelingse verschuiving. Uit deze zijdelingse verschuiving wordt geconcludeerd op het aanwezig zijn van een RDT-zender. De omlooptijd TUM van de zend-beam wordt als dubbele verschuiving in de tijd gerekend. Uit de 20 omlooptijd T^ kan de hoeksnelheid ω van de zend-beam zonder meer worden bepaald.The stated state quantities can also be determined in the same manner for targets S with such intercept transmitters. Fig. 4 shows the Dopplern reverberation frequency time curves obtained in the selective reception directions 0, I, II, for example for a target S with an RDT transmitter. The zero point of the time frame for obtaining the Dopplerna reverberation frequency time values = g (t) from the reverberation is then determined by the time point of the income of the direct pulse 10 resp. the intercept signal from the target-receiving direction O recorded in the receiver. As shown in Fig. 4, the time point of the direct signal input and the reverb reception, i.e. the time point of the start of the reverb reception, in the target-receiving direction 0 do not coincide, but show a lateral shift. From this lateral shift it is concluded that an RDT transmitter is present. The turnaround time TUM of the transmit beam is counted as a double shift in time. The angular velocity ω of the transmit beam can be determined from the 20 turnaround time T ^.

Zoals uit de Dopplernagalmfrequentie-tijdkrommen van fig. 4 in de niet doelwijzende ontvangstrichtingen I en II blijkt, vallen ook de tijdpunten van het begin 25 van de nagalmopvanging in de beide ontvangstrichtingen I en II niet - zoals bij een ODT-zender - samen, maar zijn zij eveneens in de tijd ten opzichte van elkaar verschoven. Ook deze verschuiving in de tijd is karakteristiek voor het aanwezig zijn van een RDT-zender in het 30 doel. De verschuiving in de tijd correspondeert exact met de omlooptijd T^ van de zend-beam van de RDT-zender.As can be seen from the Dopplernal reverberation frequency time curves of FIG. 4 in the non-target receiving directions I and II, the time points of the beginning of the reverb reception in the two receiving directions I and II do not coincide as with an ODT transmitter, but they have also shifted relative to each other in time. This shift in time is also characteristic of the presence of an RDT transmitter in the target. The shift in time corresponds exactly to the orbital time T ^ of the transmit beam of the RDT transmitter.

De berekening en schatting van de onbekende toestandsgrootheden f , vg, kg, R geschieden op dezelfde wijze als in het voorgaande voor het geval van aanname 35 van een ODT-zender beschreven. Zoals de Dopplernagalmfrequentie-ti jdkrommen fgCj_ = g(t) in fig. 4 laten zien, treden in ëên van de niet doelwijzende ontvangstrichtingen, hier in de ontvangstrichting II, onder omstandigheden meerduidigheden van de funktie op. Dit vindt in wezen 40 daarop zijn grondslag, dat door de stapsgewijze ruimtelijk 84 0 1 0 5 6 •17' ï niet simultane geluidsbelading van de nagalmruimte tot bepaalde tijdpunten gelijktijdig twee verschillende frequenties van het nagalmspectrum kunnen optreden. De variantieberekening wordt doelmatig met betrekking tot de 5 Dopplernagalmfrequentie-tijdwaarden uit die van de beide niet doelwijzende ontvangstrichtingen uitgevoerd/ waarin geen meerduidigheden optreden. Dit zou in fig. 4 de ontvangstrichting I zijn. De berekening van de Doppler-nagalmfrequenties volgens vergelijking (1) en de tot 10 standbrenging van de vereffeningskromme f^ = h(t) moet dan vanzelfsprekend onder inachtname van deze uitgekozen ontvangstrichting worden uitgevoerd.The calculation and estimation of the unknown state variables f, vg, kg, R are performed in the same manner as described above for the case of assumption of an ODT transmitter. As the Dopplernagalm frequency time curves fgCj_ = g (t) show in FIG. 4, ambiguities of the function occur in one of the non-target receiving directions, here in the receiving direction II. This is basically based on the fact that due to the step-wise spatial sound loading of the reverberation space up to certain time points, two different frequencies of the reverberation spectrum can occur simultaneously. The calculation of variance is efficiently performed with respect to the 5 Dopplernagalm frequency time values from those of the two non-target receiving directions in which no ambiguities occur. This would be the receiving direction I in FIG. The calculation of the Doppler reverberation frequencies according to equation (1) and the establishment of the equalization curve f ^ = h (t) must then, of course, be performed taking this selected receiving direction into account.

In fig. 5 en 6 is een blokschema gegeven van een mogelijke schakelingsinrichting in ontvanger E voor het 15 uitvoeren van de beschreven werkwijze voor het schatten van de onbekende toestandsgrootheden van een doel met geluidsuitstraling schematisch weergegeven. De ontvanger E vertoont een op zichzelf bekende beamvormer 10, door middel waarvan de drie gerichte ontvangstkanalen worden 20 opgewekt, zodat de ontvanger E slechts slechts gevoelig is in drie selectieve ontvangstrichtingen O, I, II. De gerichte ontvangstkanalen of beams zijn in fig. 5 en in het volgende in overeenstemming met de selectieve ontvangstrichtingen met O, I en II aangegeven. Het middelste 25 ontvangstkanaal O, de zgn. peilbeam, is gericht op het doel S (doelwijzende ontvangstrichting O), de belde andere ontvangstkanalen I en II (niet doelwijzende ontvangstrichtingen I en II) liggen symmetrisch ten opzichte van de peilbeam O. De ontvangstsignalen van de afzonder-30 lijke ontvangstkanalen O, I, II worden gescheiden verwerkt.Figures 5 and 6 show a block diagram of a possible circuit arrangement in receiver E for performing the described method for estimating the unknown state quantities of a target with sound radiation. The receiver E has a known per se beam former 10, by means of which the three directional receiving channels are generated, so that the receiver E is only sensitive in three selective receiving directions O, I, II. The directional receiving channels or beams are indicated by 0, I and II in accordance with the selective receiving directions in FIG. 5 and the following. The central receiving channel O, the so-called target beam, is aimed at the target S (target-receiving direction O), the other receiving channels I and II (non-target-receiving directions I and II) are symmetrical with respect to the target beam O. the separate reception channels O, I, II are processed separately.

