NO133730B - - Google Patents

Description

Denne oppfinnelse angår en fremgangsmåte for navigering ved utnyttelse av Doppler-effekten, for bestemmelse av den veilengde som gjennomløpes av et fartøy i forhold til en referanse-flate.

Oppfinnelsen har spesielt anvendelse ved bestemmelse

av den bevegeIsesbane som følges av et fartøy som beveger seg i eller på vann i forhold til sjøbunnen.

Blandt de kjente metoder på dette område kan nevnes

dem som består i å utsende akustiske signaler med bestemt frekvens langs en eller flere skråttliggende retninger i forhold til vertikalen, og å motta de akustiske signaler som reflekteres fra sjø-bunnen , samt på grunnlag av differansen i senderfrekvensen og mottagningsfrekvensen som følge av Doppler-effekten, å beregne

I

hastigheten av fartøyet og den veilengde som dette har beveget seg i plan bestemt av de skråttliggende retninger. En første variant blandt disse metoder består i å utsende akustiske bølger på kontinuerlig mate og i å motta ekkoene av disse bølger i særskilte mottager-transducere i forhold til sender-transducerne. Hoved-ulempen med kontinuerlig sending består i den akustiske kobling som foreligger mellom senderne og mottagerne. Under innvirkning av en mekanisk kobling, lekkasje ved sending og eventuelle parasitt-bevegelse (rulling, bølger), oppfanger mottagerne konstant en variabel del av signalet ved senderfrekvensen. Resultatet av dette er en utstrekning av Doppler-frekvens-spektret og en variabel feil i deteksjonen av senter-frekvensen i dette spektrum, hvilket er til skade for påliteligheten av målingene.

Andre varianter består i å utsende signaler med varighet maksimalt lik varigheten av de akustiske bølgers forplantning mellom fartøyet og referanse-flaten langs skråttliggende retninger for sending og mottagning. Varigheten av sendingen kan variere gradvis eller trinnvis når avstanden mellom fartøyet og referanse-flaten øker eller avtar med forutbestemte størrelser, eller også

på kontinuerlig måte. I det sistnevnte tilfelle gjøres varigheten av sendingen proporsjonal med avstanden mellom fartøyet og den nevnte flate. Denne avstand blir bestemt ved hjelp av et ekkolodd rettet langs vertikalen eller langs retningene for sending og mottagning. Varigheten av mottagningen og følgelig repetisjons-frekvensen av de utsendte signaler avhenger av denne avstand mellom fartøyet og overflaten.

Anvendelse av disse varianter medfører den dobbelte fordel som er særegen for pulsutsendelse som tillater anvendelse

av en enkelt transducer for hver senderetning og eliminasjon av akustiske koblingseffekter sam opptrer ved kontinuerlig sending.

Det er imildertid kjent at ved puls-sending er bredden av det dominerende bånd i det utsendte frekvens-spektrum omvendt proporsjonalt med varigheten av sendingen og omfatter en gruppe "spektrallinjer" viss innbyrdes avstand er omvendt proporsjonal med repetisjonsperioden for sendingen. Varigheten av sendingen bør være maksimalt lik forplantnings-tidsintervallen for signalene langs veien frem og tilbake mellom fartøyet og overflaten, og det sentrale spektralbånd for sendingen har følgelig en variabel bredde og utvides når forplantningsveien avtar. Denne utvidelse influerer på kvaliteten og presisjonen av frekvensmålingene eller frekvens-

forskyvningen.

Formålet med denne oppfinnelse er å tilveiebringe en fremgangsmåte for utnyttelse av Doppler-effekten for bestemmelse av den veilengde som gjennomløpes av et fartøy i forhold til en referanse-flate, for å unngå de ovenfor omtalte ulemper. Oppfinnelsen vedrører likeledes et apparat for utførelse av denne fremgangsmåte.

Fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen består i å utsende akustiske signaler med bestemt frekvens langs i det minste en skråttliggende retning i forhold til sjøbunnen. De mottatte signaler som er reflektert fra sjøbunnen eller referanse-flaten detekteres og differansen mellom et tidsinterval lik et forutbestemt antall perioder av det utsendte signal og et tidsinterval lik det samme antall perioder av det mottatte signal bestemmes og den gjennom-løpte veilengde beregnes.

Denne fremgangsmåte utmerker seg ved at deteksjonen foretas under konstante avbrudstidsintervaller og ved at den midlere repetisjonsperiode mellom to suksessive avbrudd beregnet som et helt antall perioder, holdes konstant og uavhengig av avstanden mellom fartøyet og referanse-flaten og av variasjoner i denne avstand.

Fremgangsmåten utmerker seg videre ved at:

a) målingen av tidsintervallene skjer under hvert sendingsavbrudd over et antall perioder proporsjonalt med den

midlere repetisjonsperiode,

b) varigheten av hvert utsendt signal er i det minste lik avbrudstidsintervallen, c) varigheten av sendingen mellom to suksessive sendingsavbrudd kan være konstant.

