RU178905U1

RU178905U1 - MULTI-BEAM SCIENTIFIC ECHO SOUNDER FOR ACCOUNTING WATER BIORESOURCES

Info

Publication number: RU178905U1
Application number: RU2018100863U
Authority: RU
Inventors: Александр Николаевич Долгов; Александр Николаевич Куценко; Виталий Николаевич Максимов; Максим Анатольевич Раскита
Original assignee: Общество с ограниченной ответственностью "Конструкторское бюро морской электроники "Вектор"
Priority date: 2018-01-10
Filing date: 2018-01-10
Publication date: 2018-04-23

Abstract

Многолучевой научный эхолот для учёта водных биоресурсов содержит блок управления 1, соединённый с управляющими входами генераторного тракта 2, приёмного тракта 3, блока формирования веера характеристик направленности 4, блока обработки 5, блока индикации 6, блока определения пространственного положения зон повторного лоцирования 7 и блока выбора режимов 8; акустическую антенну 9, соединённую с выходом генераторного тракта 2 и с входом приёмного тракта 3, выход которого соединён с последовательно соединёнными блоком формирования веера характеристик направленности 4, блоком обработки 5 и блоком индикации 6; выход блока определения положения судна 10 соединён с блоком расчёта коэффициента уменьшения зоны обзора Кузо 11, выход которого соединён с дополнительным входом блока обработки 5 и с входом блока управления 1; второй выход блока определения положения судна 10 соединён с входом блока определения пространственного положения зон повторного лоцирования 7, выход которого соединён со вторым дополнительным входом блока обработки 5; выход блока выбора режимов 8 соединён с входами генераторного 2 и приёмного 3 трактов, блоков формирования веера характеристик направленности 4, обработки 5 и индикации 6. 2 з.п., 12 ил.The multi-beam scientific echo sounder for accounting for aquatic biological resources contains a control unit 1 connected to the control inputs of the generator path 2, a receiving path 3, a fan formation unit for directional characteristics 4, a processing unit 5, an indication unit 6, a unit for determining the spatial position of re-location zones 7 and a selection unit modes 8; an acoustic antenna 9 connected to the output of the generator path 2 and to the input of the receiving path 3, the output of which is connected to the fan formation unit 4, the processing unit 5 and the indication unit 6; the output of the unit for determining the position of the vessel 10 is connected to the unit for calculating the coefficient of reduction of the Kuzo field of view 11, the output of which is connected to an additional input of the processing unit 5 and to the input of the control unit 1; the second output of the unit for determining the position of the vessel 10 is connected to the input of the unit for determining the spatial position of the re-location zones 7, the output of which is connected to the second additional input of the processing unit 5; the output of the mode selection block 8 is connected to the inputs of the generator 2 and receiver 3 paths, fan formation blocks of directivity characteristics 4, processing 5 and indication 6. 2 zp, 12 ill.

Description

Предлагаемый эхолот относится к научной гидроакустической рыбопоисковой аппаратуре и предназначен для лоцирования водных акваторий, поиска и подсчета количества рыбы, определения параметров отдельных рыб и рыбных скоплений. The proposed echo sounder relates to scientific hydroacoustic fish finding equipment and is intended for locating water areas, searching and counting the number of fish, determining the parameters of individual fish and fish aggregations.

Известны научные эхолоты Simrad EK15 [1] и Simrad EY60 [2], фирмы Kongsberg Maritime Subsea Simrad, Норвегия, содержащие блок управления, выход которого соединён с управляющими входами генераторного тракта, приёмного тракта, блока обработки и блока индикации; выход генераторного тракта и вход приёмного тракта соединены с акустической антенной, а выход приёмного тракта соединён через блок обработки с входом блока индикации. Блоки управления, обработки и индикации могут представлять собой отдельные аппаратурные реализации или программно-аппаратурные элементы персонального компьютера или ноутбука.Known scientific sounders Simrad EK15 [1] and Simrad EY60 [2], company Kongsberg Maritime Subsea Simrad, Norway, containing a control unit, the output of which is connected to the control inputs of the generator path, receiving path, processing unit and display unit; the output of the generator path and the input of the receive path are connected to the acoustic antenna, and the output of the receive path is connected through the processing unit to the input of the display unit. The control, processing, and display units may be separate hardware implementations or software and hardware elements of a personal computer or laptop.

Блок управления вырабатывает периодически повторяющиеся синхроимпульсы, поступающие в генераторный тракт и разрешающие формирование в нём зондирующего сигнала, поступающего на акустическую антенну, излучающую в водную среду акустический зондирующий сигнал. Этот сигнал распространяется в среде лоцирования (воде), отражается от дна и от объектов находящихся в канале лоцирования. Отражённые эхоимпульсы принимаются той же акустической антенной, и соответствующие им электрические сигналы поступают на вход приёмного тракта, где осуществляется их обработка по заданному алгоритму (усиление, частотная фильтрация, изменение амплитудных соотношений в блоке «Временная автоматическая регулировка усиления «ВАРУ», преобразование аналогового сигнала в цифровой и другие операции) [3]. С выхода приёмного тракта сигнал поступает на блок обработки, а затем на блок индикации, выдающий информацию о наличии, параметрах и количестве обнаруженной рыбы.The control unit generates periodically repeating clock pulses entering the generator path and allowing the formation of a probing signal in it, which arrives at an acoustic antenna that emits an acoustic probe signal into the aquatic environment. This signal propagates in the location medium (water), is reflected from the bottom and from objects located in the location channel. The reflected echo pulses are received by the same acoustic antenna, and the corresponding electrical signals are fed to the input of the receiving path, where they are processed according to a predetermined algorithm (amplification, frequency filtering, changing the amplitude ratios in the block “Temporary automatic gain control“ VARU ”, converting the analog signal to digital and other operations) [3]. From the output of the receiving path, the signal is sent to the processing unit, and then to the display unit, which gives information on the presence, parameters and quantity of the detected fish.

Рассматриваемые эхолоты выдают оператору большое количество информации о водной акватории, обнаруженной рыбе, однако им, как и всем однолучевым эхолотам, присущи недостатки, ограничивающие их эксплуатационные возможности.The considered echo sounders give the operator a large amount of information about the water area detected by the fish, but they, like all single-beam echo sounders, have inherent disadvantages that limit their operational capabilities.

Эти эхолоты не позволяют получать достоверные значения плотности обследованных скоплений рыбы [4, с. 142-143]. В частности, при оценке приповерхностных концентраций подвижных рыб, которые сильно распугиваются судном. Получаются заниженные значения плотности и численности рыб. Это объясняется тем, что эхолоты просматривают участки водной среды, расположенные в основном под судном. Явление распугивания рыбы в приповерхностных слоях характерно для таких рыб, как лососевые, ставрида, скумбрия, сельдь и другой пелагической рыбы, причём, постоянная работа рыболовного флота не вызывает её адаптацию к шумам судна. Подводные наблюдения с применением разных технических средств показали, что стаи многих видов пелагических рыб на глубинах до 50 м и более, дистанций до судна 100-150 м четко реагируют на шум судна и уходят в сторону от судна. По мере приближения судна скорость ухода рыбы растет, что приводит к уменьшению плотности концентрации рыбы в участках водной среды, расположенных вблизи судна. Например, результаты наблюдения за стаями сельди на глубинах 30-60 м показали, что при прохождении судна над рыбой ее концентрация уменьшается в среднем на 70-80% [5]. Это актуально и для лососевых разреженных рыб, которые до глубин порядка 20 м имеют максимальную концентрацию, для глубин 20-40 м − среднюю, а на глубинах более 100 м практически отсутствуют [6].These echo sounders do not allow obtaining reliable values of the density of the examined fish accumulations [4, p. 142-143]. In particular, when assessing near-surface concentrations of motile fish, which are very frightened by the vessel. Underestimated density and abundance of fish are obtained. This is due to the fact that echo sounders look at areas of the aquatic environment, located mainly under the ship. The phenomenon of scaring fish in the surface layers is characteristic of fish such as salmon, horse mackerel, mackerel, herring and other pelagic fish, and the constant work of the fishing fleet does not cause its adaptation to the noise of the vessel. Underwater observations using various technical means showed that schools of many species of pelagic fish at depths of up to 50 m and more, distances to the vessel 100-150 m clearly respond to the noise of the vessel and go away from the vessel. As the vessel approaches, the speed of fish departure increases, which leads to a decrease in the concentration density of fish in parts of the aquatic environment located near the vessel. For example, observations of herring schools at depths of 30-60 m showed that when a vessel passes over a fish, its concentration decreases on average by 70-80% [5]. This is also true for salmon rarefied fish, which have a maximum concentration up to depths of about 20 m, for medium depths of 20–40 m, and are practically absent at depths of more than 100 m [6].

