NO323725B1 - Fremgangsmate og avfolingssystem for bruk med et flertall av fysiske avfolere - Google Patents

Description

Denne oppfinnelse vedrører teknikker som involverer signalbehandling i enkelt- eller flerstråleavfølende systemer, særlig teknikker som involverer signalbehandling av mottakssignaler i enkelt- eller flerstrålesonar, radar og lidar (laserbaserte radarsystemer) systemer. Nærmere bestemt vedrører oppfinnelsen en fremgangsmåte for å redusere den effektive strålebredde hos en mottaksstråle for et avfølingssystem som har fysisk oppstilling av avfølere, samt et avfølingssystem med et flertall av fysiske avfølere som hver er beregnet for måling av et mottakssignal.

Til belysning av kjent teknikk vises det til GB-2192061-A som beskriver et sonarsystem med en flerhet av avfølere for deteksjon av retursignal, og for effektiv og nøyaktig beregning av retursignalet.

I korte trekk, som bakgrunn, kan et sonarsystem anvendes for å detektere, navigere, følge, klassifisere og lokalisere objekter i vann ved å anvende lydbølger. Forsvars-messige og sivile applikasjoner av sonarsystemer er tallrike. Ved militære anvendelser brukes undervannslyd for dybdeloggjng, navigasjon, skip og undervannsbåtdeteksjon, avstandsmåling og følging (passiv og aktiv), undervannskommunikasjoner, mine-deteksjon og/eller leding og styring av torpedoer og andre våpen. De fleste systemer er monostatiske, men bistatiske systemer kan også anvendes.

Sivile anvendelseriav undervannslyddeteksjonssystemer er likeledes tallrike. Disse anvendelser fortsetter å øke ettersom oppmerksomhet fokuseres på hydrosfæren, hav-bunnen, og underbunnen. Sivile anvendelser innbefatter dybdelogging, topografisk kartlegging av bunnen, objektlokalisering, undervannsfyr (pingere), bølgehøydemåling, dopplemavigering, fisk-leting, under-bunn profilering, undervanns bildedannelse for inspeksjonsformål, sted for nedgravet rørledning, undervannstelemetri og -styring, dykkerkommunikasjoner, skiphåndtering og dokkingshjelp, anti-grunnstøtende alarm for skip, strømflytmåltng, og fartøyhastighetsmåling.

Et typisk aktivt sonarsystem innbefatter en sender (en transduser som vanligvis refereres til som en "kilde" eller "projektor") for å generere lydbølgene og en mottaker (en transduser som vanligvis refereres tit som en "hydrofon") for å avføle og måle egenskapene for den reflekterte energi ("ekko") innbefattende eksempelvis amplitude og fase. I et typisk flerstråle sonarsystem er en første transduseroppstilling ("sender eller projektor-oppstilling") montert langs kjølen på et skip og utstråler lyd. En andre transduseroppstilling ("mottaker eller hydrofonoppstilling") er montert perpendikulært på senderoppstillingen. Mottakeroppstillingen mottar "ekkoene" av den sendte lydpulsen, dvs. returene av lydbølgene som genereres av senderoppstillingen. Et vanlig sonarsystem og sender- og mottakeroppstillingskonfigurasjon er beskrevet av Lustig et al. i US patent nr. 3114631.

I de tilfeller der senderoppstillingen er montert langs skipets kjøl, projiserer senderoppstillingen en vifteformet lydstråle som er smal i for- og akterretningen, men bred tverrskips. Signalene som mottas av hydrofonene i mottakeroppstillingen summeres til å danne en mottaksstråle som er smal på tvers av følgeretningen, men bred langs følge-retningen. Skjæringen mellom sende- og mottaksstrålene definerer området i havbun-nen hvorfra ekkoene har sin opprinnelse. Ved å anvende forskjellige tidsforsinkelser på de forskjellige hydrofonsignaler, kan mottaksstrålene styres i forskjellige retninger og når et antall av mottaksstråler dannes samtidig, definerer de sammen med sendestrålen flerstrålesonargeometrien.

Når den sendte lyden fra senderoppstillingen har en enkelt frekvens, kan tidsforsink-elsen omsettes i faseforsinkelser for stråleforming av hydrofonsignalene fra mottakeroppstillingen. For en gitt frekvens blir den smale bredden av mottaksstrålen påvirket av antallet av hydrofoner som omfatter mottakeroppstillingen (dvs. den fysiske lengden av mottakeroppstillingen) og retningen som strålen styres. En vanlig tommelfingerregel for å bestemme mottaksstrålens bredde (i grader) er

der:

(1) "a" er oppstillingens lengde,

(2) "X" er bølgelengden (bestemt av frekvensen for projektorens lydbølge) i de samme enheter som "a" (oppstillingens lengde), og

(3) "0" er strålestyringsretningen.

Således vil det sees at for smalere strålebredder bør lengden av mottakeroppstillingen være større. Uttrykt på enkel måte øker "smalere" strålebredde hos mottakerstrålen den informasjon som kan oppnås om de reflekterende gjenstander, f.eks. objektoppløsning, nøyaktighet av objektretning, og avstandsdekning. I mange anvendelser av flerstrålesonarer er imidlertid de fysiske karakteristika for mottakeroppstillingen begrenset av de fysiske karakteristika for skipet. I mange tilfeller der mottakeroppstillingene er montert tverrskips for flerstrålesonarer, er eksempelvis den maksimale fysiske lengde av oppstillingen begrenset av skipets bredde. De fysiske karakteristika for mottakeroppstillingen kan også begrenses som et resultat av at skipets dybde er begrenset. Dette har tendens til å begrense dybden av mottakeroppstillingen og kan kreve segmentering av mottakeroppstilling.

I mange tilfeller kan opprettholdelse av den konstruksjonsmessige integritet av skipets kjøl dessuten ha betydning for de fysiske karakteristika for mottakeroppstillingen. Opprettholdelse av den konstruksjonsmessige integritet for kjølen er viktig for de skip som anvendes som "isbrytere". I denne situasjon kan hydrofonoppstillingen ikke installeres tverrskips som en enkelt enhet. I stedet må mottakeroppstillingen oppdeles i to eller flere deloppstillinger, der hver oppstilling passer til skipets skrog. Installering av mottakeroppstillingen som to eller flere deloppstillinger, uten et kontinuerlig sted for data tverrskips for flerstrålesonarer kan imidlertid bevirke en økning i strålemønster-forvrengningene, f.eks. en økning i sidelobene for den beregnede mottaksstrålen.

Der finnes et behov for et signalbehandlingssystem og teknikk for å redusere den effektive strålebredden for mottaksstrålen uten å øke de fysiske dimensjoner av oppstilling. Videre eksisterer der et behov for et signalbehandlingssystem for et sonarsystem som overvinner mange typiske begrensninger som er pålagt de konstruksjonsmessige karakteristika for mottakeroppstillingen.

I et første prinsipalt aspekt gjelder den foreliggende oppfinnelse en løsning for å redusere den effektive strålebredden for en mottaksstråle for et avfølingssystem, eksempelvis en sonar eller et radarsystem.

Ifølge oppfinnelsen kjennetegnes den innledningsvis nevnte fremgangsmåte ved middel for å generere en første databehandlingsenhet og en andre databehandlingsenhet fra hvert mottakssignal, der hver av nevnte første og andre databehandlingsenheter tilsvarer et i-fase- og/eller ute-av-fasesignal i nevnte mottakssignal, eller tilsvarer størrelse og/eller fase i nevnte mottakssignal,

middel for å beregne avfølerdata for minst én ekstrapolert-avføler, idet nevnte middel innbefatter ekstrapoleirngsmiddel for beregning av en første ekstrapolert-avføler dataenhet for den i det minste ene ekstrapolert-avføler ved ekstrapolering av en første databehandlingsenhet for flertallet av fysiske avfølere, og for beregning av en andre ekstrapolert-avføler dataenhet for den i det minste ene ekstrapolert-avføler ved ekstrapolering av en andre databehandlingsenhet for flertallet av fysiske avfølere, og midler for å kombinere de første og andre ekstrapolerte dataenheter for den i det minste ene ekstrapolert-avføler med de første og andre databehandlingsenhetene for flertallet av fysiske

avfølere for derved å generere en smalere, effektiv strålebredde for en mottaksstråle, hvorved alle databehandlingsenheter som behandles ved hjelp av ovennevnte midler i systemet er tidsområde-signaler.

Ytterligere utførelsesformer av fremgangsmåten fremgår av de underordnende krav 2-21.

Ifølge oppfinnelsen kjennetegnes det innledningsvis nevnte avfølingssystem ved åmåle et mottakssignal for hver avføler i oppstillingen av avfølere, å generere fira hvert mottakssignal en første databehandlingsenhet og en andre databehandlingsenhet, der hver av nevnte første og andre databehandlingsenheter tilsvarer et i fase og/eller et ute-av-fase-signal i nevnte mottakssignal, eller tilsvarer størrelse og/eller fase i nevnte mottakssignal,

å beregne en første databehandlingsenhet i et mottakssignal for minst én ekstrapolert-avføler ved ekstrapolering av den første databehandlingsenheten i hvert mottakssignal for de fysiske avfølere i avføleroppstillingen,

å beregne en andre databehandlingsenhet i mottakssignalet for den i det minste ene ekstrapolert-avføler ved ekstrapolering av den andre databehandlingsenheten i hvert mottakssignal for de fysiske avfølere i avføleroppstillingen,

å kombinere de første og andre databehandlingsenhetene i mottakssignalet for den i det minste ene ekstrapolert-avføler med de første og andre databehandlingsenheter i hvert mottakssignal for de fysiske avfølere for å innsnevre den effektive strålebredde for en beregnet mottaksstråle, hvorved samtlige databehandlingsenheter på ovenstående trinn av fremgangsmåten er tidsområde-signaler.

Ytterligere utførelsesformer av avfølingssystemet fremgår av de underordnede krav 23-44.

De første og andre databehandlingsenhetene av mottakssignalene kan eksempelvis være (1) en reell (I) og en imaginær del (Q), eller (2) en størrelse, dvs. ^ I7 + Qi, og en fase, dvs. tan*<l>(Q/I). I de tilfeller der databehandlingsenheten er den reelle og imaginære del av hvert mottakssignal, beregnes en reell del av mottakssignalet for ekstrapolert-avfølere ved ekstrapolering av en del eller hele den reelle del av mottakssignalene fra avføler-oppstillingen. I tillegg beregnes en imaginær del av mottakssignalet for ekstrapolert-avfølere ved ekstrapolering av den imaginære del av mottakssignalene for avføleropp-stillingen.

I de tilfeller der databehandlingsenhetene er størrelse og fasedelen av hvert mottakssignal, beregnes en størrelsesdel av et mottakssignal for ekstrapolert-avføler ved ekstrapolering av en del eller hele størrelsene av mottakssignalene i avføleroppstill-ingen. Videre kan det beregnes en fasedel av mottakssignalet for ekstrapolert-avfølere ved ekstrapolering av fasene av mottakssignalene for avføleroppstillingen.