Varianter av fremgangsmåten gjør det mulig å eliminere målefeil som opptrer når dybden får kritiske verdier, for hvilken varigheten av sendingen mellom to suksessive avbrudd ligger i nærheten av eller er tilnærmet lik varigheten av signal-forplantningen mellom fartøyet og sjøbunnen.

Disse variasjoner består i:

a) å innføre supplerende og irregulære sendingsavbrudd under hvilke målingene foretas, der den konstante repetisjonsperiode mellom avbruddene er tilnærmet lik varigheten av signal-fforplantningen,

b) å forskyve sendingsavbruddene i forholdet 1 til 2 når varigheten av signalsendingen er idet vesentlig svarende til varigheten av signalforplantningen,

c) å anmilere en måling når varigheten av signalsendingen mellom to suksessive sendingsavbrudd er idet vesentlig lik varig-

heten av signalforplantningen og å forsinke det følgende avbrudd.

For å øke nøyaktigheten av målingene forsinkes begynnelsestidspunktet for målingene i forhold til sendingsavbrudds-tidspunktene som funksjon av avstanden mellom fartøyet og sjøbunnen.

Andre trekk og fordeler ved fremgangsmåten såvel som

ved apparatet for utførelse av denne vil fremgå av den følgende beskrivelse under henvisning til tegningene hvor:

- figur 1 viser arrangementet av en sender- og mottagningsstråle i det spesielle tilfelle av anvendelse av oppfinnelsen på et skip, - figur 2 viser tidsforløpet for forskjellige signaler som opptrer i apparatet ifølge oppfinnelsen, - figur 3 viser arrangementet av sender- og mottagningsstråler som muliggjør bestemmelsen av fartøyets bevegelse langs to innbyrdes perpendikulære retninger,

- figur 4 viser skjematisk en senderanordning for signaler,

- figur 5 viser skjematisk en mottageranordning for signaler,

- figur 6 viser skjematisk en anordning som tillater avvisning av utsendte signaler utenfor mottageranordningen, - figur 7 viser skjematisk en synkronisator som på sekvensmessig måte styrer de operasjoner som utføres av sender/mottagerapparatet.

Som det fremgår av figur 1 omfatter fartøyet idet minste et sender/mottagerapparat som f.eks. er festet til skroget.

Aksen for sender/mottagertransduceren for akustiske

bølger er f.eks. lagt i et vertikalt plan inneholdende den langs-gående akse av fartøyet og følger en skråttliggende retning i for-