Кроме того, однолучевые эхолоты исследуют только узкую полосу водного пространства, что приводит к уменьшению расстояний между галсами судна при разведке рыбы, увеличению длительности и стоимости процесса разведки рыбных скоплений.In addition, single-beam echo sounders examine only a narrow strip of water, which leads to a decrease in the distance between the tacks of the vessel during fish exploration, an increase in the duration and cost of the process of exploring fish aggregations.

Судно при поиске рыбы перемещается с некоторой скоростью, подвергаясь качке и выполняя рысканье в некотором угловом диапазоне. В результате этого приём эхосигналов осуществляется только с части озвученного зондирующим сигналом участка водной среды, что приводит также к заниженным значениям количества обнаруженных рыб.The vessel, when searching for fish, moves at a certain speed, undergoing rolling and yawing in a certain angular range. As a result of this, the reception of echo signals is carried out only from a part of the aquatic environment voiced by the sounding signal, which also leads to underestimated values of the number of detected fish.

В патенте [7] предложены «Способ и устройство для поиска и подсчёта рыбы» частично устраняющие перечисленные недостатки. Предлагаемое устройство содержит блок управления, соединенный с управляющими входами генераторного тракта, приёмного тракта, блока формирования веера характеристик направленности, блока обработки и блока индикации; акустическую антенну, соединенную с выходом генераторного тракта и с входом приёмного тракта, выход которого соединен с последовательно соединенными блоком формирования веера характеристик направленности, блоком обработки и блоком индикации; выход блока определения положения судна через блок расчета коэффициента уменьшения зоны обзора Кузо соединен с дополнительным входом блока обработки и с входом блока управления.In the patent [7], a "Method and device for searching and counting fish" partially eliminates the above disadvantages. The proposed device comprises a control unit connected to the control inputs of the generator path, the receiving path, the fan formation unit of the directivity characteristics, the processing unit and the display unit; an acoustic antenna connected to the output of the generator path and to the input of the receiving path, the output of which is connected to the directional characteristics fan unit, the processing unit, and an indication unit connected in series; the output of the unit for determining the position of the vessel through the unit for calculating the coefficient of reduction of the field of view of Kuzo is connected to the additional input of the processing unit and to the input of the control unit.

Блок управления вырабатывает периодически повторяющиеся синхроимпульсы, поступающие в генераторный тракт и разрешающие формирование в нём зондирующего сигнала, поступающего на акустическую антенну, излучающую в водную среду акустический зондирующий сигнал. Этот сигнал распространяется в среде лоцирования (воде), отражается от дна и от объектов находящихся в канале лоцирования. Отражённые эхоимпульсы принимаются элементами акустической антенны и соответствующие им электрические сигналы поступают на вход приёмного многоканального тракта, где осуществляется их обработка по заданному алгоритму. С выхода приёмного тракта сигналы поступают на блок формирования веера характеристик направленности, где выполняется формирование N направлений приёма эхосигналов, распределённых в секторе излучения. Эхосигналы, соответствующие каждому из N направлений, поступают на вход блока обработки, где выделяются последовательности эхоимпульсов от отдельных рыб, поступающие затем на блок индикации, представляющий информацию о наличии и о количестве рыбы. Для устранения ошибок, возникающих за счёт ухода рыбы от судна в результате её испуга, лоцирование и подсчёт количества рыбы выполняют до расстояний больших, чем дистанция испуга рыбы.The control unit generates periodically repeating clock pulses entering the generator path and allowing the formation of a probing signal in it, which arrives at an acoustic antenna that emits an acoustic probe signal into the aquatic environment. This signal propagates in the location medium (water), is reflected from the bottom and from objects located in the location channel. The reflected echo pulses are received by the elements of the acoustic antenna and the corresponding electrical signals are fed to the input of the receiving multi-channel path, where they are processed according to a given algorithm. From the output of the receiving path, the signals are sent to the fan formation unit of the directivity characteristics, where the formation of N directions of the reception of echo signals distributed in the radiation sector is performed. The echo signals corresponding to each of the N directions are fed to the input of the processing unit, where the sequence of echo pulses from individual fish is allocated, which then go to the display unit, which provides information on the presence and quantity of fish. To eliminate errors arising due to fish leaving the vessel as a result of its fright, locating and counting the number of fish is carried out to distances greater than the distance of fright of the fish.

Для устранения погрешности вызванной перемещением судна, его креном, дифферентом и рысканьем в устройстве предусмотрен блок определения положения судна, данные с которого подаются в блок расчёта коэффициента уменьшения зоны обзора Kузо, где рассчитывается поправочный коэффициент уменьшения зоны обзора Kузо, поступающий на дополнительный вход блока обработки, в котором обнаруженное за цикл лоцирования количество рыб корректируется в соответствии со значением этого коэффициента. Коэффициент Кузо также поступает на вход блока управления, где параметры лоцирования (период лоцирования, количество и длительность зондирующих сигналов, ширина характеристики направленности антенны и др.) изменяются таким образом, чтобы минимизировать ошибку при подсчёте обнаруженной рыбы.To eliminate the error caused by the movement of the vessel, its roll, trim and yaw, the device provides a unit for determining the position of the vessel, the data from which is supplied to the unit for calculating the reduction ratio of the Kuzo field of view, where the correction coefficient for reducing the Kuzo field of view is calculated, which is fed to the additional input of the processing unit, in which the number of fish detected during the location cycle is adjusted in accordance with the value of this coefficient. The Kuzo coefficient is also fed to the input of the control unit, where the location parameters (location period, number and duration of probing signals, the width of the directivity of the antenna, etc.) are changed in such a way as to minimize the error in calculating the detected fish.

В данном устройстве, однако, как и в других аналогичных рыбопоисковых системах, не устранены погрешности, обусловленные тем, что при перемещении судна отдельные объёмы водной среды лоцируются по несколько раз и рыба, находящаяся в этих объёмах подсчитывается также несколько раз, что приводит к появлению дополнительных погрешностей, ограничивающих эксплуатационные возможности устройства. Кроме того устройство выполняет лоцирование только в заданном секторе, в устройстве отсутствуют диагностические режимы работы, позволяющие просматривать и определять параметры основных сигналов на всех этапах их формирования. Всё это ограничивает эксплуатационные возможности устройства.In this device, however, as in other similar fish-searching systems, the errors caused by the fact that when moving the vessel separate volumes of the aquatic environment are located several times and the fish located in these volumes are also counted several times, which leads to the appearance of additional errors limiting the operational capabilities of the device. In addition, the device performs location only in a given sector, the device does not have diagnostic operating modes that allow you to view and determine the parameters of the main signals at all stages of their formation. All this limits the operational capabilities of the device.