I en foretrukket utførelsesform beregner ekstrapoleirngsmidlet ekstrapolert-avføler data for ekstrapolert-avføleren ved å anvende forutsigelsesligningen lik:

der:

N = filterordenen

yn = verdien av den ekstrapolerte behandlingsenheten yn_k = verdien av ytterpunktene for den fysiske og/eller tidligere ekstrapolerte

behandlingsenhet i ekstrapoleringsretningen,

dk = N'te orden forutsigelseskoeffisienter som forutsier den neste verdien Yn av den romlige rekke fra de tidligere N verdier yn.^ t k=l til N av de

ytterste fysiske og/eller ekstrapolerte behandlingsenheter,

M = antallet av fysiske avfølere i den fysiske oppstilling som bidrar til

beregningen av forutsigelseskoeffisientene dfc, k=l til N, og N<M, og der forutsigelseskoeffisientene dfc oppnås fra forholdet:

Forutsigelseskoeffisientene kan beregnes ved å anvende en fremgangsmåte som er presentert av Andersen i "On the Calculation of Filter Coefficients for Maximum Entropy Spectral Analysis", Geophysics 39,1 (1974).

I et annet prinsipalt aspekt vedrører oppfinnelsen et system og teknikk for å generere et relatert par av ekstrapolert-avøflerdataenheter i et avfølingssystem som har en oppstilling av fysiske avfølere. Oppstillingen av fysiske avfølere innbefatter en første deloppstilling av fysiske avfølere og en andre deloppstilling av fysiske avfølere, der hver deloppstilling innbefatter et flertall av innbyrdes eksklusive fysiske avfølere. Hver fysiske avfeier i deloppstillingene av fysiske avfølere tilveiebringer et mottakssignal som innbefatter første og andre databehandlingsenheter.

Oppfinnelsen muliggjør å beregne første ekstrapolert-avføler data enheter for en første oppstilling av ekstrapolerte avfølere ved ekstrapolering av nevnte første databehandlingsenheter hos de fysiske avfølere i den første deloppstillingen av fysiske avfølere. Dessuten muliggjøres å beregne andre ekstrapolert-avfølerdataenheter i den første oppstillingen av ekstrapolert-avfølere ved ekstrapolering av de andre databehandlingsenhetene i den første deloppstillingen av fysiske avfølere.

I tillegg beregnes første ekstrapolert-avfølerdataenheter på en andre oppstilling av ekstrapolert-avfølere ved ekstrapolering av de første databehandlingsenhetene i den andre deloppstillingen av fysiske avfølere. Videre beregnes andre ekstrapolert-avfølerdataenheter i den andre oppstillingen av ekstrapolert-avfølere ved ekstrapolering av de andre databehandlingsenhetene i den andre deloppstillingen av fysiske avfølere.

I en foretrukket utføretsesform muliggjøres det ved oppfinnelsen å tilveiebringe et middel innrettet til å beregne første og andre ekstrapolert-avføler data for en første ekstrapolert-avføler ved å anvende: (1) første og andre databehandlingsenheter for en første sammensatt-avføler deloppstilling som innbefatter første og andre ekstrapolert-avfølerdataenheter for den første ekstrapolert-avføler deloppstillingen og minst en del av de første og andre databehandlingsenhetene i den første deloppstillingen av fysiske av-følere, (2) ved å anvende første og andre databehandlingsenheter i en andre sammensatt-avføler deloppstilling som innbefatter første og andre ekstrapolert-avøflerdataenheter i den andre ekstrapolert-avføler deloppstillingen og minst en del av første og andre databehandlingsenheter i den andre deloppstillingen av fysiske avfølere.

Midlet for å beregne første og andre ekstrapolert-avføler data for den første ekstrapolert-avføleren innbefatter: (1) middel for å ta gjennomsnittet av de første databehandlingsenhetene for den første-sammensatte deloppstilling av avfølere og den andre sammensatte deloppstilling av avfølere ved å anvende veide gjennomsnitt, og (2) middel for å ta gjennomsnitt av de andre databehandlingsenhetene for den første-sammensatte deloppstillingen av avfølere og den andre-sammensatte deloppstilling av avfølere ved bruk av veide gjennomsnitt. I en utførelsesform kan disse veide gjennomsnitt baseres på antallet av avfølere i nevnte første og andre sammensatte deloppstillinger.

Det vil være mulig å anordne de første og andre deloppstillinger i en hellende konfigurasjon. Den første ekstrapolert- avfeier deloppstillingen er representativ for avføler-data ved den konvergerende enden av den første fysiske deloppstilling, og den andre ekstrapolert-avføler deloppstillingen er representativ for avfølerdata ved den konvergerende enden av den andre fysiske deloppstillingen, slik at dataene i nevnte første og andre sammensatte deloppstillingsdata gir en separasjon, ved de konvergerende ender, av en størrelse lik avstanden for en fysisk hydrofon. Dessuten er de første og andre ekstrapolert-avføler dataenheter representative for avfølerdata som tilsvarer avfølere som er plassert mellom de første og andre fysiske delstillinger.

Oppfinnelsen kan med fordel innbefatte middel for å detektere unøyaktige avfølerdata for en avfeier som er fysisk plassert mellom første og andre avføler-oppstillingen, og for å la de beregnede første og andre ekstrapolert-avføler dataenheter for den første ekstra-poiert-avføleren erstatte de unøyaktige avfølerdata.

Avfølingssystemet er fortrinnsvis et flerstråle-batymetrisk, bildedannende eller stereoskopisk sonarsystem.

Den foreliggende oppfinnelse muliggjør å beregne ekstrapolert-avføler dataenheter for et avfølingssystem som har en oppstilling av fysiske avfølere. Oppstillingen av fysiske avfølere innbefatter en deloppstilling av fysisk-avfølere, der deloppstillingen innbefatter et flertall av fysiske avfølere. Hver fysiske avføler i deloppstillingen gir et mottakssignal som innbefatter en første databehandlingsenhet og en andre databehandlingsenhet.

Ekstrapoleringsberegningsmiddel kan tilveiebringes for å beregne ekstrapolert-avføler dataene, der beregningsmidlet innbefatter: første beregningsmiddel for å beregne en første ekstrapolert-avføler dataenhet for en første ekstrapolert-avføler ved ekstrapolering av den første databehandlingsenheten for avføleme i deloppstillingen av fysiske av-følere. Ekstrapoleringsberegningsmidlet innbefatter også andre beregningsmiddel for å beregne en andre ekstrapolert-avføler dataenhet for den første ekstrapolert-avføleren ved ekstrapolering av den andre databehandlingsenheten for deloppstillingen av fysiske avfølere.

Ekstrapoleringsberegningsmidlet kan i henhold til dette aspekt av oppfinnelsen beregne ekstrapolert-avføler dataenhetene ved å anvende en forutsigelseligning lik:

der:

N = filterets orden

yn = verdien av ekstrapolerte behandlingsenheter

yn.lc = verdien av ytterpunktene for den fysiske og/eller tidligere ekstrapolerte

behandlingsenhet i retningen av ekstrapoleringen,

dfc = N*te ordens forutsigelseskoeffisienter som forutsier den neste verdien yn av den romlige rekke fra de tidligere N verdier yn.jc, k=l til N av de

ytterste fysiske og/eller ekstrapolerte behandlingsenheter,

M = antallet av fysiske avfølere i den fysiske oppstilling som

bidrar til beregningen av forutsigelseskoeffisientene d]^ k=l til N, og

N<M, og

der forutsigelseskoeffisientene d^oppnås fira forholdet:

der:

Avfølingssystemet kan dessuten innbefatte middel for å detektere unøyaktige avføler-data fira en fysisk avføler som er plassert ved en fjerntliggende ende av deloppstillingen av fysisk-avfølere og for å la de beregnede første og andre ekstrapolert-avfølerdata-enheter i den første ekstrapolert-avføleren erstatte de unøyaktige avfølerdata.

Ekstrapoleringsberegningsmidlet kan dessuten innbefatte middel for å beregne en første ekstrapolert-avfølerdataenhet for en andre ekstrapolert-avføler ved ekstrapolering av nevnte første ekstrapolert-avfølerdataenhet for den første ekstrapolert-avføleren og de første databehandlingsenhetene for minst en del av avføleme i deloppstillingen av fysiske avfølere. Det ekstrapolerende beregningsmiddel beregner også en andre ekstrapoler-avfølerdataenhet for den andre ekstrapolert-avføleren ved ekstrapolering av den andre ekstrapolert-avføler dataenheter for den første ekstrapolert-avføleren og minst en del av de andre databehandlingsenhetene i deloppstillingen av fysiske avfølere.

I løpet av den detaljerte beskrivelse av foretrukne utførelsesformer som skal følge, skal det vises til de vedlagte tegninger der: Fig. 1 er et skjematisk blokkskjema over et sonarsystem som innbefatter et signalbehandlingssystem ifølge den foreliggende oppfinnelse, Fig. 2 er et planriss over en typisk plassering av sender- og mottakeroppstillingene på skroget av et skip i et flerstråle sonarsystem, Fig. 3A-3C er tverrsnittriss som viser forskjellige monteringsutformninger av mottakeroppstillingen for et flerstråle sonarsystem på skroget av et skip, Fig. 4A-4C er blokkskjemaer som viser en del av flertallet av hydrofoner som omfatter mottakeroppstillingene i hhv. fig. 3A-3C, Fig. SA er et blokkskjema som viser en fysisk hydrofon i mottakeroppstillingen i forbindelse med en mottaker av superheterodyntypen og datasamplingselement, Fig. SB er et blokkskjema som viser en fysisk hydrofon i mottakeroppstillingen i forbindelse med et datasamplingselement, Fig. 6-11 er hver funksjonsangivelser av en del av en mottakeroppstilling som viser et fysiske hydrofoner, ekstrapolerte-hydrofoner og/eller feilbeheftede hydrofoner i mottakeroppstillingen i et flerstrålesonarsystem, og Fig. 12 er en funksjonell illustrasjon over elementene i en fasestyrt antenne i et fasestyrt radarsystem.

Den foreliggende oppfinnelse vedrører en fremgangsmåte og et avfølingssystem for anvendelse i aktive og passive enkelt- og flerstråleavfølingssystemer, eksempelvis en flerstrålesonar, radar og lidarsystemer. Den foreliggende oppfinnelse er beskrevet nedenfor i miljøet for et aktivt flerstråle-sonarsystem. Det vil forstås av fagfolk at oppfinnelsen kan realisere i passive sonarsystemer samt andre typer av aktive og/eller passive avfølingssystemer, eksempelvis radar og lidarsystemer.