hold til vertikalen som i dette tilfelle gjør tjeneste som referanse-retning. Med 0 betegnes den vinkel som sende-strålens-retning danner med vertikalen og med P betegnes projeksjonen av hastighetsvektoren V* av fartøyet langs sende-strålens akse. ;Det skal bemerkes at hvis ^F er avvikelsen mellom frekvensen av de utsendte akustiske bølger og frekvensen av de akustiske bølger som blir mottatt efter refleksjon fra den under-sjøiske overflate, er p knyttet til denne avvikelse ved følgende relasjon: ;hvor A betegner bølgelengden av de signaler som utsendes i vannet. ;Da projeksjonen p er lik V sin /3 er fartøyets hastig-het knyttet til AF ved følgende relasjon: ;idet hensyn er tatt til ligning 1. ;Av bekvemmelighetsgrunner og som eksempel er vinkelen j3 valgt lik 30°. Den veilengde som gjennomløpes under et tidsinterval At er da lik: ;Testforløpene som vist på figur 2 (se kurve a) viser at sendingen består av en rekke signaler En, En+^ etc. som hvert har en varighet i> og er adskilt ved sendingsavbrudstidsintervaller med en konstant varighet lik . Med p betegnes repetisjonsperioden for signalene og med FQ og TQ betegnes henholdsvis frekvensen og perioden av den oscillasjon som utgjør sendingen. ;Ekkoene R n , R n+1 etc. som blir mottatt av transduceren (kurve 2b) består av signaler av frekvens F' og periode T<1> som er forsinket i forhold til de tilsvarende utsendte signaler (En, ;En+^ etc.), med et tidsinterval lik forplantningstiden for de utsendte signaler langs avstanden frem og tilbake mellom fartøyet og overflaten. ;Fremgangsmåten består i under hvilket som helst av avbruddene med varighet & å bestemme varigheten av mottagningen av et forutbestemt antall N ' av signalperioder mottatt samtidig med dette avbrudd og på samme tid varigheten av det samme antall N ' perioder av signalet med senderfrekvensen F . ;Disse varigheter eller tidsintervaller blir beregnet ut fra perioden t av et signal med frekvens f som er et multiplum av frekvensen av det utsendte signal. For eksempel velges: ;og med og NQ betegnes henholdsvis det antall perioder tQ som omfattes av de N ' perioder av det mottatte signal henholdsvis det utsendte signal. ;Doppler-frekvensawikelsen ^F mellom frekvensen F ' for de mottatte signaler og frekvens FQ av de utsendte signaler er således lik: ;En enkel transformasjon som utføres under hensyntagen til de ovenfor angitte størrelser, gjør det mulig å omdanne ligning 5 til en relasjon av formen: ;Ved å foreta tilnærmningen NQ NQ som i praksis er berettighet kan ligning 6 skrives på følgende form: ;når det er tatt hensyn til forholdet mellom størrelsene Nq og N'. ;Ved å anvende ligning 3 uttrykkes den veilengde som fartøyet gjennomløper på følgende form: ;Hvis man setter: ;og hvis man videre opprettholder et konstant forhold mellom repetisjonsperioden P og varigheten av måletidsintervallet for antallet N ' perioder av signalets med senderfrekvensen FQ, dvs. hvis forholdet: er konstant kan ligning 8 skrives på enkel måte slik: ;Som det fremgår av kurve b på figur 2 blir sendermottager-transduceren aktivert under en viss del av repetisjonsperioden p , av de utsendte signaler og de mottatte signaler samtidig. Målingene sam utføres under sendingsavbruddet angår imidlertid bare ekkosignalene fra de utsendte signaler. ;Det vil likeledes sees at ekkosignalene R , R jn etc. ;n n+x ;for de utsendte signaler er tidsforskjøvet med et interval lik forplantningstiden frem og tilbake T^. som er proporsjonal med av- ;standen mellom fartøyet og den undersjøiske overflate. Når Tan ;AR ;er idet vesentlig lik eller nær repetisjonsperioden for de ut- ;sendte signaler, vil avbruddene mellom suksessive ekkoer falle helt eller delvis sammen med avbruddene mellom de suksessive sendesignaler. Disse forstyrrelser fremkommer når avstanden mellom fartøyet og bunnen er lik eller et multiplum av en kritisk distanse som er proporsjonal med p. Ved hvert slikt dybdetrinn som i det følgende er betegnet som "kritisk trinn" eller i nær- ;heten av disse er det fare for at de utførte målinger er feil- ;aktige . ;Et av de viktige punkter ved fremgangsmåten består i ;under hvert sendingsavbrudd og langs senderetningen eller ;-retningene å utsende et signal I nfor ekkolodning med kort varig- ;het (kurve 2c). Tidspunktet for ankomsten av dette signal blir bestemt i forhold til et referanse-tidsinterval som er sentrert i hvert av sendingsavbruddene og har større varighet enn disse (kurvene d og e). Hvis ekkoet I ' nav ekkolodd-signalet kommer tilbake innenfor dette referanseinterval men før begynnelsen av et av sendeavbrudsintervallene for signalet En for eksempel, har avstanden mellom fartøyet og sjøbunnen en verdi i nærheten av et av dybdetrinnene. For å unngå de mulige forstyrrelser av målingen som ville være resultatet, forlenges varigheten av signalsendingen med et tidsinterval som er tilstrekkelig til at målingen kan utføres