В патенте [8] предложено «Устройство для поиска и подсчёта рыбы», имеющее наибольшее количество совпадающих признаков с заявляемым устройством, и в котором перечисленные недостатки частично устранёны. Устройство содержит блок управления, соединённый с управляющими входами генераторного тракта, приёмного тракта, блока формирования веера характеристик направленности, блока обработки, блока индикации и блока определения пространственного положения зон повторного лоцирования, акустическую антенну, соединённую с выходом генераторного тракта и с входом приёмного тракта, выход которого соединён с последовательно соединёнными блоком формирования веера характеристик направленности, блоком обработки и блоком индикации; выход блока определения положения судна соединён с блоком расчёта коэффициента уменьшения зоны обзора Kузо, выход которого соединён с дополнительным входом блока обработки и с входом блока управления; второй выход блока определения положения судна соединён с входом блока определения пространственного положения зон повторного лоцирования, выход которого соединён со вторым дополнительным входом блока обработки.In the patent [8], a "Device for searching and counting fish" is proposed, having the largest number of matching features with the claimed device, and in which the listed disadvantages are partially eliminated. The device comprises a control unit connected to the control inputs of the generator path, the receiving path, the fan formation unit for the directivity characteristics, the processing unit, the display unit and the spatial position determination unit for the re-location zones, an acoustic antenna connected to the output of the generator path and the input of the receiving path, output which is connected to a series-connected fan formation unit of directivity characteristics, a processing unit and an indication unit; the output of the unit for determining the position of the vessel is connected to the unit for calculating the coefficient of reduction of the Kuzo field of view, the output of which is connected to the additional input of the processing unit and to the input of the control unit; the second output of the unit for determining the position of the vessel is connected to the input of the unit for determining the spatial position of the re-location zones, the output of which is connected to the second additional input of the processing unit.

Блок управления вырабатывает периодически повторяющиеся синхроимпульсы, поступающие в генераторный тракт и разрешающие формирование в нём зондирующего сигнала, поступающего на акустическую антенну, излучающую в водную среду акустический зондирующий сигнал. Этот сигнал распространяется в среде лоцирования (воде), отражается от дна и от объектов находящихся в канале лоцирования. Отражённые эхоимпульсы принимаются элементами акустической антенны и соответствующие им электрические сигналы поступают на вход многоканального приёмного тракта, где осуществляется их обработка по заданному алгоритму (усиление, частотная фильтрация, изменение амплитудных соотношений в блоке «Временная автоматическая регулировка усиления «ВАРУ», преобразование в цифровую форму и др.) [3]. С выхода приёмного тракта сигналы поступают на блок формирования веера характеристик направленности, где выполняется формирование N направлений приёма эхосигналов, распределённых в секторе излучения. Эхосигналы, соответствующие каждому из N направлений, поступают на вход блока обработки, где выделяются последовательности эхоимпульсов от отдельных рыб и выполняется подсчёт количества обнаруженных рыб, а затем на блок индикации, с которого осуществляется получение информации о наличии и о количестве рыбы. The control unit generates periodically repeating clock pulses entering the generator path and allowing the formation of a probing signal in it, which arrives at an acoustic antenna that emits an acoustic probe signal into the aquatic environment. This signal propagates in the location medium (water), is reflected from the bottom and from objects located in the location channel. The reflected echo pulses are received by the elements of the acoustic antenna and the corresponding electrical signals are fed to the input of the multichannel receiving path, where they are processed according to a predetermined algorithm (amplification, frequency filtering, changing the amplitude ratios in the block “Temporary automatic gain control“ VARU ”, conversion to digital form and other) [3]. From the output of the receiving path, the signals are sent to the fan formation unit of the directivity characteristics, where the formation of N directions of the reception of echo signals distributed in the radiation sector is performed. The echo signals corresponding to each of the N directions are fed to the input of the processing unit, where the sequences of echo pulses from individual fish are allocated and the number of detected fish is counted, and then to the display unit, from which information is obtained on the presence and quantity of fish.

Для устранения погрешностей вызванных тем, что в результате перемещения судна, его крена, дифферента и рысканья приём эхосигналов выполняется не со всего объёма канала лоцирования, в котором распространяется зондирующий сигнал в устройстве предусмотрен блок определения положения судна, данные с которого подаются в блок расчёта коэффициента уменьшения зоны обзора Kузо, где рассчитывается поправочный коэффициент уменьшения зоны обзора Kузо, поступающий на дополнительный вход блока обработки, корректирующий количество обнаруженной рыбы, разделив её значение на коэффициент Kузо. Подробно методика расчёта коэффициента Кузо рассмотрена в патенте [7].To eliminate errors caused by the fact that as a result of the movement of the vessel, its roll, trim and yaw, the echo signals are not received from the entire volume of the location channel in which the probing signal propagates, the device provides a unit for determining the position of the vessel, the data from which is supplied to the unit for calculating the reduction coefficient Kuzo's viewing area, where the correction factor for reducing the Kuzo's viewing area, which is fed to the additional input of the processing unit, which corrects the number of fish found, is calculated Dividing its value by Kuzo coefficient. The methodology for calculating the Kuzo coefficient is described in detail in the patent [7].

При перемещении судна часть участков среды будет лоцироваться несколько раз, и при наличии в них различных объектов (рыбы и других морепродуктов) эхосигналы от этих объектов будут приняты также несколько раз, что вызовет ошибки при конечном подсчёте количества обнаруженной рыбы. Для более точной оценки количества обнаруженных объектов предлагается полученное число эхоконтактов для каждого направления лоцирования делить на коэффициент кратности обзора пространства Ккоп, который вырабатывается в блоке определения пространственного положения зон повторного лоцирования. Это позволяет устранить погрешности при подсчёте рыбы, вызванные повторными лоцированиями отдельных участков водных акваторий.When moving the vessel, part of the medium’s sections will be located several times, and if there are various objects (fish and other seafood) in them, the echo signals from these objects will also be received several times, which will cause errors in the final calculation of the number of detected fish. For a more accurate assessment of the number of detected objects, it is proposed to divide the obtained number of echo contacts for each location direction by the multiplicity coefficient of the Kkop space survey, which is generated in the unit for determining the spatial position of the re-location zones. This allows you to eliminate errors in the calculation of fish caused by repeated locations of certain sections of water areas.

Устройство, однако, имеет ограниченные режимы работы - лоцирование только в заданном секторе, в нём отсутствует диагностические режимы работы, позволяющие просматривать и определять параметры основных сигналов на всех этапах их формирования. Всё это ограничивает эксплуатационные возможности устройства.The device, however, has limited operating modes — location only in a given sector, it lacks diagnostic operating modes that allow you to view and determine the parameters of the main signals at all stages of their formation. All this limits the operational capabilities of the device.

Аналогичные недостатки присущи и другим многолучевым эхолотам, предложенным, например, в патентах [9-12] и других.Similar disadvantages are inherent in other multipath echo sounders, proposed, for example, in patents [9-12] and others.

Целью полезной модели является расширение эксплуатационных возможностей устройства, позволяющих выполнять лоцирование с различными сочетаниями секторов обзора, а также просматривать и определять параметры основных сигналов на всех этапах их формирования.The purpose of the utility model is to expand the operational capabilities of the device, allowing you to locate with various combinations of viewing sectors, as well as view and determine the parameters of the main signals at all stages of their formation.