Fremgangsmåten og avfølingssystemet ifølge den foreliggende oppfinnelse anvender data fra de fysiske avfølingselementer i mottakeroppstillingen for å ekstrapolere og, i visse tilfeller effektivt å interpolere data som er representative for "pseudo" avfølende elementer. Ekstrapoleringsteknikken anvendes for å generere ekstrapoleringsdata for pseudo-hydrofoner som er plassert ved forskjellige punkter langs mottakeroppstillingen. De ekstrapolerte data kan erstatte mottakssignaldata fra inoperative hydrofoner som generer feilaktige eller unøyaktige data. I det tilfellet kan de ekstrapolerte data erstatte de unøyaktige data.

I korte trekk innbefatter sonarsystemet en fysisk oppstilling av avfølere, eksempelvis hydrofoner. I en foretrukket utførelsesform måles det med denne teknikk et mottakssignal for hver avføler i oppstillingen av fysiske avfølere. Disse signaler kan beskrives som et relatert par av databehandlingsenheter, eksempelvis (1) en reell del (I) og en imaginær del (Q) av signalet, eller (2) en størrelse, dvs.-y//<2>^<2>, og en fase, dvs. tan" 1 (Q/t) av signalet. Hvert mottakssignal kan også beskrives som et komplekst signal (dvs., I+jQ).

I en foretrukket utførelsesform anvender oppfinnelsen den reelle og imaginære del av mottakssignalet til å beregne ekstrapoleirngsdataene. I særdeleshet beregnes det en reell del av et mottakssignal av ekstrapolert-avfølere ved ekstrapolering av den reelle del av mottakssignalet i avføleroppstillingen. Dessuten beregnes det en imaginær del av mottakssignalet for ekstrapolert-avfølere ved ekstrapolering av den imaginære del av mottakssignalet for avføleroppstillingen.

I en annen foretrukket utførelsesform anvender oppfinnelsen størrelsen og fasen av mottakssignalet for å beregne ekstrapoleirngsdataene. I denne utførelsesform beregnes det en størrelsesdel av et mottakssignal for ekstrapolert-avfølere ved ekstrapolering av størrelsene av mottakssignalet i avføleroppstillingen, samt en fasedel av mottakssignalet for ekstrapolert-avfølere ved ekstrapolering av fasene av mottakssignalet for avføleropp-stillingen.

Løsningene ifølge oppfinnelsen kan også anvendes for "effektivt" å interpolere pseudo-hydrofon data ved å generere ekstrapoleirngs-data for et fysisk avfølingselement i mottakeroppstillingen som tilveiebringer feilaktig eller unøyaktig informasjon. I denne situasjon blir de inoperable hydrofondata utelatt fra dataen og genereres av mottakeroppstillingen, hvorved der etterlates et fravær av informasjon for det hydrofonstedet (posisjonen) langs mottakeroppstillingen. I realitet er mottakeroppstillingen segmentert i to deloppstillinger, hver inneholdende et flertall av opererbare, fysiske avfølingsele-menter. "Hullet" fylles ved ekstrapolering av data fra de opererbare hydrofondata fra hver deloppstilling i mottakeroppstillingen. Begge ekstrapolerte verdier blir så anvendt (eksempelvis ved bruk av veide gjennomsnitt) for å interpolere hydrofondata som er representative for data som tilsvarer posisjonen for den inoperable hydrofonen.

I denne situasjon vil generering av data for å substituere for de unøyaktige data forsyne systemet med et kontinuerlig sted for pålitelige dataverdier langs mottakeroppstillingen og derved unngå en økning i strålemønsterforvrengningene, f.eks. en økning i sidelobene for mottaksstrålen.

Med henvisning til fig. 1 innbefatter et sonarsystem 10 ifølge den foreliggende oppfinnelse en databehandlerenhet 12, en senderenhet 14, en mottakerenhet 16, og en systemstyreenhet IS. Databehandlerenheten 12 innbefatter en mikroprosessorenhet 20 og en hukommelsesenhet 22. Databehandlerenheten 12 anvender mikroprosessorenheten 20, i forbindelse med hukommelsesenheten 22, for å realisere teknikken ifølge den foreliggende oppfinnelse. Dvs. at mikroprosessorenheten 20 behandler dataene fra mottakerenheten 16 i henhold til behandlingsteknikken som er omtalt nedenfor. Hukommelsesenheten 22 lagrer programmet som utføres av mikroprosessorenheten 20, samt de mottatte, behandlede og ekstrapolerte hydrofondata.

Sonarsystemet 10 anvender systemstyreenheten 18 som et brukergrensesnitt mellom brukeren og de forskjellige elementene i sonarsystemet 10. Brukeren styrer samtlige aspekter av systemet 10 via systemstyreenheten 18. Systemstyreenheten 18 kan innbefatte en fremviser (ikke vist), en innmatningsanordning (tastatur og/eller pekean-ordning) og andre styre og/eller tilpasnings(grensesnitt) mekanismer for de forskjellige elementer i systemet 10. Systemstyreenheten 18 er elektrisk koblet til databehandlingsenheten 12, senderenheten 14 og mottakerenheten 16 gjennom en flerledningsbuss 18a.

I korte trekk anvender sonarsystemet 10 senderenheten 14 for å generere og sende

lydbølger (energi) inn i vannet. Senderenheten 14 innbefatter en senderoppstilling 24. Senderoppstillingen 24 innbefatter et flertall av individuelle senderelementer (genera-torer) for å generere og sende energi. Med henvisning til fig. 2 kan senderoppstillingen 24 plasseres på bunnen av skipets 30 skrog 28. Slik det er vist kan senderoppstillingen

24 innrettes parallelt med skipets 30 langsgående akse.

Med henvisning til fig. 1 anvendes mottakerenheten 16 for å avføle returekkoet. Mottakerenheten 16 demodulerer og behandler den målte, reflekterte energi, slik at databehandlingsenheten 12 kan utføre ytterligere behandling. Mottakerenheten 16 innbefatter en mottakeroppstilling 26. Mottakeroppstillingen 26 innbefatter et flertall av hydrofoner for å avføle og måle egenskapene for den reflekterte energi (returekko) innbefattende eksempelvis størrelse og fase. Mottakerenheten 16, innbefattende dens avfølingselementer, er omtalt nærmere nedenfor.

Med henvisning til fig. 2 kan mottakeroppstillingen 26 monteres på skroget 28 i en sideveis konfigurasjon i forhold til skipets 30 langsgående akse. Stedet for mottakeroppstillingen 26 er i en viss grad bestemt av flere retningslinjer, innbefattende : (1) plassering av mottakeroppstillingen 26 langt nok mot midten av skipet 30 for å tillate bruken av en stor oppstilling, og (2) plassering av mottakeroppstillingen 26 langt nok fremover for å unngå for stor støy fra fremdriftsystemet (ikke vist) på skipet 30.

Med henvisning til fig. 3 A kan mottakeroppstillingen 26 utformes til å passe til det utvendige av skipets 30 skrog 28. Mottakeroppstillingen 26 som er vist i fig. 3 A er "konform" i det henseende at elementene i oppstillingen er plassert så nær som mulig skroget 28 ved samtlige punkter, i stedet for langs en enklere kurve.

Med henvisning til fig. 3B er mottakeroppstillingen 26 vist tilpasset det utvendige av skipets 30 skrog 28. Imidlertid er mottakeroppstillingen 26 ikke et enhetlig element. I stedet består mottakeroppstillingen 26 av to deloppstillinger 32 og 34. En mottakeroppstilling 26 som vist i fig. 3B kan være nødvendig for å opprettholde den konstruksjonsmessige integritet for skipets 30 kjøl 36. I denne situasjon er således mottakeroppstillingen 26 ikke installert tverrskips som en enkelt enhet, slik som i fig. 3 A. I stedet kan mottakeroppstillingen 26 deles i to deloppstillinger 32 og 34, der hver oppstilling passer til skipets 30 skrog 28.

Med henvisning til fig. 3C er mottakeroppstillingen 26 montert til skipets 30 skrog 28 på en noe ikke-konform måte. Dessuten, tilsvarende mottakeroppstillingen 26 som er vist i fig. 3B, er mottakeroppstillingen 26 ikke et enhetlig element, men består av deloppstillinger 32 og 34 som er adskilt ved hjelp av skipets 30 kjøl 36.

Det bør bemerkes at selv om figurene 3A-3C viser tre monteringskonfigurasjoner av mottakeroppstillingen 26, vil det forstås av en fagmann at andre monteringskonfigurasjoner for mottakeroppstillingen 26 kan anvendes for utøvelse av den foreliggende oppfinnelse. I fig. 3A og 3B er eksempelvis mottakeroppstillingen 26 vist tilpasset både babord og styrbord side av skipet 30. Mottakeroppstillingen 26 trenger i visse tilfeller ikke å være montert på begge sider av skipet 30. I stedet kan mottakeroppstillingen 26 plasseres (monteres) på enten babord eller styrbord side av skipet 30.

Fig. 4A-4C er blokkskjemaer over en mottakeroppstillingsdel 26. Mottakeroppstillingen 26 innbefatter et flertall av fysiske hydrofoner 26ai-26a^{. De fysiske hydrofoner 26ai-26am strekker seg langs mottakeroppstillingen 26. De fysiske hydrofoner 26ai-16aM måler energien som reflekteres av omgivende objekter fra den energi som sendes av senderoppstillingen 24.

Med henvisning til fig. SA kan mottakerenheten 16 også innbefatte superheterodyn-mottaker 38. Mottakeren 38 oppnår mottakssignalene fra hydrofonene 26a og genererer et "i-fase" og "ute-av-fase" signal fra hvert mottakssignal i hydrofonene 26a. "I-fase" (I) og "ute-av-fase" (Q) signalene blir omformet analogt til digitalt, via analog-til-digital omformere 40 og 42. Den digitale representasjon av I og Q signalene leveres til databehandlerenheten 12 for ytterligere behandling i henhold til teknikkene for den foreliggende oppfinnelse.

Med henvisning til fig. 5B blir, i visse tilfeller, signalene som genereres av hydrofonene 26a ikke initielt "behandlet" av en superheterodyn mottaker. Eksempelvis kan signalene fra hydrofonene 26a samples av en høyhastighets datasamplingkrets 40 (f.eks. en høy-hastighets analog-til-digital omformer og en sample- og holdekrets) og databehandlingsenheten 12 kan "formulere" de relaterte I og Q signalpar. Deretter behandler databehandlingsenheten 12 dataene i henhold til teknikkene ifølge den foreliggende oppfinnelse.

Som nevnt ovenfor vedrører den foreliggende oppfinnelse et system og teknikk som ektrapolerer data fra dataene fra de fysiske hydrofonene 26a. Med henvisning til fig. 6, genererer de fysiske hydrofoner 26ai26atø mottakssignaler som er representative for den målte, reflekterte energi. Databehandlingsenheten 12 behandler ekstrapoleringsdataene ved ekstrapolering rfa mottakssignalene fra hydrofonene 26ai-26a^{. De beregnede ekstrapolerte data er representative for mottakssignalene fra ekstrapolerte hydrofoner, eksempelvis ekstrapolerte "pseudo" hydrofoner 26ai'-26ag\ Fig. 6 viser de ekstrapolerte 26ai'-26ag< ved posisjoner (steder) på mottakeroppstillingen 26 som tilsvarer de beregnede, ekstrapolerte data.