på et regulært parti av f.eks. ekkoet Rn (kurve f). ;For å holde en midlere repetisjonsperiode konstant ;mellom suksessive sendinger En, En+^ etc. og derved lette be-regningen av de veilengder som fartøyet har gjennomløpet, forkortes varigheten av det følgende utsendte signal f. eks. E "n+]_-Hvis p ' og p " betegner to suksessive repetisjons- ;perioder velges P" slik at: ;;Operasjonen repeteres hver gang fartøyet befinner seg i nærheten av et kritisk trinn. ;Hvis man ikke observerer sammenfall mellom referansetidsintervallet og ekko fra suksessive ekkolodd-signaler, holdes åpenbart verdien av repetisjonsperioden p konstant. ;I det kritiske tilfelle hvor ekkoet av en av pulsene I for ekkolodningen faller idet minste delvis sammen med et av avbrudsintervallene y' dvs- nar avstanden mellom fartøyet og sjø-bunnen er tilnærmet lik dybden av et av de kritiske trinn, blir den foretatte måling totalt forfalsket. ;En første variant av fremgangsmåten består i å under-trykke registreringen av målinger hver gang det er detektert sammenfall og i å multiplisere resultatet av den første nøyaktige måling utført utenom dette kritiske trinn med det annulerte antall målinger, for å holde forholdet mellom repetisjonsperioden p og måletidsintervallet konstant og lik 2^. ;I henhold til en annen variant av fremgangsmåten ut- ;føres en operasjon analog med den som er beskrevet foran. Når de observeres sammenfall mellom et interval ^°g ekkoet av ekkolodd-signalet, forlenges varigheten: av det følgende utsendte signal, ;f.eks. En, slik at man kan utføre en korrekt måling under den følgende periode. Man passer på - slik som foran - å holde den midlere varighet av det beregnede interval p for to suksessive perioder, på en konstant verdi. Dessuten blir resultatet av den korrekte måling inntil det øyeblikk hvor sammenfall ikke lenger observeres, multiplisert med to. ;Ifølge en tredje variant av fremgangsmåten blir - ;når sammenfall observeres mellom et interval ry og ekkosignalet av ekkoloddsignalet - det følgende utsendte signal avbrudt under sendingen (f.eks. signalet ER i kurve h) og man foretar under dette supplerende avbrudd måling av frekvensen over et ikke-for-styrret parti av ekkosignalet. Varigheten i av hvert signal blir holdt konstant og det innføres et supplerende avbrudd under hver efterfølgende periode hvor det detekteres sammenfall. For i dette tilfelle å unngå at avbruddet i det mottatte signal svarende til det supplerende avbrudd foretatt under utsendingen av signalet En for eksempel, kan falle sammen med det supplerende avbrudd fore- ;tatt under utsendingen av signalet En+j_» bringes repetisjonsperioden T for disse supplerende avbrudd til å variere ved under hver ;sending å variere tidspunktene t^, t^+^ for suksessive avbrudd. ;Et annet viktig punkt ved fremgangsmåten består i å ;styre eller regulere tidspunktet t2 for målingens begynnelse, i forhold til tidspunktet t^ for begynnelsen av hvert tidsinterval y, slik at det foretas en romlig filtrering av de mottatte frekvenser. Av figur 1 fremgår det i virkeligheten at de signaler som utsendes langs en av de retninger som omfattes av den sekundære lobe hvis akse er i nærheten av vertikalen, ikke blir eller blir bare lite influert av Doppler-effekten. Deteksjonen av ekkoet av ;disse signaler sam har frekvens lik eller i nærheten av senderfrekvensen, medfører en utvidelse av Doppler-frekvensspektret mot dette. ;Det fremkommer en feil på grunn av mangler ved målingen av den midlere frekvens i det detekterte spektrum og følgelig en forstyrrelse av målingen. Denne feil er særlig merkbar på et overflate skip som beveger seg på urolig vann, i målinger hvor en reduksjon av vinkelen /3 under innvirkning av sjøgangen, fører til en hevning av amplitudene av signaler hvis frekvens ligger mellom sender frekvensen F o og den frekvens F o + Af som normalt observeres i den retning som defineres ved vinkelen /3. ;Det observeres at den tid som medgår for signal-forplantningen frem og tilbake mellom fartøyet og den nevnte overflate , for de akustiske bølger som utsendes langs vertikalen er: ;En effektiv romlig filtrering som gjør det mulig å eliminere virkningen av signaler utsendt i en retning nær verti- ;kalen , blir oppnådd ved å forsinke åpningstidspunktet t~ for "målevinduet" med et interval lik At i forhold til tidspunktet t1 (figur 2). ;Dette interval At kan beregnes ved å anvende målingen ;av forplantningstiden frem og tilbake for ekkolodd-pulser utsendt i avbrudstidsintervallene. ;Figur 3 viser anordningen av senderetninger for en ;gruppe sender/mottager-transducere som på den ene side gjør det mulig å eliminere eller redusere innvirkningen av bølge- eller sjøgangsbevegelser når apparatet er anbragt på et skip, og på den annen side å utføre målingen av den gjennomløpte veilengde langs to innbyrdes perpendikulære retninger. ;I overensstemmelse med et kjent arrangement