Hiertoe is achter elk ontvangstkanaal O, I, II een FFT-processor 11, een dataextractor 12 en een minimum-maximum-zoeker 13 geschakeld. De toevoeging van deze constructie-elementen is gekarakteriseerd door een aan het verwijzings-35 teken toegevoegd getal, dat overeenstemmend de ontvangstkanalen O, I, II gekozen is, zodat bijv. van de constructie-elementen, die achter het middelste ontvangstkanaal O zijn geschakeld, de dataextractor 12 met het verwijzings-cijfer 120 en de minimum-maximumzoeker 13 met het ver-40 wijzingscijfer 130 zijn aangeduid. De FFT-processoren 11 8401 056' - 18 - schatten elk het waardespectrum JSn(f)| van de ontvangst- signalen s(t).. De spectrogrammen worden telkens toegevoerd aan de dataextractor 12. Deze onderscheidt of een geluids- puls wordt gedetecteerd en extraheert in dit geval begin 5 en einde van de hierdoor opgewekte nagalm, alsook het verdere verloop ervan over de tijd. Als resultaat verkrijgt men alle Dopplerfrequentie-tijdwaarden f = g(n), zoals zij in fig. 3 en 4 als Dopplernagalmfrequenties fgc over de tijd t, beginnende met de nagalmopvanging op het 10 tijdstip t = O, zijn weergegeven.To this end, an FFT processor 11, a data extractor 12 and a minimum-maximum viewfinder 13 are connected behind each receiving channel O, I, II. The addition of these construction elements is characterized by a number added to the reference character, which has been chosen correspondingly to the reception channels O, I, II, so that, for example, of the construction elements which are connected behind the middle reception channel O, the data extractor 12 is denoted by reference numeral 120 and the minimum maximum finder 13 is denoted by reference numeral 130. The FFT processors 11 8401 056 '- 18 - each estimate the value spectrum JSn (f) | of the reception signals s (t) .. The spectrograms are each applied to the data extractor 12. This distinguishes whether a sound pulse is detected and in this case extracts beginning 5 and end of the reverberation generated thereby, as well as its further course Over time. As a result, all Doppler frequency time values f = g (n) are obtained, as they are shown in Figures 3 and 4 as Dopplerna reverberation frequencies fgc over time t, starting with the reverberation at time t = 0.

Een mogelijke uitvoeringsvorm van een dataextractor 12 is weergegeven in fig. 7. Uit de op het tijdstip n geleverde spectrogrammen |sn(f)| extraheert een maximum- zoeker 14 de frequentie met de grootste amplitude, de 15 Dopplernagalmfrequentie f . De Dopplernagalmfrequenties f worden door middel van een poortorgaan 15 toegevoerd aan de voorhanden minimum-maximum-zoeker 13, wanneer de 2 2 strooiïng ση een voorgegeven bedrag are^ niet overschrijdt. Hiertoe worden alle op de verschillende tijdpunten n 20 gedetecteerde Dopplernagalmfrequenties f in een schuif-register 16 met seriële invoer en parallelle uitvoer ingeschreven. Uit de momentane inhoud van het schuif-register 16 wordt op elk tijdstip n door een gemiddelde-waardevormer 17 de rekenkundig gemiddelde waarde f 25 gevormd. Uit deze gemiddelde waarde en elke Dopplernagalmfrequentie f wordt in een rekentrap 18 de strooiïng °n = £ <fv - fn)2 (13) v+n-m berekend. De rekentrap 18 is hiertoe aan ingangszijde 30 met de uitgang van de gemiddelde-waardevormer 17 en met elk van de parallelle uitgangen van het schuifregister 16 verbonden. De uitgang van de rekentrap 18 is met een ingang van een comparator 17 verbonden, waarvan de andere ingang met de waarde van de voorgegeven, toelaatbare 35 maximale strooiïng σ^ is belast. De comparator 19 geeft aan de stuuringang van het poortorgaan 17 een 2 2 doorlaatbevel, wanneer ση £ °ref wordt gedetecteerd.A possible embodiment of a data extractor 12 is shown in Fig. 7. From the spectrograms | sn (f) | a maximum viewfinder 14 extracts the frequency with the greatest amplitude, the 15 Dopplernagalm frequency f. The Dopplernagalm frequencies f are applied to the available minimum-maximum viewfinder 13 by means of a gate 15 when the 2 2 scatter ση are not a specified amount. For this purpose, all Dopplernagalm frequencies f detected at the different time points n 20 are written in a shift register 16 with serial input and parallel output. The arithmetic mean value f 25 is formed from the current contents of the shift register 16 at any time n by an average value converter 17. From this mean value and each Dopplernagalm frequency f, the scattering n n = <<fv - fn) 2 (13) v + n-m is calculated in a calculation step 18. For this purpose, the calculation stage 18 is connected on the input side 30 to the output of the average value converter 17 and to each of the parallel outputs of the shift register 16. The output of the calculating stage 18 is connected to an input of a comparator 17, the other input of which is loaded with the value of the specified, permissible maximum scattering σ ^. The comparator 19 gives a 2 2 pass command to the control input of the gate member 17 when ση ° ° ref is detected.

Het extractieproces levert voor elk richtingskanaal O, I, II een reeks van Dopplernagalmfrequentie-tijdwaarden 8401056.The extraction process provides a series of Dopplernagalm frequency time values 8401056 for each direction channel O, I, II.

- 19 - f “ zoals deze als krommen in fig. 3 en 4 zijn weergegeven en aldaar met 0, I, II zijn aangeduid.19 as shown in curves in FIGS. 3 and 4 and denoted 0, I, II there.