Ved fortsatt henvisning til fig. 6, kan den foreliggende oppfinnelse realiseres for å beregne ekstrapolerte hydrofondata som tilsvarer ekstrapolerte hydrofoner 26ai', 26a2', 26a7<*>, og 26ag'. Under denne omstendighet vil de fysiske hydrofoner og de ekstrapolerte hydrofoner effektivt øke den effektive lengde av mottakeroppstillingen 26 for å oppnå en nødvendig eller ønsket mottaksstrålebredde.

Dessuten kan den foreliggende oppfinnelse realiseres for å beregne ekstrapolerte hydrofondata som tilsvarer ekstrapolerte hydrofoner 26a3<*>, 26a4', 26as' og 26ag. Under denne omstendighet tilveiebringer de fysiske hydrofoner og de ekstrapolerte hydrofoner effektivt et sammenhengende hele av datapunkter for mottakeroppstillingen 26 når mottakeroppstillingen 26 ikke er et enhetlig element. Her består mottakeroppstillingen 26 av deloppstillinger 32 og 34. Som nevnt ovenfor kan en mottakeroppstilling 26, som vist i fig. 6 være nødvendig for derved å opprettholde den konstruksjonsmessige integritet av skipets 30 kjøl 36 (fig. 3b).

Det bør bemerkes at behandlingsenheten 12 kan anvende en del av de fysiske hydro-foners data for å beregne en ekstrapoleirngsverdi som tilsvarer en ekstrapolert-hydrofon, eksempelvis 26a3<*>. Under denne omstendighet anvender behandlingsenheten 12 eksempelvis data fra hydrofoner 26a3-26ap for å utlede ekstrapoleringshydrofondata for hydrofon 26a3'.

Med henvisning til fig. 7, kan den foreliggende oppfinnelse realiseres for å ekstrapolere hydrofondata for feilaktige eller unøyaktige data fra en "inoperativ" hydrofon, representert som hydrofon 26ax. Dataene fra den inoperable hydrofon 26ax blir hovedsakelig "skrapet" ut av de data som genereres av mottakeroppstillingen 26, hvorved etterlates et fravær av informasjon for den posisjonen langs mottakeroppstillingen 26. Databehandlingsenheten 12 kan ekstrapolere de fysiske hydrofondata fra deloppstillingen 32 (data fra hydrofoner 26ai-26ax_i) langs oppstillingen 26 mot "høyre". Den beregnede ekstra-poleringsverdi som representerer hydrofonen 26ax kan så realiseres i den ytterligere behandling av det totale sonarsystem, f.eks. ved å kombinere samtlige av dataene for å generere en beregnet mottaksstråle.

Databehandlingsenheten 12 kan ekstrapolere de fysiske hydrofondata fra delstillingen 34 (data fra hydrofoner 26ax+i- 26atø) langs oppstillingen mot "venstre". Databehandlingsenhetene 12 kan så realisere den beregnede ekstrapoleirngsverdi som representerer hydrofonen 26ax i den ytterligere behandling i sonarsystemet 10.

Dessuten, med fortsatt henvisning til fig. 7, kan databehandlingsenheten 12 interpolere en pseudo-hydrofon verdi som tilsvarer (eller representerer) hydrofonen 26ax fra de ekstrapolerte verdier fra de fysiske hydrofoner i deloppstillingen 32 og 34. I dette henseende kan databehandlere 12 anvende veide gjennomsnitt av hver ekstrapolerte verdi (den ekstrapolerte verdi fra deloppstilling 32 og den ekstrapolerte verdi fra deloppstilling 34). I korte trekk blir de ekstrapolerte verdier fra hydrofonene i deloppstillingene 32 og 34 anvendt for å interpolere hydrofondata som er representative for data som tilsvarer posisjonen for den inoperable hydrofon.

De veide gjennomsnitt kan være basert på, eller være funksjoner av, tallrike kriterier. I dette henseende kan den endelige forutsigelse av pseudo-hydrofonverdien som tilsvarer eller representerer hydrofonen 26ax (bestemt frå de ekstrapolerte verdier av deloppstillinger 32 og 34) ta formen av :

der: yi P = ekstrapoleirngsverdien av de fysiske hydrofondata fra deloppstilling 34

langs oppstillingen mot "venstre" (data fra hydrofonene 26ai-26ax_i)

og

yjP = ekstrapoleringsverdien av de fysiske hydrofondata fra deloppstilling 32

langs oppstillingen mot "høyre" (data fra hydrofoner 26ax+j -26atø).

Dessuten er Cq, Ci og C2 konstanter som tilfredsstiller de følgende begrensninger:

Konstantene C\ og C2 kan være funksjoner av et antall av parametre. Som et resultat kan konstantene Ci og C2 uttrykkes som:

der:

N = antallet av fysiske elementer i deloppstillingen anvendt i forutsigelse

beregningen,

SNR = signal/støyforholdet i deloppstillingen

p = filterkoeffisientens orden, og

x = distansen mellom den ekstrapolerte hydrofon og den nærmeste ende av

deloppstillingen.

Slik det er beskrevet ovenfor kan de veide gjennomsnitt således baseres på et hvilket som helst antall av variabler. Eksempelvis kan de veide gjennomsnitt baseres ganske enkelt på antallet av hydrofoner i hver deloppstilling 32 og 34 som anvendes eller bidrar til beregningen av forutsigerkoeffisientene, N.

I realiteten blir mottakeroppstillingen således segmentert i to deloppstillinger, der hver inneholder et flertall av opererbare, fysiske avfølingselementer. "Hullet" som skapes av den inoperable hydrofon 26ax "fylles" ved ekstrapolering fra de opererbare hydrofondata fra enten deloppstilling 32, deloppstilling 34 eller begge.

Det bør bemerkes at behandlingsenheten 12 kan anvende en del av hydro fonens data for å beregne en ekstrapoleirngsverdi som tilsvarer inoperabel hydrofon 26ax. Under denne omstendighet anvender behandlingsenheten 12 eksempelvis data fra hydrofoner 26a2~ 26ax_i for utledning av ekstrapolerings hydrofondata for hydrofon 26ax.

I en foretrukket utførelsesform detekterer databehandlingsenheten 12 en inoperabel hydrofon 26ax i reell tid. Under denne omstendighet kan databehandlingsenheten 12 kontinuerlig ignorere signaler fra hydrofon 26ax og i stedet vedvarende ekstrapolere og/eller interpolere ekstrapolert-hydrofondata som tilsvarer hydrofon 26ax.

Med henvisning til flg. 8, kan den foreliggende oppfinnelse realiseres for å ekstrapolere hydrofondata for både feilaktige eller unøyaktige data fra hydrofonen 26ax, samt å beregne ekstrapolert hydrofondata som tilsvarer ekstrapolerte hydrofoner 26ai'> 26a2<*. >Under denne omstendighet øker de fysiske hydrofoner og de ekstrapolerte hydrofoner effektivt lengden av mottakeroppstilling 26 samt genererer hydrofondata for en "inoperativ" hydrofon 26ax. Som nevnt ovenfor kan ekstrapolering av hydrofondataene mot "venstre" tilveiebringe en større, effektiv lengde av mottakeroppstillingen 26 i de situasjoner der lengden er begrenset (der en ønsket eller nødvendig fysisk dimensjon av mottakeroppstillingen ikke er tilgjengelig for å oppnå den ønskede mottaksstårlebredde).

I en foretrukket utførelsesform realiserer databehandlingsenheten 12 den følgende teknikk for å generere de ekstrapolerte data fra de fysisk hydrofondata:

der:

N = filterets orden

yn = verdien av den ekstrapolerte behandlingsenhet

Yn-k = verdien av ytterpunktene for den fysiske og/eller tidligere ekstrapolerte

behandlingsenhet i ekstrapoleringsretning,

dfc = N'te ordens forutsigelseskoeffisienter som forutsier den neste verdien yn av den romlige rekke fra de tidligere N verdier Yn.ic, k=l til N av de

ytterste fysiske og /eller ekstrapolerte behandlingsenheter,

M = antallet av fysiske avfølere i den fysiske oppstilling som bidrar til beregningen av forutsigelseskoeffisientene dfc, k=l til N, og N < M,

og

der ekstrapoleringskoeffisientene dfc tilfredsstiller og oppnås fra forholdet:

der:

Verdiene av yk kan representeres som relaterte par av databehandlingsenheter, innbefattende:

(la) den reelle del av hydrofonsignalet (I), og

(lb) den imaginære del av hydrofonsignalet (Q),

eller:

(2a) størrelsen av hydrofonsignalet, dvs.-^ + g<2>,

og

(2b) fasen av hydrofonsignalet, dvs. tan" 1 (Q/I)

Dessuten kan verdiene av yk også representeres som behandlingsdataenhet for det totale, komplekse signal av I+jQ.

Med henvisning til fig. 9, som en oversikt, måler hydrofonene 26ai - 26aj^ mottakssignaler fra mottakeroppstilling 26. Hvert mottakssignal fra hydrofonene 26a i - 26aj^ kan beskrives som et relatert par av databehandlingsenheter, eksempelvis en reell og en imaginær del. Databehandlingsenheten 12 beregner en reell del av et mottakssignal for en ekstrapolert-hydrofon 26a2* med ekstrapolering av den reelle del av hvert mottakssignal fra de fysiske hydrofoner 26ai - 26aj^. I tillegg beregner databehandlingsenheten 12 en imaginær del av mottakssignalet for nevnte ekstrapolert-hydrofon 26a2* ved ekstrapolering av den imaginære del av hvert mottakssignal i mottakeroppstillingen 26. Databehandlingsenheten 12 kombinerer så den reelle og imaginære del av mottakssignalet fra nevnte ekstrapolert-hydrofon 26a2<*> til den reelle og imaginære del av hvert mottakssignal for de fysiske hydrofoner 26ai - 26atø. Under denne omstendighet erfarer sonarsystemet en økning i den "effektive" lengde av mottakeroppstillingen som innskrenker den effektive strålebredde av en beregnet mottaksstråle.

Under anvendelse, dersom oppstillingen 26 innbefatter "M" elementer (hydrofoner), er den første ekstrapolerte sample yM+1 (tilsvarende data for ekstrapolert-hydrofon 26a2<*>) gitt av ligning 1, under anvendelse av de ytterste N datasampler i den fysiske romlige rekke. På tilsvarende måte blir den neste, ekstrapolerte sample ym+2 (som tilsvarer data for ekstrapolert hydrofon 26ai *) oppnådd ved å innbefatte den første ekstrapolerte verdi (yM+l) i ligning 1 • Denne prosess kan fortsette inntil et ønsket eller nødvendig antall av elementer er blitt estimert (data for ekstrapolert-hydrofon 26a3<*> og 26a4<*>).