arbeider apparatet for utførelse av fremgangsmåten ut fra tre transducere hvis akser er orientert parallelt med tre hjørnelinjer (f.eks. ;OA, OB og OC) i en pyramide med kvadratisk grunnflate og symmetrisk ;i forhold til vertikalen. Med u> betegnes den felles hellnings- ;akse for senderetningen i forhold til vertikalen. Sidekantene AB ;og BC er anbragt langs to akser som er parallelle henholdsvis med fartøyets lengdeakse og tverrakse. Dette arrangement muliggjør en god kompansasjon for parasitteffekter som skyldes sjøgang og lignende. Det sikrer likeledes en god kompansasjon for virkningen av skråning ;av referanseflaten, uansett hva dennes skråning er i forhold til fartøyets akser. Den form sam er valgt for pyramiden er selvsagt ikke begrensende. Transducernes akser kunne åpenbart orienteres på slik måte at pyramidens grunnflate var rektangulær eller f.eks. rombeformet. Målingen av den frekvensawikelse som skyldes Doppler-effekten foregår ved direkte å subtrahere frekvensene av signaler reflektert langs retningene OB og OA på den ene side og OB og OC på den annen side. Hvis FQ + Af og Fq - A F f.eks. betegner frekvensene Ffi og FA for signaler oppfanget langs OB og OA, måles: ;Ved å gjeninnføre betegnelser identiske med dem som er definert ovenfor vises ganske enkelt at den veilengde Ep^. som er gjennomløpet av fartøyet under tidsintervallet P langs aksen 0X kan skrives som: ;På samme måte kan det vises at den veilengde Ep^ som gjennomløpes av fartøyet under det samme tidsinterval langs aksen 0^ kan skrives som: ;I disse siste ligninger betegner N^, N2 og N_ det antall perioder tQ som omfattes av N ' perioder av signaler mottatt henholdsvis langs aksene OB, OA og OC. k betegner en koeffisient som avledes av koeffisienten P (se ligning 10) ved relasjonen: ;hvor k' er en proporsjonalitetsfaktor avhengig av geometrien av systemet av sendeakser. ;I virkeligheten er de frekvensawikelser som detekteres langs retningene OA, OB og OC proporsjonale med projeksjonen av hastighetsvektoren langs disse og følgelig med sin lu. Koeffisienten k ' avhenger av forholdet mellom verdiene av vinklene /3 og uj . For enkelthetsskyld kan verdien av vinkelen tu velges slik at k ganske enkelt blir lik (P - 1). ;Apparatet for utførelse av fremgangsmåten består av en senderenhet, en mottager- og beregningsenhet og en synkronisator . for å koordinere de forskjellige funksjoner i disse enheter. ;Senderenheten som vist på figur 4 omfatter en ;oscillator 2 som frembringer oscillasjoner med frekvens F^ og oscillasjoner med frekvens F osom anvendes henholdsvis som ekkolodningssignal og som målesignal for Doppler-effekten. En modulator 3 som styres av synkronisatoren lar signalene med frekvens FQ passere under de suksessive tidsintervaller 6, og lar signalet med frekvens F-^ passere under tidsintervaller med varig- ;het kortere enn vari<g>heten av intervallene <y for sendingsavbrudd. ;De signaler som leveres av modulatoren føres til tre sendeveier som hver består av en driv-forsterker 3a, 3b og 3c, ;en effektgenerator 4a, 4b og 4c samt en transducer 5a, 5b og 5c. ;De tre transducere er orientert i de retninger som er definert ;på figur 3. ;. Mottagerapparatet som vist på figur 5 omfatter tre mottagerveier eller -kanaler forbundet med tre transducere. Hver av disse omfatter i serie og suksessivt en for-forsterker 6a, 6b og 6c, en frekvensfølger 7a, 7b og 7c og en frekvensmåler 8a, 8b og 8c som teller antallet N2 eller N, av pulser med klokke-frekvensen 2^ ut fra et tidspunkt definert ved et ordresignal DM. Dette siste såvel som klokkepulsene blir frembragt av synkronisatoren 1. Frekvensmålere 8a og 8b er forbundet med en summeringsinnretning 10 som utfører subtraheringen av pulsene N-, ;og N2 som oppsamles i denne. Likeledes er frekvensmålene 8a og 8c forbundet med en summeringsinnretning 11 som foretar sutra- ;hering av pulsene N^og N-. som oppsamles i denne. Disse forbindelser skjer gjennom tre OG-porter 9a, 9b og 9c som åpnes av et signal betegnet som overføringsstartsignal DT frembragt av synkronisatoren 1. Dette signal DT blir bare frembragt når ekkosignalene fra ekkolodningen ikke faller sammen med tidsintervallene 6 (se figur ;2). Mottagerenheten omfatter videre to fremvisningsinnretninger ;12 og 13 som er forbundet med summeringsinnretningene 10 og 11, ;og som omdanner differansene N, - N2 og N2 - til distanse-indikasjoner og presenterer disse i valgte enheter. ;Et av de særlige trekk ved mottagerenheten består i anvendelsen av telling ved høy frekvens. Frekvensen av de signaler som leveres av transducerne 5a, 5b og 5c beregnes direkte og uavhengig av hverandre og ikke frekvensene av de lavfrekvenssignaler som blir oppnådd ved demodulering av de mottatte signaler i for- ;hold til hverandre. ;Dette arrangement av enheten tillater en Økning av målenøyaktigheten. ;I det generelle tilfelle hvor sendeaksen og mottagnings-aksen