De geëxtraheerde Dopplernagalmfrequenties f worden telkens toegevoerd naar de minimum-maximum-zoeker 5 13', die de laagste en hoogste Dopplernagalmfrequentie f^ en f uitgeeft. Achter de minimum-maximum-zoeker 130, max die is toegevoegd aan het middelste richtingskanaal 0, is een teller/deler 20 geschakeld, die de middenfrequentie f volgens vergelijking (8) berekent. Aan de uitgang van 10 de opteller/deler 20 is een ingang en aan één van de uitgangen van de minimum-maximum-zoeker de andere ingang van een aftrekker 21 aangesloten. De aftrekker 21 berekent de verschilfrequentie tussen één van de grootste of kleinste Dopplernagalmfrequenties, de zgn. hoekfrequentie op het 15 tijdpunt n = 0 en de middenfrequentie fm. Achter de aftrekker 21 is een vermenigvuldiger/deler 22 geschakeld, die aan ingangszijde wederom met de uitgang van de opteller/ deler 20 is verbonden, en met de ingegeven geluidssnelheid c in water de radiale snelheids component vgra(j van de 20 doelsnelheid vg volgens vergelijking (91 berekent.The extracted Dopplernagalm frequencies f are each fed to the minimum-maximum viewfinder 5 13 ', which outputs the lowest and highest Dopplernagalm frequencies f 1 and f. After the minimum-maximum viewfinder 130, max added to the middle direction channel 0, a counter / divider 20 is connected, which calculates the center frequency f according to equation (8). An input is connected to the output of the adder / divider 20 and the other input of a subtractor 21 is connected to one of the outputs of the minimum-maximum viewfinder. The subtractor 21 calculates the difference frequency between one of the largest or smallest Dopplernagalm frequencies, the so-called angular frequency at the time point n = 0 and the intermediate frequency fm. A multiplier / divider 22 is connected behind the subtractor 21, which is again connected on the input side to the output of the adder / divider 20, and with the entered sound velocity c in water the radial velocity component vgra (j of the target velocity vg according to equation (91 calculates.

Achter elke minimum-maximum-zoeker 131 resp. 132 is een aftrekker 23 resp. 24 geschakeld, die verder met de uitgang van de opteller/deler 20 is verbonden. De aftrekkers 23 en 24 berekenen uit elk der extreme waarden 25 van de Dopplernagalmfrequenties fgx (fmax resp. fmf ) de Dopplerverschuiving Lf door verschilvorming Lf = fffla-y-f^ resp. Δί = De Dopplerverschuivingen in elk richtingskanaal worden in een vergelijker 25 resp. 26 met elkaar vergeleken en de steeds grootste 30 Dopplerverschuiving wordt aan de uitgang uitgegeven. De uitgangen van de beide vergelijkers 25 en 26 zijn met de beide ingangen van een verdere vergelijker 27 verbonden, die de grootste Dopplerverschuiving &fmax van de beide uitgegeven Dopplerverschuivingen bepaalt en tegelijk 35 het kengetal x voor dat ontvangstkanaal I resp. II waarin deze grootste Dopplerverschuiving Af χ optreedt uitgeeft.Behind each minimum-maximum viewfinder 131 resp. 132 is a subtractor 23 resp. 24, which is further connected to the output of the adder / divider 20. The subtractors 23 and 24 calculate the Doppler shift Lf from each of the extreme values 25 of the Dopplernagalm frequencies fgx (fmax or fmf) by difference formation Lf = fffla-y-f ^ resp. Δί = The Doppler shifts in each direction channel are compared in a comparator 25 resp. 26 compared to each other and the ever largest Doppler shift is issued at the output. The outputs of the two comparators 25 and 26 are connected to the two inputs of a further comparator 27, which determines the largest Doppler shift & fmax of the two Doppler shifts issued, and at the same time the code number x for that receiving channel I, respectively. II in which this largest Doppler shift Af χ occurs.

Dit kengetal x, dat corresponderend het richtingskanaal "1" of ”2" kan aannemen, vormt een stuurgrootheid voor een elector 28, bijv. een multiplexer, waaraan de aan de 40 uitgangen van de beide dataextractoren 121 of 122 aan- 8401056.This code x, which can correspondingly assume the direction channel "1" or "2", forms a control variable for an elector 28, for example a multiplexer, to which the 8 outputs of the two data extractors 121 or 122 are connected 8401056.

- 20 - staande Dopplernagalmfrequentie-tijdwaarden worden toegevoerd. Die Dopplernagalmfrequenties f en tijdwaarden n, die verkregen zijn uit dat richtingskanaal, waarvan het kengetal x aan de stuuringang van de elector 28 aanstaat, 5 worden aan een afstandsschattingsprocessor 29 (fig. 6) toegevoerd.- standing Dopplernagalm frequency time values are applied. Those Dopplernagalm frequencies f and time values n, which are obtained from that direction channel, the index of which x is at the control input of the elector 28, are applied to a distance estimation processor 29 (Fig. 6).

De uitgang van de vergelijker 27, waaraan de maximale Dopplerverschuiving Afmax aanstaat, is met één van drie ingangen van een vermenigvuldiger/deler 30 ver-10 bonden, waarvan de verdere ingangen enerzijds met de geluidssnelheid c en anderzijds door aansluiting aan de opteller/deler 20 met de berekende middenfrequentie f belast zijn. De vermenigvuldiger/deler 30 berekent volgens vergelijking (10) de doelsnelheid vg. De uitgang 15 van de vermenigvuldiger/deler en de uitgang van de vermenigvuldiger/deler 22 zijn verbonden met een deler 31, waarachter een boog-cos-netwerk 32 is geschakeld. Aan de uitgang van het boog-cos-netwerk 32 kan de volgens vergelijking (11) berekende doelkoers kc worden afgenomen. 20 Teneinde rekening te houden met de aan teken gebonden grootte van de doelsnelheid vg en het uitgekozen ontvangst-kanaal is achter het boog-cos-netwerk 32 nog een opteller 33 geschakeld, die anderzijds verbonden is met de uitgang van een rekenorgaan 34. Aan het rekenorgaan 34 wordt 25 het door de vergelijker 27 bepaalde kengetal x en door de uitgang van de vermenigvuldiger/deler 30 het teken van de maximale Dopplerverschuiving Afmax ingevoerd. Het rekenorgaan 34 berekent het tweede optelgetal van vergelijking (12) , dat in de opteller 33 met de uitgangs-30 grootheid van het boog-cos-netwerk 32 wordt opgeteld.The output of comparator 27, to which the maximum Doppler shift Afmax is switched on, is connected to one of three inputs of a multiplier / divider 30, the further inputs of which are connected on the one hand with the speed of sound c and on the other by connection to the adder / divider 20. are charged with the calculated center frequency f. The multiplier / divider 30 calculates the target velocity vg according to equation (10). The output 15 of the multiplier / divider and the output of the multiplier / divider 22 are connected to a divider 31, behind which an arc cos network 32 is connected. At the output of the arc cos network 32, the target rate kc calculated according to equation (11) can be taken off. In order to take into account the sign-bound magnitude of the target speed vg and the selected receiving channel, an adder 33 is connected behind the arc cos network 32, which is on the other hand connected to the output of a computing device 34. the calculating device 34 is entered with the factor x determined by the comparator 27 and by the output of the multiplier / divider 30 the sign of the maximum Doppler shift Afmax is entered. The calculator 34 calculates the second addition number of equation (12), which is added in the adder 33 to the output magnitude of the arc cos network 32.