Для этого в устройство для поиска и подсчёта рыбы, содержащее блок управления, соединённый с управляющими входами генераторного тракта, приёмного тракта, блока формирования веера характеристик направленности, блока обработки, блока индикации и блока определения пространственного положения зон повторного лоцирования, акустическую антенну, соединённую с выходом генераторного тракта и с входом приёмного тракта, выход которого соединён с последовательно соединёнными блоком формирования веера характеристик направленности, блоком обработки и блоком индикации; выход блока определения положения судна соединён с блоком расчёта коэффициента уменьшения зоны обзора Кузо, выход которого соединён с дополнительным входом блока обработки и с входом блока управления; второй выход блока определения положения судна соединён с входом блока определения пространственного положения зон повторного лоцирования, выход которого соединён со вторым дополнительным входом блока обработки, дополнительно введён блок выбора режимов, вход которого соединён с блоком управления, а выход с входами режимов генераторного и приёмного трактов, блоков формирования веера характеристик направленности, обработки и индикации.To do this, to a device for searching and counting fish, containing a control unit connected to the control inputs of the generator path, the receiving path, the fan formation unit for the directivity characteristics, the processing unit, the display unit, and the spatial position determination unit for the re-location zones, an acoustic antenna connected to the output the generator path and with the input of the receiving path, the output of which is connected to the directional characteristics fan unit, the processing unit weave and indicating unit; the output of the unit for determining the position of the vessel is connected to the unit for calculating the coefficient of reduction of the Kuzo field of view, the output of which is connected to the additional input of the processing unit and to the input of the control unit; the second output of the unit for determining the position of the vessel is connected to the input of the unit for determining the spatial position of the re-location zones, the output of which is connected to the second additional input of the processing unit, an additional mode selection block is introduced, the input of which is connected to the control unit, and the output is with the inputs of the modes of the generator and reception paths, blocks of formation of a fan of directivity, processing and indication characteristics.

Полезная модель поясняется чертежами. На фиг. 1 показана структурная схема заявляемого устройства, на фиг. 2 - структурная схема его генераторного тракта, на фиг. 3 - структурная схема приёмного тракта, на фиг. 4 - изображение зоны приёма эхосигналов в плоскости, совпадающей с диаметральной плоскости судна, на фиг. 5 - распределение зон кратности обзора пространства в плоскости, совпадающей с диаметральной плоскостью судна, на фиг. 6 - структурная схема блока обработки, на фиг. 7 - запись результатов лоцирования в режиме 2D, на фиг. 8 - запись результатов при проведении лоцирования в секторе, на фиг. 9 - показаны 3D изображения результатов лоцирования, на фиг. 10 - примеры осциллограмм просматриваемых сигналов, на фиг. 11 - результаты расчета величины NASC, на фиг. 12 - эхограммы лоцирования одного из внутренних водоёмов.The utility model is illustrated by drawings. In FIG. 1 shows a structural diagram of the inventive device, FIG. 2 is a structural diagram of its generator path; FIG. 3 is a block diagram of a receiving path, in FIG. 4 is an image of a reception zone of echo signals in a plane coinciding with the diametrical plane of the vessel, in FIG. 5 - distribution of the zones of the multiplicity of the review of space in the plane coinciding with the diametrical plane of the vessel, in FIG. 6 is a block diagram of a processing unit; FIG. 7 is a recording of the location results in 2D mode, in FIG. 8 is a record of the results when conducting location in the sector, in FIG. 9 - shows 3D images of the location results, in FIG. 10 - examples of the waveforms of the viewed signals, in FIG. 11 shows the results of calculating the NASC value; FIG. 12 - echograms of the location of one of the inland water bodies.

Предлагаемый многолучевой научный эхолот для учёта водных биоресурсов содержит блок управления 1 (фиг. 1), соединённый с управляющими входами генераторного тракта 2, приёмного тракта 3, блока формирования веера характеристик направленности 4, блока обработки 5, блока индикации 6, блока определения пространственного положения зон повторного лоцирования 7 и блока выбора режимов 8, акустическую антенну 9, соединённую с выходом генераторного тракта 2 и с входом приёмного тракта 3, выход которого соединён с последовательно соединёнными блоком формирования веера характеристик направленности 4, блоком обработки 5 и блоком индикации 6; выход блока определения положения судна 10 соединён с блоком расчёта коэффициента уменьшения зоны обзора Кузо 11, выход которого соединён с дополнительным входом блока обработки 5 и с входом блока управления 1; второй выход блока определения положения судна 10 соединён с входом блока определения пространственного положения зон повторного лоцирования 7, выход которого соединён со вторым дополнительным входом блока обработки 5; выход блока выбора режимов 8 соединён с входами генераторного 2 и приёмного 3 трактов, блоков формирования веера характеристик направленности 4, обработки 5 и индикации 6.The proposed multi-beam scientific echo sounder for accounting for aquatic biological resources contains a control unit 1 (Fig. 1) connected to the control inputs of the generator path 2, the receiving path 3, the fan formation unit for the directivity characteristics 4, processing unit 5, display unit 6, unit for determining the spatial position of the zones re-locating 7 and the mode selection block 8, an acoustic antenna 9 connected to the output of the generator path 2 and to the input of the receiving path 3, the output of which is connected to the unit connected in series ation fan 4 directivity characteristics, the processing unit 5 and the display unit 6; the output of the unit for determining the position of the vessel 10 is connected to the unit for calculating the coefficient of reduction of the Kuzo field of view 11, the output of which is connected to an additional input of the processing unit 5 and to the input of the control unit 1; the second output of the unit for determining the position of the vessel 10 is connected to the input of the unit for determining the spatial position of the re-location zones 7, the output of which is connected to the second additional input of the processing unit 5; the output of the mode selection block 8 is connected to the inputs of the generator 2 and receiver 3 paths, the fan formation blocks of the directivity characteristics 4, processing 5 and indication 6.

Рассмотрим работу предлагаемого устройства для одного из возможных режимов. Блок управления 1 вырабатывает периодически повторяющиеся синхроимпульсы, поступающие в многоканальный генераторный тракт 2 и разрешающие формирование в нём зондирующих сигналов, поступающих на акустическую антенну 9, которая состоит из нескольких активных поверхностей, излучающую в водную среду акустический зондирующий сигнал. Направление излучения и ширина пучка формируемого акустического сигнала определяются амплитудно-фазовыми соотношениями электрических сигналов, поступающих с выхода генераторного тракта на элементы антенны 9 [13]. Один из вариантов структурной схемы генераторного тракта 2 показан на фиг. 2. Он содержит k параллельных каналов, каждый из которых состоит из последовательно соединённых формирователя зондирующего сигнала 12-1, 12-2…12-k, усилителя мощности 13-1, 13-2…13-k, блока согласования 14-1, 14-2…14-k и элементов коммутатора 15-1, 15-2…15-k. Количество каналов k зависит от параметров излучаемого акустического сигнала, и обычно выбирают больше восьми [13]. Consider the operation of the proposed device for one of the possible modes. The control unit 1 generates periodically repeating clock pulses arriving in the multi-channel generator path 2 and allowing the formation of probing signals in it, arriving at the acoustic antenna 9, which consists of several active surfaces that emit an acoustic probe signal into the aqueous medium. The direction of radiation and the beam width of the generated acoustic signal are determined by the amplitude-phase relations of the electrical signals coming from the output of the generator path to the elements of the antenna 9 [13]. One embodiment of the structural circuit of the generator path 2 is shown in FIG. 2. It contains k parallel channels, each of which consists of a series-connected probing signal shaper 12-1, 12-2 ... 12-k, a power amplifier 13-1, 13-2 ... 13-k, matching unit 14-1, 14-2 ... 14-k and switch elements 15-1, 15-2 ... 15-k. The number of channels k depends on the parameters of the emitted acoustic signal, and usually choose more than eight [13].