stemmer overens eller også når de utførte målinger langs de tre akser er uavhengig av hverandre, blir en summeringsinnretning såsom innretningen 10 eller 11 koblet til hver utgangsklemme på OG-portene 9a, 9b og 9c. Disse summeringsinnretninger subtra-herer fra tallene Nj^, N2 og N3 et antall NQ (se ligning 11) pulser levert av en oscillator med frekvens identisk med den som anvendes for sendingen. ;Et annet særlig trekk ved mottagerenheten gjør det mulig bare å anvende en enkelt transducer for hver senderetning og mottager-retning for ekkolodningen og for målefrekvenssignalene. For ekkolodningsfrekvensen Fj^ velges en annen frekvens karakteris-tisk for transducerne. For å detektere ekkosignalet ved ekkolodningen som - utenom de kritiske trinn - ankommer ved transduceren under sendingen av målefrekyenssignaler, anvendes det prinsipp som av fagfolk betegnes som "felles-modus-undertrykkelse". ;Den krets som er vist på figur 6 forbinder en av senderne f.eks. senderen 4a med transduceren 5a og med inngangen på den tilsvarende kanal i mottagerenheten. ;Den omfatter f.eks. to transformatorer 14 og 15 som forbinder transduceren henholdsvis med generatoren 4a og med for-forsterker-drivenheten 6a. Denne siste er av differensial-typen og har en annen inngang forbundet direkte med generatoren 4a. Det sees lett at ifølge dette arrangement blir ekkosignalene ved ekkolodningen og målefrekvenssignalene overført til mottagerenheten gjennom for-forsterkeren 6a. De utsendte signaler blir avvist fordi de superponeres i for-forsterkeren 6a med signaler soiru skriver seg direkte fra generatoren 4a. ;Synkronisatoren som er vist skjematisk på figur 6 omfatter to binær-tellere C-^ og C2 som mates med pulser av bestemt frekvens betegnet som klokkefrekvens og frembringer på en rekke forskjellige utgangsklemmer en pulsrekke som definerer suksessive gjentatte tidspunkter, som er regelmessig forskjøvet i tid i forhold til hverandre. Telleren C, anvendes når repetisjonsperioden ;{ se figur 2) er konstant. Signalene REC^ som den avgir når den har nådd sin maksimale kapasitet, definerer periodene F . Telleren C2 brukes bare når repetisjonsperioden P er irregulær og varierer om en konstant middelverdi. ;Synkronisatoren omfatter likeledes en gruppe elektro-niske portkretser og bi-stabile vipper som ut fra pulser avgitt fra tellerne C-^ og C2, frembringer styresignaler for senderenheten og for mottagerenheten. Gruppen av portkretser omfatter to 0G- ;porter 161 og 162 som er forbundet henholdsvis med de utgangsklemmer som er betegnet S5 på tellerne og C2, to OG-porter 171 og 172 ;som er forbundet med de respektive utgangsklemmer betegnet S25 på tellerne og C2, to OG-porter 181 og 182 som er forbundet med de respektive utgangsklemmer betegnet S35 på tellerne C-^ og C2 samt to OG-porter 191 og 192 forbundet med de respektive utgangsklemmer betegnet S360 på C-^ og med en utgangsklemme av en eller-port 36 som avgir pulser for null-stilling (RAZ) av telleren C2- Disse port- ;par 161 og 162, 171 og 172, 181 og 182, samt 191 og 192 avgir gjennom de respektive eller-porter 31, 32, 33 og 34 et signal DM ;som angir begynnelsen av målingen (tidspunktet t2), et signal DE ;som angir begynnelsen av sendingen (tidspunktet t^) et signal DT ;som angir begynnelsen av overføringen av pulser opptatt i summeringsinnretningene 10 og 11 til innretningene 12 og 13 (figur 5) og et signal FE som styrer sendingsavbruddet i tidspunktet t-^. To vipper 38 og 39 som styres for den enes vedkommende av utgangsklemmene S350 og S10 på telleren C^, og for den annens vedkommende av tilbakevendingssignalet REC^ og utgangsklemmen S25 på telleren C^, som frembringer signalene FA og CE som henholdsvis begrenser referansetidsintervallet og sendingsavbrudsintervallet. ;Valget mellom de to OG-porter i hvert par av portkretser 161, 162 etc. styres av en bi-stabil vippe 40. Under de regulære perioder med konstant pblir bare de OG-porter som var forbundet med utgangen av telleren C^ aktivert. ;I tilfelle av koincidens eller sammenfall i en OG-port ;22 mellom ekkosignalet ES ved ekkolodningen og det signal FA som svarer til referansetidsintervallet, vil utløsningen av den bi-stabile vippe 40 tillate åpning av OG-porter som var forbundet med utgangsklemmene på telleren C2- Vippen 40 blir på den annen side aktivert gjennom en eller-port 35 av-et nullstilling-signal fra telleren C2 (RAZ C2) og av et signal avgitt fra en OG-port 21. ;Denne siste aktiveres av signalet REC^ eller av et tilbakevendings-signal REC2 avgitt samtidig med signalet RAZ C2 og av det signal som avgis av utgangsklemmen på den bi-stabile vippe 40, som frembringer utløsnings- eller tilbakestillingssignalene for portkretsene 162-192. ;Når det foreligger koincidens eller sammenfall i en OG-port 24 mellom signalene CE, FA og ES, dvs. når ekkosignalet ;(f.eks. I<*>n) av ekkolodningssignalet i befinner seg i koincidens