Aan de uitgang van de opteller 33 kan de absolute, op de verbindingslijn tussen ontvanger E en doel S betrokken koers kg volgens vergelijking (12) worden afgenomen.At the output of adder 33, the absolute course kg on the connecting line between receiver E and target S can be taken according to equation (12).

De afstandsschattingsprocessor 29 vertoont een 35 vereffeningskrommencomputer 35, een variantiecomputer 36, een opslagorgaan 37 in de vorm van een schuifregister met seriële invoer en parallelle uitvoer en een minimum detector 38. Aan de vereffeningskrommencomputer 35 worden alle verkregen toestandsgrootheden, zoals de 40 middenfrequentie fm, de doelsnelheid vg, de doelkoers kg 8401056: ·» - 21 - alsook de hoek α tussen de doelwijzende en niet doelvrij zende ontvangstrichting 0 en I resp. II, en de geluidssnelheid c in water ingevoerd. Bovendien bevat de vereffeningskrommencomputer 35 willekeurig, evenwel met 5 realiteitsverband gekozen schattingswaarden iL van de doelafstand, die in stappen j = 1 tot k worden gevarieerd. Additioneel worden aan de vereffeningscomputer 35 de tijdwaarden n van de uitgekozen, niet doelwijzende ontvangstrichting I resp. II toegevoerd, hetgeen geschiedt 10 via de elector 28. De vereffeningskrommencomputer 35 berekent nu voor het tijdraster n en voor elke schattingswaarde Rj het verloop van de Dopplemagalmfrequenties fj volgens vergelijking (1). Het resultaat wordt toegevoerd aan de variantiecomputer 36, die bovendien de uit de 15 nagalm verkregen Dopplemagalmfrequenties f in het uitgekozen, niet doelwijzende ontvangstkanaal I, resp. II toegevoerd krijgt.De variantiecomputer 36 berekent de λ variantie van alle vereffeningskrommen fj = h{n, Rj} met betrekking tot de Dopplemagalmfrequenties f volgens: 2° σ2 (5^ = -sèj- è <fj.v - Vv >2 (14>The distance estimator processor 29 has a equalization curve computer 35, a variance computer 36, a shift register 37 in the form of a shift register with serial input and parallel output and a minimum detector 38. Equivalent curve values 35, such as the 40 intermediate frequency fm, the target speed vg, the target course kg 8401056: · »- 21 - as well as the angle α between the target direction and non-aiming receiving direction 0 and I resp. II, and the speed of sound c in water. In addition, the equalization curve computer 35 contains randomly selected target values iL of the target distance, which are varied in steps j = 1 to k. In addition, the time values n of the selected, non-target-receiving direction I, resp. II, which is done via the elector 28. The equalization curve computer 35 now calculates for the time frame n and for each estimate value Rj the course of the Dopplema reverberation frequencies fj according to equation (1). The result is fed to the variance computer 36, which additionally receives the Dopplema reverb frequencies f obtained from the reverberation in the selected, non-target-receiving channel I, respectively. II The variance computer 36 calculates the λ variance of all equalization curves fj = h {n, Rj} with respect to the Dopplema reverb frequencies f according to: 2 ° σ2 (5 ^ = -sèj- è <fj.v - Vv> 2 ( 14>

De varianties σ (Rj) voor de verschillende schattingswaarden Rj worden tussenopgeslagen in opslag-orgaan 37. Uit de geheugeninhoud bepaalt de minimum-detector 38 het variantieminimum en geeft de bijbehorende 25 schattingswaarde Rm^n als vastgestelde doelafstand R uit. Het in de vergelijkingen in fig. 6 exponentieel opgenomen kengetal x dient uitsluitend voor de karakterisering van die van de beide niet wijzende ontvangstkanalen I, resp. II, waarin de grootste Dopplerverschuiving Afmax 30 optreedt, en met betrekking tot de Dopplernagalm- frequentie-tijdwaarden f = g(n) waarvan de variantie-berekening plaatsvindt.The variances σ (Rj) for the different estimation values Rj are intermediate stored in storage device 37. From the memory content, the minimum detector 38 determines the variance minimum and outputs the associated estimation value Rm ^ n as the determined target distance R. The index number x exponentially included in the equations in Fig. 6 serves exclusively for the characterization of that of the two non-pointing receiving channels I, respectively. II, in which the largest Doppler shift Afmax 30 occurs, and with respect to the Dopplernagalm frequency-time values f = g (n) whose variance calculation takes place.

In fig. 8 is in blokschema een zelfde proces voor het schatten van de doeltoestandsgrootheden gesche-35 matiseerd, dat in dat opzicht afwijkt, dat door middel van signaalverwerking de nagalm niet slechts in drie, maar in een groot aantal van in azimuth ten opzichte van 8401056, - 22 - elkaar telkens over eenzelfde hoekwaarde verschoven selectieve ontvangstrichtingen, een zgn. beamwaaier 40, gemeten wordt. Van de ontvangstrichtingen is één, de zgn. peilbeam, op het doel gericht. De peilbeam 41 bevindt 5 zich daarbij bij voorkeur in het midden van de beamwaaier 40. De eigenlijke beamvorming geschiedt in het blok 42 "signaalopwerking" door corresponderende verwerking van de uitgangssignalen van afzonderlijke antenne-elementen van een met het blok 42 verbonden ontvangstantenne 43.In Fig. 8, in block diagram, the same process for estimating the target state quantities is schematized, which deviates in that in that respect, by means of signal processing, the reverberation not only in three, but in a large number of in azimuth with respect to Selective reception directions, a so-called beam impeller 40, is shifted each other by the same angle value. One of the receiving directions, the so-called level beam, is aimed at the target. The gauge beam 41 is preferably located in the center of the beam fan 40. The actual beam formation takes place in the block 42 "signal processing" by corresponding processing of the output signals of individual antenna elements of a receiving antenna 43 connected to the block 42.