Det bør bemerkes at teknikkene for den foreliggende oppfinnelse ikke krever at data fra samtlige av de fysiske elementer i mottakeroppstillingen 26 anvendes for beregning av ekstrapoleringsdataene. Dette betyr at teknikken krever kun at en del av dataene fra de fysiske hydrofoner (26ai-26atø) i mottakeroppstillingen 26 anvendes for beregning av ekstrapoleringsdata (som tilsvarer ekstrapolert-hydro foner 26a \26a2*, 26a3' og 26a4<*>).

Forutsigerkoeffisientene d\, 62, —, djsj i ligning 1 kan utledes ved å observere (se f.eks. Swingler et al., "Line-Array Beamforming Using Linear Prediction for Aperture

Interpolation and Extrapolation", IEEE Trans. Acoust., Speech, Signal Processing 33,1,

(1989)) at overføringsfunksjonen, H(z) for "ekstrapoleirngsfilteret" som er beskrevet av ligning 1 kan uttrykkes som:

Dersom "z" erstattes av ei<40> er så H( ejer^ en form for Maksimum Entropi eller Autoregressivt, Spektralt Estimat fra de gitte data. Som et resultat, tilfredsstiller ekstrapoleringskoeffisientene: der:

Andersen, i "On the Calculation of Filter Coefficients for Maximum Entropy Spectral Analysis", Geophysics 39,1 (1974), presenterte en fremgangsmåte for å estimere Maximum Entropy spektralkoeffisientene fra et sett av likt adskilte datapunkter. Det bemerkes at Andersen gir en noe hurtig og enkel fremgangsmåte for å invertere den ovenstående matriseligning.

Det bør ytterligere bemerkes at stabiliteten av koeffisienten som utledes ved Andersens fremgangsmåte kan være viktig. Særlig, ettersom de lineære foratsigelseskoefftsienter tilfredsstiller det karakteristiske polynom

er betingelsen at røttene av ligning 3 bør være innenfor enhetssirkelen for stabilitet. Dette betyr at røttene av ligning 3,Zj, bør tilfredsstille kriteriet:

For røtter som faller utenfor enhetssirkelen, bør røttene "bringes" innenfor enhetssirkelen med transformasjonen:

og koeffisienten omberegnes for å tilfredsstille det karakteristiske polynom som er gitt av ligning 3. En fordel med å anvende en slik transformasjon er at ettersom lengden av mottakeroppstillingen 26 er langt mindre enn dempningslengden for signalet i vann, kan det forventes at de fysiske hydrofonsignaler fra oppstillingen 26 er summen av udempede sinus- og cosinusbølger.

Ettersom de reelle og de imaginære hydrofondata er sampler av den samme bølgeform med avvik kun 90°, kan denne fremgangsmåte anvendes separat på de reelle og imaginære hydrofondata.

Som nevnt ovenfor kan teknikken ifølge den foreliggende oppfinnelse også anvendes for effektivt å interpolere hydrofondata som er representative for hydrofoner som er plassert mellom deloppstillinger 32 og 34. Dette kan skyldes en feilbeheftet eller inoperativ fysisk hydrofon som er plassert innenfor mottakeroppstillingen 26. Med henvisning til fig. 10 er den feilbeheftede eller inoperative hydrofon representert ved fysisk hydrofon 26ax, deloppstillingen 32 innbefatter fysiske hydrofoner 26a] til og med fysisk hydrofon 26ax.i, og deloppstilling 34 innbefatter fysiske hydrofoner 26ax+i til og med fysisk hydrofon 26atø.

Under disse omstendigheter beregner databehandlingsenheten 12 koeffisientene dfc (k=l til N)> for de fysiske hydrofoner 26a j til og med 26ax_i i deloppstilling 32 ved anvendelse av ligning 2. Koeffisientene anvendes så med fysiske hydrofonverdier yi til yx_i for å beregne den ekstrapolerte verdien yx<3> deloppstilling 32. yx<3> deloppstilling 32 er representativ for ekstrapolert-hydrofon 26ax beregnet fra dataene for fysiske hydrofoner 26aj - 26ax_] i deloppstilling 32.

Databehandlingsenheten 12 kan også beregne koeffisientene dK (k=l til N) for de fysiske hydrofoner 26ax+i til og med 26atø i deloppstilling 34 ved å anvende ligning 2. Koeffisientene anvendes så med fysisk-hydrofonverdier yx_j til ytø for å beregne den ekstrapolerte verdi yx<3> deloppstilling 34. yx<*> deloppstilling 34 er representativ for ekstrapolert-hydrofon 26ax beregnet fra data for de fysiske hydrofoner 26ax+i-26atø i deloppstilling 34.

Disse to ekstrapolert-verdier (yx<3> deloppstilling 32 og yx<3> deloppstilling 34) for ekstrapolert-hydrofon 26ax kan så tas gjennomsnitt av ved å anvende kriteriet som er omtalt ovenfor vedrørende veining. Eksempelvis kan to ekstrapolert-verdier av ekstrapolert-hydrofon 26ax tas gjennomsnitt av ved å anvende antallet av koeffisienter i hver oppstilling 32 og 34 som vekter for å bestemme en "effektiv" interpolert-verdi ved stedet i mottakeroppstillingen 26 som tilsvarer hydrofon 26ax.

Det bør bemerkes at verdien av den inoperative eller feilbeheftede hydrofon 26ax kan ansees som "null" og koeffisienten d^ (k=l til N) vil bli utledet ved å anvende samtlige verdier fra fysisk hydrofon 26aj til og med 26atø. Det gyldige sett av koeffisienter d^

(k=l til N), kan så anvendes, i forbindelse med fysiske hydrofoner 26a] til og med 26ax_i for å forutsi eller ekstrapolere verdien som tilsvarer hydrofon 26ax. Det gyldige sett av koeffisienter dfc (k=l til N) kan også anvendes, i forbindelse med fysiske hydrofoner 26ax+i til og med 26a\j, for å forutsi eller ekstrapolere verdien som tilsvarer hydrofon 26ax. Behandlingsenheten 12 kan så ta gjennomsnitt av disse to ekstrapolerte verdier for å finne den endelige, interpolerte verdi som tilsvarer hydrofon 26ax ved å anvende kriteriet vedrørende veining som omtalt ovenfor.

Med henvisning til fig. 11 kan den foreliggende oppfinnelse realiseres for å beregne ekstrapolerte hydrofondata som tilsvarer ekstrapolerte hydrofoner 26a3<*>, 26a4', 26as' og 26a5<*.> Som nevnt ovenfor, under denne omstendighet, gir de fysiske hydrofoner og de ekstrapolerte hydrofoner effektivt et sammenhengende hele av datapunkter for mottakeroppstillingen 26 når mottakeroppstillingen 26 ikke er et enhetlig element.

Databehandlingsenheten 12 beregner koeffisientene dfc (k=l til N), for de fysiske hydrofoner 26ai til og med 26ap i deloppstillingen 32 ved å anvende ligning 2. Koeffisientene blir så anvendt med fysiske hydrofonverdier yi til yp for å beregne den ekstrapolerte verdi Y^'. Den ekstrapolerte verdi y^' er representativ for dataene som tilsvarer ekstrapolert-hydrofon 26a3<*.>

Databehandlingsenheten 12 anvender så disse dK koeffisienter og de fysiske hydrofonverdier Y2 til yp og ekstrapolert-hydrofon Ya3' for å beregne ekstrapolert verdi ya4'. Verdien ya4> er data som representerer ekstrapolert-hydrofon 26^' fra deloppstilling 32.

Databehandlingsenheten kan også beregne koeffisientene dfc (k=l til N) for de fysiske hydrofoner 26aq til og med 26a\f i deloppstilling 34 ved å anvende ligning 2. Koeffisientene anvendes så med fysiske hydrofonverdier yq til ym for å beregne den ekstrapolerte verdi ya£*. Den ekstrapolerte verdi yao-' er representativ for dataene som tilsvarer ekstrapolert-hydrofon 26ag'.

Databehandlingsenheten 12 anvender så disse d^ koeffisienter og de fysiske hydrofonverdier yq til yM-1°8 ekstrapolert-hydrofon ya5< for å beregne den ekstrapolerte verdi ya5'. Verdien y^' er data som representerer ekstrapolert-hydrofon 26a5<*>.

Det bør bemerkes at det i de situasjoner der databehandlingsenheten 12 beregner en ekstrapolert hydrofonverdi som "overlapper" deloppsitllingene 32 og 34, kan så de to verdiene som er representative for en ekstrapolert-hydrofon tas gjennomsnitt av ved å anvende passende veining, som omtalt ovenfor (f.eks. antallet av koeffisienter i hver oppstilling 32 og 34) for å bestemme en "effektiv" interpolert verdi ved stedet i mottakeroppstillingen 26 som tilsvarer den ekstrapolert-hydrofon.

Med fortsatt henvisning til fig. 11 kan koeffisientene d^ (k=l til N) for de fysiske hydrofoner, samt de ekstrapolerte data, anvendes for å beregne ekstrapoleringsdata som er representative for ekstrapolerte-hydrofoner 26&\' og 26a2', og 26a7' og 26ag' ved de fjerntliggende ender av deloppstillingene 32 og 34.

Forskjellige foretrukne utførelsesformer av den foreliggende oppfinnelse er blitt beskrevet. Det forstås imidlertid at endringer og modifikasjoner kan foretas uten å avvike fira den foreliggende oppfinnelses sanne omfang og idé slik det er definert av de etterfølgende patentkrav. Eksempelvis bør det bemerkes at den foreliggende oppfinnelse kan realiseres og utøves i tallrike omstillinger og situasjoner for generering av ekstrapolert-hydrofondata (hvorav kun en del er blitt beskrevet).

Videre bør det bemerkes at den foreliggende oppfinnelse kan realiseres og utøves i forbindelse med tallrike avfølingssystemer, innbefattende sonar, radar og lidar. Eksempelvis kan et radarsystem, likesom med sonar, anvendes for å detektere, navigere, følge, klassifisere og lokalisere objekter/gjenstander. Radarteknikk er en fremgangsmåte for å avsøke det omgivende rom ved hjelp av høyfrekvens radiobølger som ut-sendes fra en kraftig sender og reflekteres av mange objekter/gjenstander som de påtreffer. Det reflekterte signalet oppfanges av en mottaker. Karakteristikkene for det reflekterte signal, eksempelvis dets styrke og retning, gir informasjon vedrørende karakteristikkene for objektet/gjenstanden eksempelvis avstand eller høyde for obj ektet/gjenstanden.

Radarsystemer som kan anvende den foreliggende oppfinnelse er de typer som typisk klassifiseres som fasestyrt. En funksjonell visning av elementene i den fasestyrte oppstilling i vist i fig. 12.