med et sendingsavbrudsinterval "8 (se figur 3), blir et målings-sperresignal betegnet IHM frembragt av denne OG-port 24.

Synkronisatoren omfatter videre to OG-porter 29 og 30

hvis inngangsklemmer er forbundet henholdsvis med utgangsklemmene som er betegnet S480 og S420 på telleren C2, og som hver aktiveres av signaler avgitt på den ene av utgangsklemmene på vippen 41.

De signaler som leveres av OG-portene 29 og 30 passerer gjennom en eller-port 36 og utgjør nullstillings-signalene for telleren C2

(RAZ C2) • såvel som signalene REC2 som føres til en inngangsklemme på OG-porten 21. Signalet IHM anvendes for å lukke en OG-port 20

som mottar de signaler som leveres av eller-porten 32. Når OG-

porten 20 er åpen blir det signal som den avgir brukt som over-før ingsordre for pulser opptatt i tellerne 10 og 11 (se figur 5)

til frenrvisningsinnretningene 12 og 13. Ordresignalet IHM for-hindrer at det foretas telling av de feilaktige målinger som måtte være utført under måleintervallet.

Vippen 41 påvirkes av signalet IHM på sin inngangs-

klemme betegnet "klokke". Slik det fremgår av ovenstående vil -

når det foreligger sperring av en måling - det følgende utsendte signal ha en varighet p ' som er forlenget i forhold til den normale repetisjonsperiode f for sendingen. Denne forskyvning av avslut-ningen av sendingen bevirkes av det signal som avgis av port-

kretsen 30. I tilfelle av at suksessive forskyvninger er unødvendig vil vippen 41 vekselvis påvirke portkretsen 29 og portkretsen 30.

Som følge av dette blir nullstillings-signalet for telleren C2 vekselvis forsinket med to forutbestemte tidsintervaller, så lenge fartøyet befinner seg på et nivå med et kritisk trinn. Det signal som leveres av vippen 40 vil endelig når det foreligger koincidens mellom signalene ES og FA, tillate åpning av en OG-port 33 og til-bakestilling av telleren C2 til 35.

Synkronisatoren arbeider på fullstendig automatisk

måte. Eventuelt kan det imidlertid være inkludert en krets i denne for å tillate en manuell inngripen i dens funksjon. Denne -krets omfatter tre bi-stabile vipper 42, 43 og 44 som styres av tre trykknapp-brytere (ikke vist) som gjør det mulig å velge en av disse. Vippene mottar på sine inngangsklemmer betegnet "klokke".

et signal avgitt fra en OG-port 28 hvis utløsning foretas av et signal REC som kan være enten signalet REC^ eller signalet REC^. Det signal som leveres av portkretsen 28 består av pulser med referanse-frekvens H^. Tre OG-porter 25, 26 og 27 mottar på den ene side og henholdsvis de signaler som leveres av vippene 42, 43 og 44 og på den annen side pulser med tre forskjellige frekvenser som er multiplan av hverandre. En av disse frekvenser er identisk med frekvensen H^. Disse tre OG-porter 25, 26 og 27 avgir gjennom en eller-port 37 et referansesignal som brukes for tellingen av pulser i. tellerne og C_ og i frekvensmålere 8a, 8b eller 8c (figur 5).

Automatisk funksjon svarer til aktivering av vippen 42.

Anvendelsen av vipper 43 og 44 tillater f.eks. fordobling eller fire-dobling av varigheten av måletidsintervallet og økning av den iboende presisjon ved målingen. Den beskrevne krets omfatter tre trykknapp-brytere for manuell inngrip. Dette antall er gitt her bare som eksempel og kan åpenbart varieres som funksjon av antallet av funksjoner som ønskes, uten å komme utenfor rammen for denne oppfinnelse.

Claims (14)

1. Fremgangsmåte for bestemmelse av den veilengde som gjennomløpes av et fartøy som beveger seg i vann, i forhold til bunnen, bestående i at det i en rekke perioder som hver omfatter et sendeinterval efterfulgt av et sendingsavbrudsinterval for mottagning av tilsvarende reflekterte signaler, under sendeinter-vallet utsendes akustiske signaler med bestemt frekvens langs idet minste en skråttliggende retning i forhold til bunnflaten, at under et mottagningsinterval de mottatte signaler som reflekteres fra bunnflaten, detekteres, og at det foretas en måling av differansen mellom et tellings-tidsinterval lik varigheten av et forutbestemt antall perioder av de utsendte signaler og et tellings-tidsinterval lik varigheten av det samme antall perioder av mottatte signaler samt at den gjennomløpte veilengde avledes av dette, karakterisert ved at avbrudsintervallene har konstant varighet og den midlere repetisjonsperiode av suksessive avbrudd beregnet over et forutbestemt helt antall perioder, som er lavere enn antallet av perioder i rekken, blir holdt konstant og følgelig uavhengig av variasjoner av avstanden mellom fartøyet og bunnflaten, inntil slutten av rekken av perioder.

2. Fremgangsmåte ifølge krav 1,karakterisert ved at målingen av tellingstidsintervallene utføres under hvert sendingsavbrudd over et tilnærmet konstant antall perioder innenfor en og samme rekke.

3. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at varigheten av hvert utsendt signal er idet minste lik avbrudstidsintervallet.

4. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at sendeintervallene er konstante.

5. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at begynneIsestidspunktet for den nevnte måling forsinkes i forhold til begynnelsestidspunktet for suksessive avbrudd, med et tidsinterval som er proporsjonalt med fartøyets avstand fra bunnflaten.

6. Fremgangsmåte ifølge krav 4,karakterisert ved at målingen av den nevnte differanse utføres under supplerende avbrudsintervaller innenfor sendeintervallene, når den konstante repetisjonsperiode er tilnærmet lik varigheten av signalenesforplantning langs den vei som adskiller fartøyet fra bunnflaten langs den skråttliggende retning.