10 In het blok 42 wordt verder een frequentieanalyse van de in de afzonderlijke beams ontvangen nagalmsignalen en bij bewegende ontvanger E de eigen-Dopplercompensatie uitgevoerd. De datareeks uit de in de afzonderlijke beams gewonnen eigen-Dopplergecompenseerde Dopplernagalmfrequen-15 ties fg£j_ worden in toekenning aan de ontvangstrichting en de tijd t^ toegevoerd aan een computer 44. De computer 44 berekent enerzijds Dopplernagalmfrequenties fj_ als funktie van de ontvangstrichting en de tijd ti volgens Γ vs 20 f, = £ 1 - -X · cos (k.+S) (15) x m L c s _ en 2 ε -(l+ε ^)cos a.In block 42, a frequency analysis of the reverberation signals received in the individual beams and, in the case of moving receiver E, the own Doppler compensation, are also carried out. The data series from the own Dopplergic compensated Dopplernagalm frequencies fg £ j_ extracted in the individual beams are supplied to a computer 44 in assignment of the reception direction and the time t ^. On the one hand, the computer 44 calculates Dopplernagalm frequencies fj_ as a function of the reception direction and the time ti according to Γ vs 20 f, = £ 1 - -X · cos (k. + S) (15) xm L cs _ and 2 ε - (l + ε ^) cos a.

δ = arc cos -~- (16) (1+ε }-2ε cos ou met 25 ε = —-- (17) R+Ct^ en vormt anderzijds volgens de methode van kleinste gemiddelde kwadraatsschatting het gemiddelde kwadratische verschil tussen de toegevoerde Dopplernagalmfrequenties fgCi en de door ontvangstrichting en tijd toegekende, 30 berekende Dopplernagalmfrequenties f^. De beide de eerste berekening van de Dopplernagalmfrequenties f^ als fictieve waarde voorgegeven parameters van de toestands-grootheden f^, Vg, kg en R worden daarbij iteratief zo lang veranderd, totdat het genoemde verschil een minimum 35 is. De voor het maximum gevonden parameters worden als 8401056, - 23 - de gezochte toestandsgrootheden uitgegeven.δ = arc cos - ~ - (16) (1 + ε} -2ε cos ou with 25 ε = —-- (17) R + Ct ^ and on the other hand, using the method of least mean square estimate, forms the average square difference between the supplied Dopplernagalm frequencies fgCi and the Dopplernagalm frequencies f ^ calculated by reception direction and time. The two parameters of the state variables f ^, Vg, kg and R presented as the fictitious values for the first calculation of the Dopplernagalm frequencies f ^ are iteratively changed for the time being. , until said difference is a minimum 35. The parameters found for the maximum are output as 8401056, - 23 - the searched state variables.

Daarbij is het van voordeel, dat de startwaarden voor de parameters bij het schattingsproces zo nauwkeurig mogelijk worden voorgegeven. Hiertoe wordt in een eveneens 5 met het blok 42 verbonden verdere computer 45 de snelheids- vector van het doel uit de ter beschikking staande data- reeksen van de eigen-Doppler gecompenseerde Dopplernagalm- frequenties fgc^ bepaald. Hiertoe worden op een bepaald tijdstip uit de datareeksen van alle beams of ontvangst- 10 richtingen de Dopplernagalmfreguenties fgc^ uitgelezen.It is advantageous here that the initial values for the parameters are given as accurately as possible during the estimation process. For this purpose, in a further computer 45, also connected to block 42, the velocity vector of the target is determined from the available data sets of the Doppler-compensated Dopplernagalm frequencies fgcg. For this purpose, the Dopplernagalmfreguances fgc are read from the data series of all beams or receiving directions at a specific time.

Daaruit worden de grootste en de kleinste Dopplernagalm— frequenties f en f . geëlimineerd. De computer berekent max mm daarmee nu de toestandsgrootheid zendfrequentie volgens f = \ (f + f . } (18) m 2 max min 15 en de toestandsgrootheid doelsnelheid vg volgens c . fmax ~,fmin (19) S 2f mFrom this, the largest and the smallest Dopplernagalm frequencies f and f become. eliminated. The computer then calculates max mm now the state variable transmission frequency according to f = \ (f + f.} (18) m 2 max min 15 and the state variable target speed vg according to c. Fmax ~, fmin (19) S 2f m

Bovendien wordt in de computer 45 de Dopplerfrequentie fD van de in de peilbeam 41 invallende geluidspuls, derhalve 20 de Dopplerfrequentie van het direkte signaal van de geluidsimpuls, uitgelezen, en de toestandsgrootheid doelkoers kg volgens fn-f .In addition, in the computer 45, the Doppler frequency fD of the sound pulse incident in the sound beam 41, hence the Doppler frequency of the direct signal of the sound pulse, is read out, and the state variable target rate kg according to fn-f.

kc = are cos ^- (20) * - (f -f ) 2 max min 25 berekend. De doelkoers kc en doelsnelheid vc voorgegeven snelheidsvector v' van het doel, alsook de zendfrequentie f waarvan, worden aan de computer 44 toegevoerd als startwaarden voor het schattingsproces.kc = are cos ^ - (20) * - (f -f) 2 max minus 25 calculated. The target rate kc and target velocity vc of the target velocity vector v ', as well as the transmit frequency f of which are supplied to the computer 44 as start values for the estimation process.

In de computer 45 kan verder ook een startwaarde 30 worden berekend voor de parameter doelafstand R. Hiertoe leest de computer 45 uit de ter beschikking staande datareeksen in een ontvangstrichting een Dopplernagalm-frequentie fgc^ en het tijdpunt t^ van het inkomen daarvan, gerekend vanaf het inkomen van het dirékte signaal in 35 de peilbeam 41, uit en berekent uit de vergelijkingen (15) en (17) onder toepassing van de volgens vergelijking 8401056.In the computer 45, a starting value 30 can also be calculated for the parameter target distance R. For this purpose, the computer 45 reads from the data series available in a receiving direction a Dopplernagalm frequency fgc ^ and the time point t ^ of the income thereof, calculated from the income of the direct signal in the level beam 41, and calculates from the equations (15) and (17) using the according to equation 8401056.

- 24 - (18) tot (20) bepaalde toestandsgrootheden vc, k , f de doelafstand R, die dan als startwaarde aan de computer 44 wordt gegeven.24 (18) to (20) determined state quantities vc, k, f the target distance R, which is then given as starting value to the computer 44.