Акустический сигнал распространяется в среде лоцирования (воде), отражается от дна и от объектов, находящихся в канале лоцирования. Отражённые эхоимпульсы принимаются элементами акустической антенны 9 и соответствующие им электрические сигналы поступают на вход приёмного многоканального тракта 3, где осуществляется их обработка по заданному алгоритму (усиление, частотная фильтрация, преобразование в цифровую форму, децимирование цифровых пакетов и другие операции) [3]. Коммутатор, который обычно присутствует в эхоимпульсных лоцирующих системах [3 с. 181], на структурной схеме фиг. 1 в виде отдельного блока не выделен, а его элементы являются составными частями генераторного 2 и приёмного 3 трактов. На фиг. 3 показан вариант структурной схемы приёмного тракта заявляемого эхолота. Он содержит m параллельных каналов, каждый из которых состоит из последовательно соединённых элементов коммутатора 16-1, 16-2…16-m, блока согласования импедансов 17-1, 17-2…17-m, усилителей 18-1, 18-2…18-m и частотных фильтров 19-1, 19-2…19-m, выходы которых соединены с входами многоканального аналого-цифрового преобразователя (АЦП) 20, выход которого соединён через блок цифровой фильтрации 21 и блок децимации цифровых пакетов 22 с блоком формирования веера характеристик направленности 4. Управляющие входы АЦП 20, блока цифровой фильтрации 21 и блока децимации 22 соединены с выходами блока управления 1 и блока выбора режимов 8.An acoustic signal propagates in the location medium (water), is reflected from the bottom and from objects located in the location channel. The reflected echo pulses are received by the elements of the acoustic antenna 9 and the corresponding electrical signals are fed to the input of the receiving multi-channel path 3, where they are processed according to a predetermined algorithm (amplification, frequency filtering, digitalization, decoding of digital packets and other operations) [3]. The switch, which is usually present in echo-pulse locating systems [3 p. 181], in the structural diagram of FIG. 1 in the form of a separate block is not allocated, and its elements are components of the generator 2 and 3 receiving paths. In FIG. 3 shows a variant of the structural circuit of the receiving path of the inventive sounder. It contains m parallel channels, each of which consists of series-connected elements of the switch 16-1, 16-2 ... 16-m, impedance matching unit 17-1, 17-2 ... 17-m, amplifiers 18-1, 18-2 ... 18-m and frequency filters 19-1, 19-2 ... 19-m, the outputs of which are connected to the inputs of a multi-channel analog-to-digital converter (ADC) 20, the output of which is connected through a digital filtering unit 21 and a decimation unit for digital packets 22 with a block formation of a fan of directivity characteristics 4. Control inputs of the ADC 20, the digital filtering unit 21 and the decimation unit 22 with are identical with the outputs of control unit 1 and mode selection block 8.

Электрические сигналы, соответствующие акустическим эхоимпульсам с элементов акустической антенны 9 через элементы коммутатора 16 поступают на блоки согласования импедансов 17, представляющие собой обычно повторители с высоким входным сопротивлением и низким выходным. Для компенсации ёмкостной реактивной составляющей элементов акустической антенны они могут иметь также индуктивные элементы. После усилителей 18 и частотных фильтров 19 аналоговые сигналы поступают на многоканальный АЦП 20, где преобразуются в цифровую форму. Цифровые сигналы с выхода АЦП 20 после дополнительной цифровой фильтрации в блоке 21 и децимации [14, с. 203] в блоке 22, поступают на блок формирования веера характеристик направленности 4, где выполняется формирование N направлений приёма эхосигналов, распределённых в секторе излучения. В зависимости от режимов работы, определяемых структурой управляющих сигналов 23 и 24, вырабатываемых в блоках 1 и 8, (см. фиг. 3), количество направлений приёма N, а также их параметры могут варьироваться в зависимости от задач лоцирования. Также могут изменяться алгоритмы операций выполняемых в блоках 20, 21, 22, 4.Electrical signals corresponding to acoustic echo pulses from the elements of the acoustic antenna 9 through the elements of the switch 16 are fed to impedance matching units 17, which are usually repeaters with high input impedance and low output. To compensate for the capacitive reactive component of the elements of the acoustic antenna, they can also have inductive elements. After amplifiers 18 and frequency filters 19, the analog signals are fed to a multi-channel ADC 20, where they are converted to digital form. Digital signals from the output of the ADC 20 after additional digital filtering in block 21 and decimation [14, p. 203] in block 22, they go to the fan formation unit of directivity characteristics 4, where the formation of N directions of the reception of echo signals distributed in the radiation sector is performed. Depending on the operating modes determined by the structure of the control signals 23 and 24 generated in blocks 1 and 8 (see Fig. 3), the number of receiving directions N, as well as their parameters, can vary depending on the location tasks. Algorithms of operations performed in blocks 20, 21, 22, 4 can also be changed.

Эхосигналы, соответствующие каждому из N направлений, поступают на вход блока обработки 5, где происходит их дополнительная вторичная обработка. При одном из режимов работы выделяются последовательности эхоимпульсов от отдельных рыб, выполняется подсчёт количества обнаруженных рыб, а затем эта информация передаётся на блок индикации 6, с которого осуществляется её съём оператором.The echo signals corresponding to each of the N directions are fed to the input of the processing unit 5, where they are additionally processed. In one of the operating modes, sequences of echo pulses from individual fish are distinguished, the number of fish detected is counted, and then this information is transmitted to display unit 6, from which it is taken by the operator.

При использовании средств лоцирования, за счёт движения судна, а также за счёт его качки и рысканья, происходит уменьшение объёма водной среды, из которого происходит приём эхосигналов, по сравнению с озвученным объёмом, в котором распространяется зондирующий сигнал. Это приводит к обнаружению рыбы только из части озвученного объёма и соответственно к заниженным значениям плотности распределения рыбы. На фиг. 4 схематично показано уменьшение угла приёма эхосигналов на угол А1О1А2 по сравнению с углом излучения. Этот угол в общем случае равен:When using location means, due to the movement of the vessel, as well as due to its pitching and yawing, there is a decrease in the volume of the aquatic environment from which echo signals are received, compared with the voiced volume in which the probe signal propagates. This leads to the detection of fish only from a part of the announced volume and, accordingly, to underestimated values of the distribution density of fish. In FIG. Figure 4 schematically shows a decrease in the angle of reception of echo signals by an angle A1O1A2 compared with the angle of radiation. This angle is generally equal to:

где V_с - скорость судна, R - максимальная дальность лоцирования, c - скорость звука в среде, α_изл - ширина характеристики направленности антенны 9 (ХН) при излучении, α_пр - ширина ХН при приёме.where V _s is the speed of the vessel, R is the maximum range of location, c is the speed of sound in the medium, α _rad is the width of the directivity of the antenna 9 (CH) when emitted, and α _pr is the width of the antenna when received.