Dessuten kan den foreliggende oppfinnelse realiseres og utøves ved å anvende tallrike typer av sender- og mottakerkonfigurasjoner, innbefattende de som er omtalt av Lustig et al. i US patent 3114631. Mange variasjoner, modifikasjoner og forbedringer av sender- og mottakerkonifgurasjonene (innbefattende senderoppstillingene og mottakeroppstillingene) omtalt i US patent nr. 3114631 er også egnet.

Claims (44)

1. Fremgangsmåte for å redusere den effektive strålebredde hos en mottaksstråle for et av-følingssystem som har fysisk oppstilling av avfølere (26; 32,34), karakterisert ved: å måle et mottakssignal for hver avføler i oppstillingen av avfølere, å generere fra hvert mottakssignal en første databehandlingsenhet og en andre databehandlingsenhet, der hver av nevnte første og andre databehandlingsenheter tilsvarer et i fase og/eller et ute-av-fase-signal i nevnte mottakssignal, eller tilsvarer størrelse og/eller fase i nevnte mottakssignal, å beregne en første databehandlingsenhet i et mottakssignal for minst én ekstrapolert-avføler (26a' ] - 26a's) ved ekstrapolering av den første databehandlingsenheten i hvert mottakssignal for de fysiske avfølere i avføleroppstillingen, å beregne en andre databehandlingsenhet i mottakssignalet for den i det minste ene ekstrapolert-avføler (26a'( - 26a'g) ved ekstrapolering av den andre databehandlingsenheten i hvert mottakssignal for de fysiske avfølere i avføleroppstillingen (26; 32,34), å kombinere de første og andre databehandlingsenhetene i mottakssignalet for den i det minste ene ekstrapolert-avføler med de første og andre databehandlingsenheter i hvert mottakssignal for de fysiske avfølere (26a'] - 26a' g) for å innsnevre den effektive strålebredde for en beregnet mottaksstråle, hvorved samtlige databehandlingsenheter på ovenstående trinn av fremgangsmåten er tidsområde-signaler.

2. Fremgangsmåte som angitt i krav 1, karakterisert ved dessuten å innbefatte beregning av en første og en andre databehandlingsenhet i hvert mottakssignal for hver avføler i oppstillingen av avfølere (26; 32,34).

3. Fremgangsmåte som angitt i krav 1, karakterisert ved dessuten å innbefatte: å beregne en første databehandlingsenhet for en andre ekstrapolert-avføler ved ekstrapolering av den første databehandlingsenheten for den første ekstrapolert-avføler og minst en del av de første databehandlingsenhetene for de fysiske avfølere i oppstillingen, og å beregne en andre databehandlingsenhet for den andre ekstrapolert-avføler ved ekstrapolering av den andre databehandlingsenheten for den første ekstrapolert-avføler og minst en del av de andre databehandlingsenhetene for de fysiske avfølere i oppstillingen.

4. Fremgangsmåte som angitt i krav 3, karakterisert ved dessuten å innbefatte: å kombinere den første databehandlingsenheten for den andre ekstrapolert-avføler med den første databehandlingsenheten for den første ekstrapolert-avføler og de første databehandlingsenhetene forde fysiske avfølere i oppstillingen, og å kombinere den andre databehandlingsenheten for den andre ekstrapolert-avføler med den andre databehandlingsenheten for den første ekstrapolert-avføler og de andre databehandlingsenhetene for de fysiske avfølere i oppstillingen for å innsnevre den effektive strålebredde for en beregnet mottaksstråle.

5. Fremgangsmåte som angitt i krav 1, karakterisert ved at nevnte avfølingssystem realiseres i et flerstrålebatymetrisk, bildedannende eller stereoskopisk sonarsystem.

6. Fremgangsmåte som angitt i krav 1, karakterisert ved at nevnte ekstrapolering innbefatter å anvende en forutsigelsesligning lik: der: N = filterets orden yn = verdien av den ekstrapolerte behandlingsenheten vn-k = verdien av ytterpunkter for den fysiske og/eller tidligere ekstrapolerte behandlingsenhet i ekstrapoleringsretmngen, d^ = N'te ordens forutsigelseskoeffisienter som forutsier den neste verdien Yn av den romlige rekke fra de tidligere N verdier yn_k, k=l til N for de ytterste fysiske og/eller ekstrapolerte behandlingsenheter, M = antallet av fysiske avfølere i den fysiske oppstilling som bidrar til beregningen av forutsigelseskoeffisientene dk, k=l til N, og N<M, og der filterkoefifsientene dk oppnås fira forholdet: der:

7. Fremgangsmåte som angitt i krav 1, karakterisert ved å generere ekstrapolert-avføler data i et avfølingssystem som har en fysisk oppstilling av avfølere, idet nevnte oppstilling av avfølere innbefatter en del-oppstilling (32,34) av av-følere der del-oppstilling innbefatter et flertall av avfølere, å måle et mottakssignal for hver avføler i deloppstillingen av avfølere, der hvert mottakssignal for hver avføler i deloppstillingen (32,34) av avføleren innbefatter en første og andre databehandlingsenhet, å beregne en første ekstrapolert-avføler dataenhet for en første ekstrapolert-avføler ved ekstrapolering av de første databehandlingsenhetene for avfølere i deloppstillingen (32, 34), og å beregne den andre ekstrapolert-avøflerdataenheten for den første ekstrapolert-avføle-ren ved ekstrapolering av den andre databehandlingsenheten for deloppstillingen (32, 34).

8. Fremgangsmåte som angitt i krav 7, karakterisert ved at dataekstrapoleringen innbefatter å anvende en forutsigelsesligning lik der: N = filterets orden yn verdien av den ekstrapolerte behandlingsenhet yn_k = verdien av ytterpunktene for den fysiske og/eller tidligere ekstrapolerte behandlingsenhet i ekstrapoleringsretningen, dk = N<*>te ordens forutsigelseskoeffisienter som forutsier den neste verdien yn av den romlige rekke fra de tidligere N verdier yn_k, k=l til N for de ytterste fysiske og/eller ekstrapolerte behandlingsenheter, M = antallet av fysiske avfølere i den fysiske deloppstilling (32,34) som bidrar til beregningen av forutsigelseskoeffisientene dK> k=l til N, og N<M, og der filterkoefifsientene d^oppnås fra forholdet: der:

9. Fremgangsmåte som angitt i krav 7, karakterisert ved dessuten å innbefatte: å detektere unøyaktige avfølerdata for en fysisk avføler plassert ved en fjerntliggende ende av del-oppstillingen (32,34), og å la de beregnede første og andre ekstrapolert-avføler dataenheter for nevnte første ekstrapolert-avføler erstatte de unøyaktige avfølerdata.

10. Fremgangsmåte som angitt i krav 9, karakterisert ved dessuten å innbefatte: å beregne en første ekstrapolert-avføler enhet for en andre ekstrapolert-avføler ved ekstrapolering av den første ekstrapolert-avføler dataenheten for den første ekstrapolert-av-føler og de første databehandlingsenhetene for minst en del av de fysiske avfølere i del-oppstillingen (32, 34), og å beregne en andre ekstrapolert-avføler dataenhet for en andre ekstrapolert-avføler ved ekstrapolering av den andre ekstrapolert-avfølerdataenheten for den første ekstrapolert-avføler og de andre databehandlingsenhetene for minst en del av de fysiske avfølere i deloppstillingen (32,34).

11. Fremgangsmåte som angitt i krav 10, karakterisert v e d at nevnte avfølingssystem realiseres i et flerstrålebatymetrisk, flerstråle eller stereoskopisk sonarsystem.

12. Fremgangsmåte som angitt i krav 1, karakterisert ved å generere ekstrapolert-avføler dataenheter i et avfølingssystem som har en oppstilling av avfølere, idet nevnte oppstilling av avfølere innbefatter en første deloppstilling av fysiske avfølere og en andre deloppstilling av fysiske avfølere, der hver deloppstilling innbefatter et flertall av innbyrdes eksklusive avfølere, å måle et mottakssignal for hver avføler i den første fysiske deloppstilling av avfølere, der hvert mottakssignal for hver avføler i den første fysiske deloppstilling av avfølere innbefatter et relatert par av databehandlingsenheter som innbefatter en første og en andre databehandlingsenhet, å måle et mottakssignal for hver avføler i den andre fysiske deloppstilling av avfølere, der hvert mottakssignal for hver avføler i den andre fysiske deloppstilling av avfølere innbefatter et relatert par av databehandlingsenheter, innbefattende en første og en andre databehandlingsenhet, å beregne en første ekstrapolert-avfølerdataenhet for en første ekstrapolert-avføler for den første deloppstilling ved ekstrapolering av minst en del av de første databehandlingsenhetene for den første deloppstilling av fysiske avfølere, å beregne andre ekstrapolert-avfølerdataenhet for den første ekstrapolert-avføler for den første deloppstilling ved ekstrapolering av minst en del av de andre databehandlingsenhetene i den første deloppstilling av fysiske avfølere, å beregne en første ekstrapolert-avfølerdataenhet for en andre ekstrapolert-avføler for den andre deloppstilling ved ekstrapolering av minst en del av de første databehandlingsenhetene for den andre deloppstillingen av fysiske avfølere, og å beregne andre ekstrapolert-avfølerdataenhet for den andre ekstrapolert-avføler for den andre deloppstilling ved ekstrapolering av minst en del av de andre databehandlingsenhetene for den andre deloppstillingen av fysiske avfølere.

13. Fremgangsmåte som angitt i krav 12, karakterisert ved dessuten å innbefatte beregning av første og andre interpolert-avføler dataenheter for en interpolert-avføler ved å anvende et veiet gjennomsnitt av de første og andre databehandlingsenheter for den første ekstrapolert-avføler og et veiet gjennomsnitt av de første og andre databehandlingsenheter for den andre ekstrapolert-avføler, der de første og andre deloppstillinger er anordnet langs to segmenter av en felles linje og dataene fra den første og den andre ekstrapolert-avføler er representative for avfølerdata som ville bli avfølt av en fysisk avføler på det samme stedet, og der den interpolert-avføler, første deloppstilling, og andre deloppstilling danner en kontinuerlig linje av avfølere.

14. Fremgangsmåte som angitt i krav 13, karakterisert ved dessuten å innbefatte: å detektere unøyaktige avfølerdata fra en avføler i oppstillingen av avfølere som er fysisk plassert mellom første og andre fysiske avføler deloppstillinger, og å la et veiet gjennomsnitt av de beregnede første og andre ekstrapolert-avføler dataenheter for de første og andre ekstrapolert-avfølere erstatte de unøyaktige avfølerdata.