Indien meer dan êên geluidsimpuls van de doelzender 5 ter beschikking staan voor evaluëring, kan de toestands-grootheid doelafstand R nog op een verdere wijze worden geschat. Door middel van de peilbeam 41 wordt voortdurend de peiling tot het doel S met betrekking tot een referentie-richting, bijv. het noorden, genomen en als funktie van 10 de tijd vastgehouden. De peilhoekwaarden als funktie van de tijd t worden toegevoerd aan een computer 46.If more than one sound impulse from the target transmitter 5 is available for evaluation, the state magnitude target distance R can be estimated in a still further way. Using the bearing beam 41, the bearing to the target S with respect to a reference direction, eg the north, is continuously taken and held as a function of time. The sounding angle values as a function of time t are applied to a computer 46.

Deze elimineert uit de meetwaarden de eigen beweging van de ontvanger E en bepaalt uit de gecompenseerde meetwaarde de veranderingen in de tijd van de peilhoek 15 ΔΘ/Δt. Bovendien berekent de computer volgens Έ£ = ΪΓ ' sin ks (21> of ΔΘ L°] 360° v on -ΓΓ = ^ sin kc (22)This eliminates the self-movement of the receiver E from the measured values and determines the changes in the time of the bearing angle 15 Δeil / Δt from the compensated measured value. In addition, according to Έ £ = ΪΓ 'sin ks (21> or Δ volgens L °], the computer calculates 360 ° v on -ΓΓ = ^ sin kc (22)

20 At 2 π R S20 At 2 π R S

Δ© de verandering in de tijd van de peilhoek — in boog-of gradenmaat. De waarden vg en kg worden aan de computer 46 toegevoerd vanaf de computer 45, terwijl de onbekende toestandsgrootheid R als fictieve waarde wordt voorgegeven. 25 In een schattingsprocëdê voor het kleinste gemiddelde kwadraat wordt de voorgegeven parameterwaarde zo lang iteratief veranderd, totdat het gemiddelde kwadratische verschil van de berekende en gemeten peilhoekverandering een minimum is. De daarbij behorende parameterwaarde 30 van de afstand R wordt als toestandsgrootheid doelafstand R uitgegeven. De doelafstand R is bij bekende standplaats van de ontvanger en bekende peilrichting 41 een direkte maat voor de plaats van het doel.Δ © the change in time of the bearing angle - in arc or degrees. The values vg and kg are supplied to the computer 46 from the computer 45, while the unknown state variable R is given as a fictitious value. In a smallest mean square estimation method, the given parameter value is iteratively changed until the mean square difference of the calculated and measured bearing angle change is a minimum. The associated parameter value 30 of the distance R is output as the state variable target distance R. The target distance R is a direct measure of the location of the target in the known position of the receiver and known direction of direction 41.

Bij het voorgaande schattingsproces kan ook de 35 door de computer 45 zoals in het voorgaande beschreven bepaalde waarde van de parameter R als startwaarde worden ingegeven, zodat het vereiste rekenwerk aanzienlijk 8401066.In the foregoing estimation process, the value of the parameter R determined by the computer 45 as described above can also be entered as the starting value, so that the required computation is considerably 8401066.

- 25 - wordt gereduceerd. Aangezien nu op twee gescheiden wegen de toestandsgrootheid doelafstand R is bepaald, kan ter verbetering van de schattingsresultaten tussen de beide resultaten nog een foutencompensatieberekening 5 worden uitgevoerd.- 25 - is reduced. Since the state variable target distance R has now been determined on two separate roads, an error compensation calculation 5 can be performed to improve the estimation results between the two results.

In plaats van de hier genoemde schattingsmethode van het kleinste gemiddelde kwadraat, kunnen ook andere geschikte schattingsmethoden worden toegepast, bijv. het zgn. maximum-liklihood-schattingsprocëdë. Steeds 10 worden die parameterwaarden, die aan de voorwaarden van het schattingskriterium voldoen, uitgegeven als de gezochte toestandsgrootheden van het doel S. Het schattingsproces kan zowel ééndimensionaal alsook tweedimensionaal worden uitgevoerd. In het eerste geval worden de Dopplernagalm-15 frequenties als funktie van de ontvangstrichting voor een voorgegeven tijdstip t^ berekend, en met de toegekende, op het tijdstip t^ gemeten Dopplernagalm-frequenties fcr,. als funktie van de ontvangstrichting a. vergeleken. In het tweede geval worden de Dopplernagalm-20 frequenties f^ berekend als funktie van de tijd t^ en de ontvangstrichting en met de corresponderende gemeten Dopplernagalmfrequenties fgc^ vergeleken.Instead of the least average squared estimation method mentioned here, other suitable estimation methods can also be applied, e.g. the so-called maximum liklihood estimation method. Each time, those parameter values that meet the conditions of the estimation criterion are output as the searched state quantities of the target S. The estimation process can be performed in one-dimensional as well as two-dimensional. In the first case, the Dopplernagalm-15 frequencies are calculated as a function of the reception direction for a predetermined time t ^, and with the assigned Dopplernagalm frequencies fcr, measured at time t ^. as a function of the receiving direction a. compared. In the second case, the Dopplernagalm-20 frequencies f ^ are calculated as a function of the time t ^ and the receiving direction and compared with the corresponding measured Dopplernagalm frequencies fgc ^.