Для устранения этой погрешности в устройстве предусмотрен блок определения положения судна 10, который определяет значения скорости судна, величину его крена, дифферента, а также угловую скорость рысканья. Эти величины подаются в блок 11, где постоянно рассчитывается поправочный коэффициент уменьшения зоны обзора Kузо, являющийся отношением объема водной среды, из которого могут быть приняты эхосигналы к объёму, в котором распространяется зондирующий сигнал до максимальной дистанции лоцирования Rmax. Значения коэффициента Кузо поступают на дополнительный вход блока обработки 5, в котором обнаруженное за цикл лоцирования количество рыб корректируют, разделив её значение на коэффициент Kузо, а в блоке управления 1 изменяют параметры лоцирования (период лоцирования, количество и длительность зондирующих сигналов, ширину характеристики направленности антенны θ и др.) таким образом, чтобы минимизировать ошибку в количестве обнаруженных рыб. Подробно методика расчёта коэффициента Кузо рассмотрена в патенте [7].To eliminate this error, the device provides a unit for determining the position of the vessel 10, which determines the speed of the vessel, its heel, trim, and also the angular velocity of yaw. These values are supplied to block 11, where the correction factor for reducing the Kuzo field of view is constantly calculated, which is the ratio of the volume of the aquatic environment from which echo signals can be received to the volume in which the probe signal propagates to the maximum location distance Rmax. The values of the Kuzo coefficient are fed to the additional input of processing unit 5, in which the number of fish detected during the locating cycle is adjusted by dividing its value by the Kuzo coefficient, and in the control unit 1, the location parameters are changed (location period, number and duration of probing signals, antenna directivity width θ and others) so as to minimize the error in the number of fish detected. The methodology for calculating the Kuzo coefficient is described in detail in the patent [7].

При перемещении судна часть участков среды будет лоцироваться несколько раз, и при наличии в них различных объектов (рыбы и других морепродуктов) эхосигналы от этих объектов будут приняты также несколько раз, что вызовет ошибки при конечном подсчёте количества обнаруженной рыбы. На фиг. 5 показан пример распределение для рыбопоискового эхолота зон кратности обзора пространства в плоскости, совпадающей с диаметральной плоскостью судна. Из рисунка видно, что до расстояний равных Rлоц все обнаруженные объекты будут посчитаны однократно. С увеличением расстояния часть объектов будет подсчитана один раз, а часть объектов - два раза, затем - два и три раза и так далее.When moving the vessel, part of the medium’s sections will be located several times, and if there are various objects (fish and other seafood) in them, the echo signals from these objects will also be received several times, which will cause errors in the final calculation of the number of detected fish. In FIG. Figure 5 shows an example of the distribution for a fishfinder of zones of the field of view of space in a plane coinciding with the diametrical plane of the vessel. The figure shows that up to distances equal to Rlots, all detected objects will be counted once. With increasing distance, part of the objects will be counted once, and part of the objects - twice, then - two and three times, and so on.

Для оценки действительного количества обнаруженных объектов с блока определения положения судна 10 значения скорости судна, величины его крена, дифферента и угловой скорости рысканья поступают на вход блока определения пространственного положения зон повторного лоцирования 7, где для каждого i-того обнаруженного объекта рассчитывается коэффициент кратности обзора пространства Ккоп, представляющий собой усреднённое число повторений обнаружения этого объекта. Значения коэффициента Ккоп подаются на второй дополнительный вход блока обработки 5, в котором количество обнаруженных целей H рассчитывают какTo assess the actual number of detected objects from the unit determining the position of the vessel 10, the speed of the vessel, its heel, trim and angular velocity of yaw are fed to the input of the unit for determining the spatial position of the re-location zones 7, where for each ith detected object, the coefficient of the magnitude of the space survey is calculated Kkop, which is the average number of repetitions of detection of this object. The values of the Kkop coefficient are fed to the second additional input of the processing unit 5, in which the number of detected targets H is calculated as

,

где i – индекс (номер) обнаруженного эхосигнала от объекта находящегося в канале лоцирования. Подробно методика расчёта коэффициента Ккоп рассмотрена в патенте [8].where i is the index (number) of the detected echo signal from an object located in the location channel. The methodology for calculating the Kcop coefficient is described in detail in the patent [8].

Рассмотрим подробнее структуру и операции, выполняемые блоком обработки 5. Один из вариантов его структурной схемы показан на фиг. 6. Он содержит блок согласованного приёма эхосигналов с различной структурой 25, блок пороговой обработки 26, блоки селекции одиночных целей 27 и донного сигнала 28, блок стационаризации сигналов по законам ВАРУ 29, блок формирования расщеплённых лучей 30, блок определения параметров рыбы, эхосчёта и эхоинтегрирования 31, блок отображения придонного слоя (система «Дно») 32, блок формирования 3D изображений 33 и блок хранения информации 34. Связь блока обработки 5 с остальными системами эхолота выполняется по Etehrnet каналу, через модуль связи 35.Let us consider in more detail the structure and operations performed by the processing unit 5. One of the variants of its structural diagram is shown in FIG. 6. It contains a unit for coordinated reception of echo signals with various structures 25, a threshold processing unit 26, blocks for selecting single targets 27 and a bottom signal 28, a unit for stationary signals according to the laws of VARU 29, a unit for generating split beams 30, a unit for determining fish parameters, echo counting and echo integration 31, a bottom layer display unit (Bottom system) 32, a 3D imaging unit 33, and an information storage unit 34. The processing unit 5 is connected to the rest of the echo sounder via an Etehrnet channel, through a communication module 35.

Цифровые сигналы поступают на вход блока согласованного приёма эхосигналов 25, где выполняется их оптимальная обработка. В эхолоте могут использоваться зондирующие сигналы различной длительности и разной структуры – тональные радиоимпульсы с прямоугольной огибающей, линейно частотно модулированные (ЛЧМ) радиоимпульсы. Кроме сигналов на приёмный тракт воздействуют различные помехи. В соответствии с этим в блоке 25 выбирают различные алгоритмы совместной обработки эхосигналов и помех. Блок пороговой обработки 26 выполняет ограничение по минимуму принятых эхосигналов с порогом ограничения, зависящим от уровня помех. При необходимости просмотра структуры всех сигналов, снимаемых с выхода приёмного тракта, этот порог может быть равен нулю. В блоках 27 и 28 выполняется селекция донного эхосигнала и эхосигналов от одиночных объектов, для которых затем в блоке 29 выполняется стационаризация по законам ВАРУ. Причём для донного и для эхосигналов от одиночных объектов могут использоваться разные законы ВАРУ изменения уровней сигналов, например, 20logR+2βR и 40logR+2βR, где R - расстояние до объекта лоцирования, β - коэффициент поглощения акустического сигнала в воде.Digital signals are fed to the input of the block of coordinated reception of echo signals 25, where they are optimally processed. In the echo sounder, sounding signals of various durations and different structures can be used - tonal radio pulses with a rectangular envelope, linear frequency-modulated (LFM) radio pulses. In addition to the signals, various disturbances affect the receiving path. In accordance with this, in block 25, various algorithms for joint processing of echo signals and interference are selected. The threshold processing unit 26 performs a limitation on the minimum of received echo signals with a limiting threshold depending on the level of interference. If it is necessary to view the structure of all signals taken from the output of the receiving path, this threshold may be zero. In blocks 27 and 28, the selection of the bottom echo and echo signals from single objects is performed, for which then in block 29 hospitalization is performed according to the laws of the VARU. Moreover, for the bottom and for echo signals from single objects, different laws of the VARU of changing signal levels can be used, for example, 20logR + 2βR and 40logR + 2βR, where R is the distance to the location object, β is the absorption coefficient of the acoustic signal in water.