15. Fremgangsmåte som angitt i krav 12, karakterisert ved dessuten å innbefatte: å beregne en første ekstrapolert-avføler dataenhet for en tredje ekstrapolert-avføler ved å anvende de første databehandlingsenhetene for en første sammensatt avfølerdeloppstil-ling som innbefatter minst de første ekstrapolert-avføler dataenhetene for den første ekstrapolert-avføleren og minst en del av første databehandlingsenheter for den første del-oppstilling av fysiske avfølere, å beregne en andre ekstrapolert-avføler dataenhet for den tredje ekstrapolert-avføler ved å anvende de andre databehandlingsenhetene for en første sammensatt-avføler deloppstilling som innbefatter minst den andre ekstrapolert-avføler dataenheten for den første ekstrapolert-avføler og minst en del av andre databehandlingsenheter for den første del-oppstilling av fysiske avfølere, å beregne en første ekstrapolert-avføler dataenhet for en fjerde ekstrapolert-avføler ved å anvende de første databehandlingsenhetene for en andre sammensatt-avføler deloppstilling som innbefatter minst en første ekstrapolert-avføler dataenhet for den andre ekstrapolert-avføler og minst en del av første behandlingsenheter for den andre deloppstilling av fysiske avfølere, og å beregne en andre ekstrapolert-avføler dataenhet for en fjerde ekstrapolert-avføler ved å anvende de andre databehandlingsenhetene for en andre sammensatt-avføler deloppstilling som innbefatter minst den andre ekstrapolert-avføler dataenheten for den andre ekstrapolert-avføler og minst en del av de andre databehandlingsenhetene for den andre del-oppstilling av fysiske avfølere.

16. Fremgangsmåte som angitt i krav 15, karakterisert ved dessuten å innbefatte: å beregne første og andre interpolert-avføler dataenheter for en interpolert-avføler ved å anvende et veiet gjennomsnitt av de første databehandlingsenhetene for nevnte tredje og fjerde ekstrapolert-avfølere og et veiet gjennomsnitt av de andre databehandlingsenhetene for nevnte tredje og fjerde ekstrapolerte avfølere, idet de første og andre sammensatte deloppstillinger anordnes langs to segmenter av en felles linje og dataene fra de tredje og fjerde ekstrapolerte avfølere er representative for avfølerdata som ville bli av-feit av en fysisk avføler på det samme stedet, og der den interpolert-avføler, første sammensatte deloppstilling, og andre sammensatte deloppstilling danner en kontinuerlig linje av avfølere.

17. Fremgangsmåte som angitt i krav 15, karakterisert ved at de første og andre deloppstillinger (32,34) er anordnet i en skrånende konfigurasjon, og den tredje ekstrapolert-avføler er representativ for avfølerdata ved den konvergerende ende av den første fysiske deloppstilling, og den fjerde ekstrapolert-avføler er representativ for avfølerdata ved den konvergerende ende av den andre fysiske deloppstilling, slik at dataene for de første og andre sammensatte deloppstillingers data gir en adskillelse, ved de konvergerende ender med en størrelse lik avstanden for en fysisk avføler, og der de tredje og fjerde ekstrapolert-avføler dataenheter er representative for avfølerdata som tilsvarer en avføler plassert mellom de første og andre fysiske deloppstillinger (32,34).

18. Fremgangsmåte som angitt i krav 12, karakterisert ved at nevnte ekstrapolering innbefatter anvendelse av en forutsigelsesligning lik: der: N = filterets orden yn = verdien av den ekstrapolerte behandlingsenhet yn.k = verdien av ytterpunkter for den fysiske og/eller tidligere ekstrapolerte behandlingsenhet i ekstrapoleringsretningen, dk = N*te ordens forutsigelseskoeffisienter som forutsier den neste verdien Yn av den romlige rekke fra de tidligere N verdier ynjk, k=l til N for de ytterste fysiske og/eller ekstrapolerte behandlingsenheter, M = antallet av fysiske avfølere i den fysiske deloppstilling som bidrar til beregningen av forutsigelseskoeffisientene djj, k~l til N, og N<M, og der filterkoeffisientene dK oppnås fra forholdet: der:

19. Fremgangsmåte som angitt i krav 12, karakterisert v e d at nevnte avfølingssystem realiseres i et flerstråle batymetrisk, bildedannende eller stereoskopisk sonarsystem.

20. Fremgangsmåte for å redusere den effektive strålebredde av en mottaksstråle for et avfølingssystem som har en fysisk oppstilling av avfølere (26; 32,34) som angitt i krav 1, karakterisert ved: å måle et mottakssignal for hver avføler i oppstillingen av avfølere, der hvert mottakssignal for hver avføler innbefatter et komplekst datasett, innbefattende en reell databehandlingsenhet og en imaginær behandlingsenhet, å beregne et komplekst datasett, innbefattende en reell databehandlingsenhet og en imaginær databehandlingsenhet, av et mottakssignal for minst én ekstrapolert-avføler ved ekstrapolering av det komplekse datasettet av hvert mottakssignal for de fysiske avfølere i avføleroppstillingen (26; 32,34), og å kombinere det komplekse datasettet av mottakssignal for den i det minste ene ekstrapolert-avføler med det komplekse datasett av hvert mottakssignal for de fysiske avfølere for å innsnevre den effektive strålebredde for en beregnet mottaksstråle.

21. Fremgangsmåte som angitt i krav 20, karakterisert ved dessuten å innbefatte beregning av et komplekst datasett av hvert mottakssignal for hver avføler i oppstillingen av avfølere (26; 32,34).

22. Avfølingssystem med et flertall av fysiske avfølere (26a* i - 26a<*>M) som hver er beregnet for måling av et mottakssignal, karakterisert ved middel (38; 40) for å generere en første databehandlingsenhet og en andre databehandlingsenhet fra hvert mottakssignal, der hver av nevnte første og andre databehandlingsenheter tilsvarer et i-fase- og/eller ute-av-fasesignal i nevnte mottakssignal, eller tilsvarer størrelse og/eller fase i nevnte mottakssignal, middel (12) for å beregne avfølerdata for minst én ekstrapolert-avføler (26a' i - 26a'g), idet nevnte middel innbefatter ekstrapoleringsmiddel (12) for beregning av en første ekstrapolert-avføler dataenhet for den i det minste ene ekstrapolert-avføler ved ekstrapolering av en første databehandlingsenhet for flertallet av fysiske avfølere (26a* i - 26a'M), og for beregning av en andre ekstrapolert-avføler dataenhet for den i det minste ene ekstrapolert-avføler (26a'i - 26a<*>a) ved ekstrapolering av en andre databehandlingsenhet for flertallet av fysiske avfølere, og midler (12) for å kombinere de første og andre ekstrapolerte dataenheter for den i det minste ene ekstrapolert-avføler med de første og andre databehandlingsenhetene for flertallet av fysiske avfølere for derved å generere en smalere, effektiv strålebredde for en mottaksstråle, hvorved alle databehandlingsenheter som behandles ved hjelp av ovennevnte midler i systemet er tidsområde-signaler.

23. Avfølingssystem som angitt i krav 22, karakterisert ved dessuten å innbefatte middel (12) for å beregne første og andre dataenheter fra hvert mottakssignal for de fysiske avfølere i oppstillingen.

24. Avfølingssystem som angitt i krav 22, karakterisert ved at nevnte ekstrapolering innbefatter å anvende en forutsigelsesligning lik der: N = filterets orden yn = verdien av den ekstrapolerte behandlingsenhet vn-k = verdien av ytterpunktene for den fysiske og/eller tidligere ekstrapolerte behandlingsenhet i ekstrapoleringsretning, d^ = N'te ordens forutsigelseskoeffisienter som forutsier den neste verdien yn av den romlige rekke fra de tidligere N verdier Yn_k, k=l til N for de ytterste fysiske og /eller ekstrapolerte behandlingsenheter, M = antallet av fysiske avfølere i den fysiske oppstilling som bidrar til beregningen av forutsigelseskoeffisientene dfc, k=l til N, og N < M, og der filterkoeffisientene dK oppnås fra forholdet: der:

25. System som angitt i krav 22, karakterisert ved at nevnte avfølingssystem realiseres i et flerstråle-batymetrisk, bildedannende eller stereoskopisk sonarsystem.

26. Avfølingssystem som angitt i krav 22, karakterisert ved: middel (12) for å generere et relatert par av ekstrapolert-avføler dataenheter i et avfø-lingssystem som har en oppstilling av fysiske avfølere (26; 32,34), idet nevnte oppstilling av fysiske avfølere innbefatter en første deloppstilling (32) av fysiske avfølere og en andre deloppstilling (34) av fysiske avfølere, der hver deloppstilling innbefatter et flertall av innbyrdes eksklusive, fysiske avfølere og der hver fysisk avføler i deloppstillingen av fysiske avfølere gir et mottakssignal som innbefatter første og andre databehandlingsenheter, middel (12) for å beregne en første ekstrapolert-avføler dataenhet for en første ekstrapolert-avføler ved ekstrapolering av minst en del av de første databehandlingsenhetene for de fysiske avfølerne i den første deloppstillingen (32) av fysiske avfølere, middel (12) for å beregne en andre ekstrapolert-avføler dataenhet for den første ekstrapolert-avføler ved ekstrapolering av minst en del av de andre databehandlingsenhetene på den første deloppstilling (32) av fysiske avfølere, middel for å beregne en første ekstrapolert-avføler dataenhet for en andre ekstrapolert-avføler ved ekstrapolering av minst en del av de første databehandlingsenhetene for den andre deloppstillingen (34) av fysiske avfølere, og middel for å beregne en andre ekstrapolert-avføler dataenhet for den andre ekstrapolert-avføler ved ekstrapolering av minst en del av de andre databehandlingsenhetene for den andre deloppstilling (34) av fysiske avfølere.

27. Avfølingssystem som angitt i krav 26, karakterisert ved dessuten å innbefatte middel (12) for å beregne første og andre interpolert-avføler dataenheter for en interpolert-avføler ved å anvende et veiet gjennomsnitt av de første databehandlingsenhetene for de første og andre ekstrapolert-avfølere og et veiet gjennomsnitt av de andre databehandlingsenhetene for de første og andre ekstrapolert-avfølere, der de første og andre deloppstillinger er anordnet langs to segmenter av en felles linje og dataene fra de første og andre ekstrapolert-avfølere er representative for avfølerdata som ville bli avfølt av en fysisk avføler på det samme stedet, og der en interpolert-avføler, første deloppstilling, og andre deloppstilling danner en kontinuerlig linje av avfølere.

28. Avfølingssystem som angitt i krav 26, karakterisert ved dessuten å innbefatte middel (12) for å detektere unøyaktige avfølerdata fra en avføler i oppstillingen av avfølere som er fysisk plassert mellom nevnte første og andre fysiske avfølerdeloppstillinger og for å la et veiet gjennomsnitt av de beregnede første og andre ekstrapolert-avføler dataenheter for de første og andre ekstrapolert-avfølere erstatte de unøyaktige avfølerdata.