De uitvinding is niet beperkt tot de beschreven uitvoeringsvoorbeelden van de werkwijze. Indien men zich 25 vergenoegt met de schatting van de toestandsgrootheden doelsnelheid, doelkoers en zendfrequentie van de doel-zender, en zich beperkt tot het meten van het doel vanuit een stationaire of quasistationaire ontvanger, kan afgezien worden van de elektrische uitrusting van de 30 beamvorming voor het opwekken van zo smal mogelijke ontvangstbeams resp. een in azimuth hoogoplossende ont-vangstkarakteristiek van de ontvanger. Vanzelfsprekend komt dan ook de noodzaak te vervallen van de eigen-Doppler compensatie van de ontvanger, aangezien de door 35 de rustende ontvanger gedetecteerde Dopplernagalmfrequenties direkt corresponderen met de door de strooi-centra SC^ uitgestraalde frequenties Ia dit geval van de ongerichte ontvangst van de nagalm kunnen eveneens in het nagalmsignaal de extreme Dopplernagalmfrequenties 40 ^max en fmin en Dopplerfrequentie van de zendpuls f^ 84 01 056, * - 26 - worden bepaald en daaruit, zoals in het voorstaande beschreven, de toestandsgrootheden doelsnelheid vg, doelkoers kg en zendfrequentie fm worden bepaald. De toestandsgrootte doelafstand R kan dan echter slechts 5 worden bepaald, wanneer meer zendpulsen van de doelzender ter beschikking staan. Zoals in het voorstaande beschreven wordt deze dan iteratief door middel van een geschikt schattingsproces uit berekende en gemeten veranderingen in de tijd van de peilhoek bepaald, waarbij de tevoren 10 berekende toestandsgrootheden doelsnelheid vg en doelkoers kg als startwaarden worden ingezet.The invention is not limited to the described exemplary embodiments of the method. If one is satisfied with the estimate of the state variables target speed, target rate and transmission frequency of the target transmitter, and is limited to measuring the target from a stationary or quasi-stationary receiver, the electrical equipment of the beamforming for generating as narrow as possible reception beams resp. an azimuth highly resolving reception characteristic of the receiver. Obviously, the need for the receiver's own Doppler compensation is eliminated, since the Doppler reverberation frequencies detected by the resting receiver correspond directly to the frequencies radiated by the scattering centers SCa in this case of the non-directional reception of the reverberation also in the reverberation signal the extreme Dopplernagalm frequencies 40 ^ max and fmin and Doppler frequency of the transmit pulse f ^ 84 01 056, * - 26 - can be determined and, as described above, the state variables become target speed vg, target rate kg and transmission frequency fm determined. The target distance R state condition can then only be determined if more transmit pulses of the target transmitter are available. As described in the foregoing, it is then iteratively determined by means of an appropriate estimation process from calculated and measured changes in the time of the bearing angle, using the previously calculated state variables target velocity vg and target course kg as starting values.

- conclusies - 8401056.- conclusions - 8401056.

Claims

1. Passive method for estimating state variables such as distance / speed, course and / or transmission frequency of a moving target, emitting sound pulses in the water, such as a ship, torpedo or the like, with active sonar from a target removed from the target, characterized in that Doppler frequencies (fg ^) occurring in the reverberation are detected, and by means of the Doppler reverberation frequency s (fg ^) the state quantities (R, 10 v, kc, f) of the target (S ) are determined.

2. A method according to claim 1, characterized in that the Doppler reverberation frequencies (fgC 2) are obtained from the frequency spectrum of the reverberation.

Method according to claim 1 or 2, characterized in that the maximum and minimum Doppler reverberation frequency (f, f.) 3. max mm occurring in the reverberation is determined therefrom, and that the state variable transmission frequency ('f) is computed average is determined from the maximum and minimum Doppler reverberation frequency (fmax> f.), mm e

Method according to claim 3, characterized in that the state variable target velocity (Vgj as the quotient multiplied by the velocity of sound (C) in water from the difference of the maximum and minimum Doppler reverberation frequency (f, f.) And the ctr max 'mm double transmission frequency (f) is determined.

Method according to claim 4, characterized in that the Doppler frequency (f ^) of the transmit pulse is eliminated and the state variable target rate (kg) as the arc sine of the quotient from the difference of the Doppler frequency (f ^) and the transmit frequency ( fm) on the one hand and half the difference from the maximum and minimum Doppler reverberation frequency (f, f.) on the other 84 01 056 / max mn> - 28 -. t is determined.

Method according to any one of claims 1 to 5, characterized in that the reverb is selectively measured directionally, and that the Doppler frequency 5 (fD) of the transmit pulse is emitted from the direct-signal selective reception direction (arrow direction 41) of the sound pulse, and the extreme Doppler reverberation frequencies (f, f,) from the reverberation signal received in two to max. mm both sides of the bearing direction (41) are always collected.

Method according to any one of claims 1 to 5, characterized in that the reverberation is received in a large number of selective reception devices, one of which is pointed in the azimuth, which is shifted by an angle value relative to each other, that the Doppler frequency (fp) of the transmit pulse is obtained from the reverberation signal received in the target-selective selective direction (level direction 41), and that the extreme Dopplerna reverberation frequencies (f ^, f ^) are read out from the Dopplerna reverberation frequencies (fgC ^). reverberation signals received in non-target-receiving directions occur at a predetermined time (t ^) after the direct signal of the sound impulse in the receiver occurring in the bearing direction (41) occurs.

Method according to claim 6 or 7, characterized in that with the state variables transmission frequency (fm), target speed (Vg) and target rate (kg) of the target (S) 30, a selected Dopplernagalm frequency (f ^) according to vs Ί f. = f 1 - - cos (kc + 6) lm c S is calculated, taking 6 at random, and that in a non-aiming reception direction (αΊ) the time course (t ^) of the direct signal in the bearing direction comes in (41) up to the detection of 84 01 056 «l - 29 - the selected Dopplernagalm frequency (f is measured, and the state variable distance (R) from the measured time course (t ^) according to 2 2e - (l-ε) cos δ = arc cos --- 5 (1 + ε ^) - 2ε cos with R ε = - R + c * t ^ is calculated.

Method according to any one of claims 1 to 8, characterized in that for at least a predetermined time point (t ^) after receipt of the direct signal of the sound impulse incident in the bearing direction (41) for a large number relative to 15 each in azimuth shifted by an angular value, non-target-pointing selective reception directions (a ^) the Dopplernagalm frequencies (f ^) according to £ i “fo 1_ 20 and 2e -d-e2) cos« ± δ = arc cos -2- (l + ε) - 2ecos ot. ^ with R ε = - R + c · t ^ 25 are calculated, with the parameters forming unknown state variables (R, vg, kg, f). if fictitious values are presented, that in an appropriate estimation method, eg least mean square estimate, the parameter value is iteratively changed so long until the estimation criterion is met, eg the mean square difference between the calculated Dopplernagalm frequencies (f ^) and the Dopplernagalm frequencies (fgC ^) ° P detected at this time in the receiving direction (ou) has been minimized, and that the parameter values corresponding to the estimation criterion are as searched state variables (R, vg /

84 Or 05 6 '; - 30 -., Kc / f) are issued, o

9 - 27 - '. -Conclusions-

Method according to claim 9, characterized in that the calculation of the Dopplernagalm frequencies (f ^) for a large number of times (t1) counted from the income of the direct signal of the sound pulse incident in the bearing direction (41) , is performed, and the estimation process is performed as a two-dimensional estimation process for the calculated Dopplernagalm frequencies (fi = g (ti, a1)).