7. Fremgangsmåte ifølge krav 2, karakterisert ved at det nevnte forutbestemte hele antall perioder for be-regning av den midlere periode er lik to og at et av sendingsavbruddene forsinkes når varigheten av sendingen av to signaler mellom to suksessive sendingsavbrudd er litt større enn varigheten av signalenes forplantning langs den vei som adskiller far-tøyet fra bunnflaten langs den skråttliggende retning.

8. Fremgangsmåte ifølge krav 2, karakterisert ved at det nevnte forutbestemte hele antall perioder er lik to, at målingen annuleres når varigheten av signalets sending mellom to suksessive sendingsavbrudd er tilnærmet lik varigheten av signalenes forplantning langs den vei som adskiller fartøyet og overflaten langs den skråttliggende retning, og at det etter-følgende sendingsavbrudd forsinkes.

9. Fremgangsmåte ifølge krav 7 eller 8, karakterisert ved at varigheten av signalforplantningen bestemmes ved å anvende varigheten av forplantningen langs den samme vei av pulser utsendt i hvert sendingsavbrudsinterval.

10. Apparat for utførelse av fremgangsmåten ifølge krav 1, omfattende en anordning for frembringelse av periodisk avbrutte signaler, en anordning for utsendelse av signalene mot den nevnte flate langs i det minste.én senderetning, en anordning for mottagning og' en forsterkeranordning for signaler reflektert fra flaten langs hver senderetning, en anordningen for måling av differansen mellom tellingstidsintervallene, en anordning for omdan-nelse av denne differanse til avstandsangivelser og en synkroni-seringsanordning, karakterisert ved at anordningen for frembringelse av signaler omfatter en hovedsignalgenerator og en ekkoloddepulsgenerator hvis frekvens er forskjellig fra frekvensen av hovedsignalene, og at synkroniseringsanordningen omfatter en anordning for å styre utsendelsen av hovedsignalene i sek-vens og avbrudd under konstante tidsintervaller, en anordning for å styre den sekvensmessige utsendelse av ekkoloddepulsen under avbruddene i utsendelsen av hovedsignaler og en anordning omfattende elementer for sammenligning av ankomsttidspunktene for ekkoene av ekkoloddepulsene med referansetidsintervallene, for å variere re-petis jonsperioden for suksessive avbrudd.

11. Apparat ifølge krav 10, karakterisert ved at det omfatter et element for deteksjon av ekkoer av utsendte pulser , bestående av en differensialforsterker hvis inngangsklemmer er forbundet henholdsvis med sendeanordningen og anordningen for frembringelse av signaler.

12. Apparat ifølge krav 10, karakterisert ved at synkronisatoren omfatter en første teller med konstant tilbake-vendene periode, tilført pulser og innrettet til å frembringe tilbakevendende pulser som er jevnt fordelt i tid, en annen teller med kapasitet større enn den første teller og med variabel repetisjonsperiode, samt matet med puljer og innrettet til på sine utgangsklemmer å frembringe tilbakevendende pulser som er jevnt fordelt i tid, en anordning forbundet med forutvalgte utgangsklemmer på den første og den annen teller for å frembringe styresignaler ved begynnelsen av målingen av det tidsintervall som er lik varigheten av det nevnte forutbestemte antall perioder av de mottatte signaler, styresignaler for begynnelsen av sendingen, signaler for styring av en anordning for omformning av styresignaler for sendingsavbrudd, en anordning forbundet med forutvalgte utgangsklemmer på den første teller for frembringelse av signaler med konstant repetisjonsperiode og som begrenser et referansetidsintervall som er større enn varigheten av sendingsavbruddene og signaler som be grenser et tidsintervall lik den valgte varighet av sendingsavbruddene , hvilken anordning for å variere repetisjonsperioden omfatter en anordning for å utvelge den annen teller når det detekteres sammenfall mellom signalekkoene fra utsendte pulser og de signaler som begrenser referansetidsintervallet, og for å utvelge den første teller når signalekkoene for utsendte pulser ankommer utenom dette referansetidsintervall, en anordning for å utvelge tidspunktet for nullstilling og repetisjonsperioden for den annen teller, uavhengig av om det detekteres tredobbelt sammenfall eller ikke mellom signalekkoene for utsendte pulser, de signaler som begrenser et tidsintervall lik varigheten av sendingsavbruddene og de signaler som begrenser det tidsintervall som er større enn varigheten av sendingsavbruddene, og en anordning for å frembringe et sperresignal for overføringen av resultatene av målingene i summeringsanordningen til omformningsanordningen når tredobbelt sammenfall detekteres.

13. Apparat ifølge krav 10, karakterisert ved at det omfatter en anordning for å frembringe et referansesignal med en frekvens som utgjør et multiplum av senderfrekvensen og at måleanordningen omfatter elementer for separat å telle antallet av perioder av referansesignalet som inneholdes i det forutbestemte antall sykluser av de mottatte signaler fra hver senderetning.

14. Apparat ifølge krav 12, karakterisert ved at det omfatter en manuelt betjent anordning for å velge frekvensen av de pulser som mates til den første og til den annen teller.