29. System som angitt i krav 26, karakterisert ved dessuten å innbefatte: middel (12) for å beregne en første ekstrapolert-avføler dataenhet for en tredje ekstrapolert-avføler ved å anvende første databehandlingsenheter for en første sammensatt-avføler deloppstilling som innbefatter minst de første ekstrapolert-avføler dataenhetene for den første ekstrapolert-avføler og minst en del av de første databehandlingsenhetene for den første deloppstilling av fysiske avfølere, middel (12) for å beregne en andre ekstrapolert-avfølerdataenhet for en tredje ekstrapolert-avføler som anvender andre databehandlingsenheter for en første sammensatt-avføler deloppstilling som innbefatter minst den andre ekstrapolert-avføler dataenheten for den første ekstrapolert-avføler og minst en del av de andre databehandlingsenhetene for den første deloppstilling av fysiske avfølere, middel (12) for å beregne en første ekstrapolert-avføler dataenhet for en fjerde ekstrapolert-avføler ved å anvende første databehandlingsenheter for en andre sammensatt avføler-deloppstilling som innbefatter minst den første ekstrapolert-avføler dataenheten for den andre ekstrapolert-avføler og minst en del av første databehandlingsenheter for den andre deloppstillingen av fysiske avfølere, og middel (12) for å beregne en andre ekstrapolert-avføler dataenhet for en fjerde ekstrapolert-avføler ved å anvende andre databehandlingsenheter for en andre sammensatt-avføler deloppstilling som innbefatter minst de andre ekstrapolert-avføler dataenhetene for den andre ekstrapolert-avføler og minst en del av andre databehandlingsenheter for den andre deloppstillingen av fysiske avfølere.

30. Avfølingssystem som angitt i krav 29, karakterisert ved at de første og andre deloppstillinger (32,34) er anordnet i en skrånende konfigurasjon, og den tredje ekstrapolert-avføler er representativ for avfølerdata ved den konvergerende ende av den første fysiske deloppstilling (32), og den fjerde ekstrapolert-avføler er representativ for avfølerdata ved den konvergerende ende av den andre fysiske deloppstilling (34), slik at dataene fra nevnte første og andre sammensatte deloppstillingers data tilveiebringer en adski Helse, ved de konvergerende ender av en størrelse lik avstanden for en fysisk avføler, og der de første og andre ekstrapolert-avføler dataenheter er representative for avfølerdata som tilsvarer avfølere plassert mellom de første og andre fysiske deloppstillinger (32,34).

31. System som angitt i krav 31, karakterisert ved dessuten å innbefatte middel (12) for å beregne første og andre interpolert-avføler dataenheter for en interpolert-avføler ved å anvende et veiet gjennomsnitt av de første databehandlingsenhetene for nevnte tredje og fjerde ekstrapolert-avfølere og et veiet gjennomsnitt av de andre databehandlingsenheten for nevnte tredje og fjerde ekstrapolert-avfølere, der de første og andre sammensatte deloppstillinger er anordnet langs to segmenter av en felles linje og dataene fra nevnte tredje og fjerde ekstrapolert-avfølere er representative for av-følerdata som ville bli avfølt av en fysisk avføler ved det samme stedet, og der den interpolert-avføler, første sammensatte deloppstilling, og andre sammensatte deloppstilling danner en kontinuerlig linje av avfølere.

32. System som angitt i krav 26, karakterisert ved at dataekstrapoleringen innbefatter å anvende en forutsigelsesligning lik: der: N filterets orden yn = verdien av den ekstrapolerte behandlingsenhet yn_ k = verdien av ytterpunktene for den fysiske og/eller tidligere ekstrapolerte behandlingsenhet i ekstrapoleirngsretning, dk = TSTte ordens forutsigelseskoeffisienter som forutsier den neste verdi yn av den romlige rekke fra de tidligere N verdier Y^k, k»! til N av de ytterste fysiske og /eller ekstrapolerte behandlingsenheter, M = antallet av fysiske avfølere i den fysiske deloppstilling som bidrar til beregningen av forutsigelseskoeffisientene d^, k=l til N, og N < M, og der filterkoeffisientene dfc oppnås fra forholdet: der:

33. Avfølingssystem som angitt i krav 22, karakterisert ved: middel (12) for beregning av ekstrapolert-avføler dataenheter for et avfølingssystem som har en oppstilling av fysiske avfølere, idet nevnte oppstilling av fysiske avfølere innbefatter en deloppstilling av fysisk-avfølere der deloppstillingen har et flertall av fysiske avfølere, og der hver fysiske avføler i deloppstillingen gir et mottakssignal som innbefatter første og andre databehandlingsenheter, og ekstrapoleringsberegningsmiddel for å beregne ekstrapolert-avføler dataene, idet nevnte beregningsmiddel innbefatter første beregningsmiddel for å beregne en første ekstrapolert-avføler dataenhet for en første ekstrapolert-avføler ved ekstrapolering av den første databehandlingsenheten for avfeierne i deloppstillingen av fysiske avfølere og andre beregningsmiddel for å beregne en andre ekstrapolert-avføler dataenhet for den første ekstrapolert-avføler ved ekstrapolering av den andre databehandlingsenheten for deloppstillingen av fysiske avfølere.

34. Avfølingssystem som angitt i krav 33, karakterisert ved at ekstrapoleringsberegningsmidlet (12) beregner de første og andre ekstrapolert-avføler dataenhetene ved å anvende en forutsigelsesligning lik: der: N = filterets orden yn = verdien av den ekstrapolerte behandlingsenhet vn-k verdien av ytterpunktene for den fysiske og/eller tidligere ekstrapolerte behandlingsenhet i ekstrapoleringsretning, dk = N'te ordens forutsigelseskoeffisienter som forutsier den neste verdien yn av den romlige rekke fra de tidligere N verdier Ynjfa k=l til N av de ytterste fysiske og /eller ekstrapolerte behandlingsenheter, M = antallet av fysiske avfølere i den fysiske deloppstilling som bidrar til be regningen av forutsigelseskoeffisientene dK, k=l til N, og N < M, og der filterkoeffisientene dK oppnås fra forholdet: der:

35. Avfølingssystem som angitt i krav 33, karakterisert ved dessuten å innbefatte middel (12) for å detektere unøyaktige avfølerdata fra en fysisk avføler som er plassert ved en fjerntliggende ende av den fysiske avfølerdel-oppstilling og for å la de beregnede første og andre ekstrapolert-avøflerdataenheter for nevnte første ekstrapolert-avføler erstatte de unøyaktige avfølerdata.

36. Avfølingssystem som angitt i krav 35, karakterisert ved at ekstrapoleringsberegningsmidlet (12) dessuten innbefatter: middel for å beregne en første ekstrapolert-avføler dataenhet for en andre ekstrapolert-avføler ved ekstrapolering av den første ekstrapolert-avføler dataenheten for den første ekstrapolert-avføler og de første databehandlingsenheter for minst en del av avfeierne i deloppstillingen av fysiske avfølere, og for å beregne en andre ekstrapolert-avføler dataenhet for den andre ekstrapolert-avføler ved ekstrapolering av den andre ekstrapolert-av-føler dataenheten for den første ekstrapolert-avføler og minst en del av de andre databehandlingsenhetene for deloppstillingen av den fysiske avføler.

37. Avfølingssystem som angitt i krav 34, karakterisert ved at nevnte avfølingssystem realiseres i det flerstråle batymetriske, bildedannende eller stereoskopiske sonarsystem.

38. Avfølingssystem som angitt i krav 22, karakterisert ved: middel (12) for å generere ekstrapolert-avføler data i et avfølingssystem som har en fysisk oppstilling av avfølere, idet nevnte oppstilling av avfølere innbefatter en deloppstilling av avfølere der deloppstillingen innbefatter et flertall av avfølere, middel (16; 38,40) for å måle et mottakssignal for hver avføler i deloppstillingen av av-følere, der hvert mottakssignal for hver avføler i deloppstillingen av avføler innbefatter en første og andre databehandlingsenhet, første ekstrapoleringsberegningsmiddel (12) for beregning av en første ekstrapolert-av-føler dataenhet for en første ekstrapolert-avføler ved ekstrapolering av de første databehandlingsenhetene for avfølerne i deloppstillingen, og andre ekstrapoleringsberegmn<g>srniddel (12) for beregning av den andre ekstrapolert-av-føler dataenheten for den første ekstrapolert-avføler ved ekstrapolering av den andre databehandlingsenheten for deloppstillingen.

39. Avfølingssystem som angitt i krav 38, karakterisert ved at det første og andre ekstrapoleringsberegningsmidlet (12) beregner de første og andre ekstrapoler-avføler dataenhetene ved å anvende en forutsigelsesligning lik: der: N = filterets orden yn = verdien av den ekstrapolerte behandlingsenheten yn.fc = verdien av ytterpunktene for den fysiske og/eller tidligere ekstrapolerte behandlingsenhet i ekstrapoleringsretning, dk = N<*>te ordens forutsigelseskoeffisienter som forutsier den neste verdien yn av den romlige rekke fra de tidligere N verdier Y^k, k=l til N av de ytterste fysiske og /eller ekstrapolerte behandlingsenheter, M = antallet av fysiske avfølere i den fysiske deloppstilling som bidrar til beregningen av forutsigelseskoeffisientene dfc, k=l til N, og N < M, og der filterkoeffisientene d^ oppnås fra forholdet: der:

40. Avfølingssystem som angitt i krav 38, karakterisert ved dessuten å innbefatte middel (12) for å detektere unøyaktige avfølerdata for en fysisk avføler som er plassert ved en fjerntliggende ende av deloppstillingen og for å la de beregnede første og andre ekstrapolert-avføler dataenheter for nevnte første ekstrapolert-avføler erstatte de unøyaktige avfølerdata.

41. Avfølingssystem som angitt i krav 40, karakterisert ved dessuten å innbefatte: middel (12) for å beregne en første ekstrapolert-avføler dataenhet for en andre ekstrapolert-avføler ved ekstrapolering av den første ekstrapolert-avføler dataenheten for den første ekstrapolert-avføler og de første databehandlingsenhetene av minst en del av de fysiske avfølere i deloppstillingen, og middel (12) for å beregne en andre ekstrapolert-avføler dataenhet for den andre ekstrapolert-avføler ved ekstrapolering av den andre ekstrapolert-avføler dataenheten for den første ekstrapolert-avføler og den andre databehandlingsenheten for minst en del av de fysiske avføleme i deloppstillingen.

42. Avfølingssystem som angitt i krav 41, karakterisert v e d at nevnte avfølingssystem er realisert i et flerstråle batymetrisk, bildedannende eller stereoskopisk sonarsystem.

43. Avfølingssystem som angitt i ett av de foregående krav 22 - 42, karakterisert ved at nevnte første og andre databehandlingsenheter i mottakssignalene er både en reell signaldel og en imaginær signaldel.

44. Avfølingssystem som angitt i ett av de foregående krav 22 - 43, karakterisert ved at nevnte første og andre databehandlingsenheter i mottakssignalene er både en amplitude og en fase.