Для определения параметров обнаруженных рыб в блоке 30 выполняется формирование расщеплённых лучей для каждого направления приёма эхосигналов. В блоке 31 выполняется определение параметров рыб, эхосчёт и эхоинтегрирование количества обнаруженной рыбы за определённый временной интервал или на заданной дистанции хода судна. При этом учитываются значения коэффициентов Кузо и Ккоп, рассчитанных в блоках 7 и 11. To determine the parameters of the detected fish in block 30, the formation of split beams is performed for each direction of echo reception. In block 31, the determination of fish parameters, echo counting and echo integration of the number of detected fish for a certain time interval or at a given distance of the ship are performed. In this case, the values of the Kuzo and Kkop coefficients calculated in blocks 7 and 11 are taken into account.

Результаты лоцирования передаются в блок индикации 6, где они могут быть представлены в различных видах. The location results are transmitted to display unit 6, where they can be presented in various forms.

На фиг. 7 показан вариант записи результатов лоцирования в режиме 2D при работе заявляемого устройства в режиме однолучевого эхолота. В левой части эхограмм показано текущее значение глубины для последнего цикла лоцирования, распределение обнаруженных объектов в сечении пучка акустического сигнала, гистограмма силы цели обнаруженных объектов. В верхней части могут быть расположены «кнопки» для выбора режимов работы и вида представляемой информации. В нижней части расположена цветовая шкала и её соответствие значениям силы цели обнаруженных объектов. В центре расположены основные результаты лоцирования, справа от них – осциллограмма высокочастотных сигналов для текущего цикла лоцирования, а также могут располагаться дополнительные элементы для выбора и настройки режимов работы эхолота.In FIG. 7 shows a variant of recording the location results in 2D mode when the inventive device operates in a single-beam sonar mode. The current depth value for the last location cycle, the distribution of detected objects in the cross section of the acoustic signal beam, and the histogram of the target strength of the detected objects are shown on the left side of the echograms. In the upper part can be located "buttons" for selecting operating modes and the type of information presented. At the bottom there is a color scale and its correspondence to the target strength values of the detected objects. In the center are the main results of the location, to the right of them is an oscillogram of high-frequency signals for the current location cycle, and additional elements can also be located for selecting and setting the operating modes of the echo sounder.

На фиг. 8 показаны записи результатов при проведении лоцирования в секторе, равном 90°. В нижней части эхограмм расположены отметки от донных сигналов, а выше - отметки от косяков и от отдельной рыбы. Цвет эхограммы определяет уровень отражённых эхосигналов.In FIG. Figure 8 shows the record of the results when conducting location in a sector equal to 90 °. In the lower part of the echograms are marks from the bottom signals, and above - marks from the schools and from individual fish. The color of the echogram determines the level of reflected echoes.

Первичные результаты лоцирования при необходимости могут сохраняться в блоке хранения информации 34 (фиг. 6). Затем их можно будет просматривать и выполнять их дальнейшую обработку, при которой можно строить, например, 3D изображения результатов лоцирования.The primary results of the location, if necessary, can be stored in the information storage unit 34 (Fig. 6). Then they can be viewed and further processed, in which it is possible to build, for example, 3D images of the location results.

На фиг. 9 показаны 3D изображения, полученные при проведении секторного лоцирования поперёк русла реки в районе расположения опор моста, а также при лоцировании рыбы.In FIG. Figure 9 shows 3D images obtained during sectorial location across the river channel in the vicinity of the bridge supports, as well as during fish location.

Кроме режимов, позволяющих отображать результаты лоцирования, в заявляемом эхолоте имеются также режимы, позволяющие выполнять просмотр основных сигналов при их прохождении в блоках эхолота. На фиг. 10 показаны примеры осциллограмм просматриваемых сигналов, полученных при проведении калибровки эхолота по эталонной сфере. Показаны: осциллограмма эхосигнала принимаемого по одному лучу, его фаза, разности фаз между сигналами, снимаемыми с отдельных участков расщеплённого луча для данного направления приёма, порог TS (порог ограничения, устанавливаемый оператором при поиске одиночных целей), изменение коэффициента передачи эхосигналов при их стационаризации в блоке 29 ВАРУ.In addition to the modes that allow you to display the results of the location, in the inventive echo sounder, there are also modes that allow you to view the main signals when they pass in the units of the echo sounder. In FIG. 10 shows examples of the waveforms of the viewed signals obtained during the calibration of the echo sounder in the reference sphere. Shown: the waveform of the echo received on one beam, its phase, phase difference between the signals taken from separate sections of the split beam for a given direction of reception, the threshold TS (threshold limit set by the operator when searching for single targets), the change in the transmission coefficient of the echo signals when they are stationary in block 29 Var.

Для подтверждения технических характеристик предлагаемого эхолота был изготовлен его опытный экземпляр, и проведены испытания на внутренних водоёмах, на Азовском и Каспийском морях. На фиг. 11 представлены совмещенные результаты расчета величины NASC (Nautical area scattering coefficient) - интегральная величина биомассы рыб на одну морскую милю вдоль траектории движения научно-исследовательского судна «Исследователь Каспия», полученные в результате обработки гидроакустических данных заявляемого научного многолучевого эхолота и научного эхолота Simrad EK60. Видно качественное и количественное совпадение полученных результатов. Разбросы данных в величине NASC, не превышающие 10% и могут быть объяснены различными рабочими частотами этих приборов 200 кГц и 120 кГц.To confirm the technical characteristics of the proposed echo sounder, a prototype was made, and tests were conducted on inland waters, on the Sea of Azov and the Caspian Sea. In FIG. Figure 11 shows the combined results of the calculation of the NASC (Nautical area scattering coefficient) value - the integral value of fish biomass per nautical mile along the trajectory of the Caspian Explorer research vessel, obtained as a result of processing sonar data of the invented scientific multi-beam echo sounder and scientific sounder Simrad EK60. You can see the qualitative and quantitative agreement of the results. Data scatter in NASC value not exceeding 10% and can be explained by different operating frequencies of these devices 200 kHz and 120 kHz.

На фиг. 12 показана эхограмма лоцирования одного из внутренних водоёмов, выполненных одновременно заявляемым эхолотом и эхолотом Simrad EY500. Отмечены одиночные рыбы, зарегистрированные только заявляемым эхолотом, что объясняется его более широкой полосой обзора. In FIG. 12 shows an echogram of the location of one of the inland water bodies made simultaneously by the claimed echo sounder and echo sounder Simrad EY500. Single fish recorded only by the claimed echo sounder are noted, which is explained by its wider viewing range.

Рассмотрим основные режимы работы заявляемого эхолота и варианты представляемой информации о результатах лоцирования. Эхолот может выполнять:Consider the main modes of operation of the inventive sounder and options for the information provided on the results of the location. The fish finder can perform:

- Многолучевое секторное лоцирование.- Multipath sector location.

- Количество акустических лучей в пределах сектора обзора и степень их взаимного перекрытия исключают возможность пропуска целей при движении судна.- The number of acoustic rays within the field of view and the degree of their mutual overlap exclude the possibility of missing targets when the vessel is moving.

- Лоцирование в одном секторе с направлением и шириной сектора устанавливаемым оператором.- Location in one sector with the direction and width of the sector set by the operator.

- Лоцирование в режиме ГБО.- Locating in HBO mode.

- Отображение результатов в виде 2D изображения последовательности циклов лоцирования.- Display of the results in the form of a 2D image of the sequence of cycles of location.

- Предусмотрена возможность формирования на индикаторе до пяти эхограмм с выбираемых оператором направлений в пределах сектора обзора.- It is possible to form up to five echograms on the indicator with directions selected by the operator within the field of view.

- В эхолоте обеспечивается автоматическое слежение за донной поверхностью с индикацией текущего расстояния до дна.- The echo sounder provides automatic tracking of the bottom surface with an indication of the current distance to the bottom.