Method according to claim 9 or 10, characterized in that when specifying the fictitious values for the parameters, the mean state variables (R, Vg, kg, f) are at least partly used as starting values.

Method according to one of claims 3 to 11, characterized in that the transmitter (S) is continuously passively gauged from the receiver (E) and, after compensation for any self-movement of the receiver (E), the change in the time of the bearing 20 (θ) are measured, that a bearing change in time (ΔΘ / At) according to S Θ vs. . At = S ~ 'Sln kS are calculated using the found state variables, target velocity (vg) and target rate (kg), the unknown target state target distance (R) being given as a fictitious parameter value, which by means of an appropriate estimation process the parameter value iteratively is changed so long until the estimation criterion is met, and that the parameter criterion sufficient for the estimation criterion is issued as the target quantity target distance (R).

Method according to claim 1 or 2, characterized in that the Dopplerna reverberation frequency (fgQj_) in at least one non-aiming selective receive direction for a large number of time points of a reverb pick-up time. running time grid (t ^) are determined that independently of this reception direction (I resp. II) the Dopplernagalm frequencies (f ^) 5 for the same time grid (t ^) as equalization curve (f. = h (t., R, vc, kc, f)) are calculated, the unknown state quantities (R, vg, kg / fm) of the target (S) forming parameters, which are presented as estimation values, that the estimation value for each at least one parameter is varied and a smoothing curve is constructed for each estimate value, 2 each time calculating the variance (σ) between each of the smoothing curves and the Dopplernagalm frequency-time values (fgC £ = g (t)) extracted from the reverberation, 15 and that sch attribute values of the parameters of an equalization curve, for which the variance (σ) is a minimum, when state variables of the target (S) are issued.

Method according to claim 13, characterized in that the reverberation is simultaneously received over a target-wise selective reception direction (O), and that the Dopplerna reverberation frequencies (fgc ^) for one from the input of the transmit impulse in the receiver (directly signal) running time frame (t ^) are determined, and that the largest and smallest Dopplernagalm frequency (f (+0), ΘΧ f (-0)) are detected, and half its sum 6X as the transmission frequency (fm) of the target (S) is indicated.

Dopplerna reverberation frequencies (fSCj_) as a function of time (ti) is performed in a further, non-aiming selective reception direction (II or I), which is rotated over a fixed predetermined direction angle with respect to the first reception direction (I or II) , preferably such that the two non-aiming receiving directions (I, II) are symmetrical with respect to the target-pointing receiving direction (O).

Method according to claim 14, characterized in that the radial velocity component (vgra ^) of the target (S) is a product of the difference between the largest or smallest Dopplernagalm frequency (f (+0) ΘΧ resp fex (-0 )) ei the transmit frequency (f ^) the quotient from the speed of sound (c) in water and the transmit frequency (f) is calculated, m

Method according to Claim 14 or 15, characterized in that, from the Dopplerna reverberation frequency time values + g (t)) in the 8401056. r ψ - 32 - J, the non-aiming reception direction (I or II) is the * »Maximum and / or minimum Dopplernagalm frequency (f =, f.) Is determined, and from this and from the transmission frequency (f) the velocity (v„) of the target (S) as product of the mb 5 maximum Doppler shift (Afmax) and the quotient from the speed of sound (c) in water and the transmission frequency (f) is calculated.

Method according to claims 15 and 16, characterized in that the course (kg) of the target (S) related to the target-receiving direction (O) of the target (S) as the arc sine of the quotient from the radial target velocity component (vSra (j) and the target speed (vg) is calculated.

Method according to any one of claims 13 to 17, characterized in that the determination of the

Method according to claim 18, characterized in that the maximum and / or minimum Doppler reverberation frequency (f, f.) Is determined in the further direction of reception (II or I), which does not target max. maximum and / or minimum Dopplernagalm frequencies ^ max '^ min ^ heath non-target receiving directions (I, II) the maximum Doppler shift (Af) is determined, and with this the calculation of the speed (vg) and the course (kg) of the target (S) is executed.

Method according to claim 19, characterized in that the variance calculation with respect to the Dopplernernalm frequency time values (fg ^ = g (t)) is performed from that of the two non-target receiving directions (I and II, respectively), in which the maximum 84 01 056. - 33 - ¥, Doppler shift (Af) is determined. IUciX

21. A method according to claim 20, characterized in that when several equal maximum Doppler shifts occur, that reception direction 5 (I or II) is selected, wherein the maximum Doppler shift (Af) of. the smallest time value (t.) max i belongs.

Method according to any one of claims 13 to 21, characterized in that the calculated values for the transmission frequency (fm), course (kg) and speed (vg) of the target (S) in the calculation of the equalization curve (f ^ = h (t ^, R, vg, kg, f)) if estimate quantities are used and only the distance (R) is a parameter.

Method according to claim 22, characterized in that the calculation of the equalization curves with the obtained state quantity-target distance (R) as the estimation quantity and with at least one of the other state quantities (kg, vg, f) as parameters with Varyed estimate variable is repeated, that the variance calculation and the determination of the variance minimum are carried out in the same manner, and that with the value of the state variable (kg, vg, f) of the target (S) calculated in this way, the previous process steps with at least one further state variable (kg, vg, f) as a parameter is repeated until the changes of the continuously issued state variable (kgr vg, f) do not exceed a predetermined value.

Method according to any one of claims 14 to 23, 30, characterized in that the zero point of the time frame in the non-target-receiving directions (I, II) by the time point of the income of the direct signal incoming in the target-receiving direction (0) of the sound pulse is recorded.

25. A method according to claim 24, comprising 8401056, 4-34%. characterized in that when a displacement in time between the reverberation detection in the two non-aiming receiving directions occurs, it is concluded to a target (S) with circumferential transmission beam, and the displacement in time as circulation time (TÜM) of the transmission beam is determined.

A method according to claim 24 or 25, characterized in that when a displacement in time of the reception of the reverberation 10 occurs in the target-receiving direction (O) relative to the zero point of the time grid on a target ( S) is concluded with circumferential transmission beam, and the double shift in time as the circulation time (T ^) of the transmission beam is determined.

Method according to claim 25 or 26, characterized in that the variance calculation with respect to the Dopplernagalm frequency time values (fsc ^ = g (t)) is performed from that of the two non-target-receiving directions (I and II), 20 in which no ambiguous Dopplema reverberation frequencies (fgC ^) occur. 8401056,