- Построение по сохранённым результатам секторного лоцирования 3D изображений.- Building on the saved results of sector location of 3D images.

- Построение результатов лоцирования для объектов, расположенных в слое водной акватории. Толщина и глубина залегания слоя задаются оператором.- Construction of location results for objects located in a layer of water. The thickness and depth of the layer are set by the operator.

- Эхолот выполняет оценку биомассы промысловых объектов, определяет размерный ряд для одиночных рыб и для разреженных скоплений.- The echo sounder evaluates the biomass of fishing objects, determines the size range for single fish and for sparse clusters.

- В эхолоте предусмотрен режим калибровки его отдельных лучей с помощью эталонного отражателя, в качестве которого может служить, например, карбид-вольфрамовая сфера диаметром 38,1 мм.- The sounder provides a calibration mode for its individual beams using a reference reflector, which, for example, can be a tungsten carbide sphere with a diameter of 38.1 mm.

- В эхолоте имеется режим просмотра основных сигналов при их прохождении в блоках эхолота.- The echo sounder has a mode for viewing the main signals during their passage in the echo sounder blocks.

- В эхолоте обеспечивается обмен необходимыми NMEA сообщениями (NMEA 0183 «National Marine Electronics Association» - стандарт, определяющий текстовый протокол связи морского оборудования между собой.).- In the echo sounder, the necessary NMEA messages are exchanged (NMEA 0183 "National Marine Electronics Association" - a standard that defines a text protocol for the communication of marine equipment with each other.).

Источники информацииInformation sources

1. http://www.simrad.com/ek151.http: //www.simrad.com/ek15

2. http://www.simrad.com/ey602.http: //www.simrad.com/ey60

3. Кобяков Ю.С., Кудрявцев Н.Н., Тимошенко В.И. Конструирование гидроакустической рыбопоисковой аппаратуры. - Л. Судостроение, 1986. - 272 с.3. Kobyakov Yu.S., Kudryavtsev NN, Timoshenko V.I. Design of sonar fishing equipment. - L. Shipbuilding, 1986.- 272 p.

4. Юданов К.И. Гидроакустическая разведка рыбы. - СПб.: Судостроение, 1992. - 192 с.4. Yudanov K.I. Hydroacoustic exploration of fish. - St. Petersburg: Shipbuilding, 1992. - 192 p.

5. Olsen K. Fish behavior and acoustic sampling. // Intern. symp. on fish. acoust., 1987, Seattle, USA, 28 p.5. Olsen K. Fish behavior and acoustic sampling. // Intern. symp. on fish. acoust., 1987, Seattle, USA, 28 p.

6. Николаев А.В., Кузнецов М.Ю., Сыроваткин Е.В. Гидроакустические исследования тихоокеанских лососей в северной части Тихого океана. Владивосток. 2007. Изв. ТИНРО, т. 150, с. 27-47.6. Nikolaev A.V., Kuznetsov M.Yu., Syrovatkin E.V. Hydroacoustic studies of Pacific salmon in the North Pacific. Vladivostok. 2007. Izv. TINRO, t. 150, p. 27-47.

7. Патент RU 2421755 «Способ и устройство для поиска и подсчёта рыбы». МПК G01S 15/96. Заявка 2010108610/28 от 09.03.2010. Опубликовано 20.06.2011.7. Patent RU 2421755 "Method and device for searching and counting fish." IPC G01S 15/96. Application 2010108610/28 of 03/09/2010. Published 06/20/2011.

8. Патент RU 2558003 «Устройство для поиска и подсчёта рыбы». МПК G01S 15/96, A01K 79/00. Заявка 2014114807/28 от 14.04.2014. Опубликовано 27.07.2015.8. Patent RU 2558003 “Device for searching and counting fish”. IPC G01S 15/96, A01K 79/00. Application 2014114807/28 from 04/14/2014. Published on July 27th, 2015.

9. Патент RU 2275654 «Устройство для поиска и обнаружения рыбы». МПК G01S 15/96. Заявка 200413060/09 от 21.10.2004. Опубликовано 27.04.2006.9. Patent RU 2275654 "Device for searching and detecting fish." IPC G01S 15/96. Application 200413060/09 from 10.21.2004. Published on April 27, 2006.

10. Патент ЕР 2518528 «Method and apparatus for measuring target length, and computer readable media storing target length measurement program». МПК G01S 15/96, G01S 7/539. Заявка 12162672.5(22) от 30.03.2012 с приоритетом JP 2011097756 от 26.04.2011. Опубликовано 31.10.2012.10. Patent EP 2518528 "Method and apparatus for measuring target length, and computer readable media storing target length measurement program". IPC G01S 15/96, G01S 7/539. Application 12162672.5 (22) dated March 30, 2012 with priority JP 2011097756 dated April 26, 2011. Published on October 31st, 2012.

11. Патент GB 2425595 «Acoustic echo sounder for locating and quantifying a target». МПК G01S 15/96, G01S 7/539. Заявка 0605579.2 от 20.03.2006, с приоритетом JP 2005095000 от 29.03.2005. Опубликовано 01.11.2006.11. GB 2425595 patent "Acoustic echo sounder for locating and quantifying a target". IPC G01S 15/96, G01S 7/539. Application 0605579.2 dated 03/20/2006, with priority JP 2005095000 dated 03/29/2005. Published on November 1, 2006.

12. Патент US 20170097416 «Detection apparatus, fish finder, and radar». МПК G01S 15/96, G01S 7/62, G01S 15/89. Заявка 15/160,666 от 20.05.2016. Опубликовано 06.04.2017.12. Patent US 20170097416 "Detection apparatus, fish finder, and radar". IPC G01S 15/96, G01S 7/62, G01S 15/89. Application 15 / 160,666 from 05/20/2016. Published on April 6th, 2017.

13. Смарышев М.Д., Добровольский Ю.Ю. Гидроакустические антенны. - Л. Судостроение, 1984. - 300 с.13. Smaryshev M.D., Dobrovolsky Yu.Yu. Hydroacoustic antennas. - L. Shipbuilding, 1984. - 300 p.

14. Гольденберг Л.М., Матюшкин Б.Д., Поляк М.Н. Цифровая обработка сигналов. Справочник. - М. Радио и связь, 1985. - 312 с.14. Goldenberg L.M., Matyushkin B.D., Polyak M.N. Digital signal processing. Directory. - M. Radio and Communications, 1985 .-- 312 p.

Claims

1. A multi-beam scientific echo sounder for accounting for aquatic biological resources, comprising a control unit connected to the control inputs of the generator path, a receiving path, a fan forming unit for directivity characteristics, a processing unit, an indication unit, and a unit for determining the spatial position of re-location zones, an acoustic antenna connected to the output the generator path and the input of the receiving path, the output of which is connected to the fan formation unit of the directivity com processing and display unit; the output of the unit for determining the position of the vessel is connected to the unit for calculating the coefficient of reduction of the Kuzo field of view, the output of which is connected to the additional input of the processing unit and to the input of the control unit; the second output of the unit for determining the position of the vessel is connected to the input of the unit for determining the spatial position of the re-location zones, the output of which is connected to the second additional input of the processing unit, characterized in that it additionally includes a mode selection unit, the input of which is connected to the control unit, and the output - the inputs of the modes of the generator and receiving paths, fan formation units, directivity, processing, and indication characteristics.

2. An echo sounder according to claim 1, wherein the generator and receiver paths are multi-channel.

3. The echo sounder according to claim 1, wherein the acoustic antenna is multi-element.