RU1840754C - Measuring method of ship's movement speed relative to ground - Google Patents
Measuring method of ship's movement speed relative to groundInfo
- Publication number
- RU1840754C RU1840754C SU1501990/09A SU1501990A RU1840754C RU 1840754 C RU1840754 C RU 1840754C SU 1501990/09 A SU1501990/09 A SU 1501990/09A SU 1501990 A SU1501990 A SU 1501990A RU 1840754 C RU1840754 C RU 1840754C
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- speed
- ship
- lag
- ground
- coefficient
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Measurement Of Velocity Or Position Using Acoustic Or Ultrasonic Waves (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области гидроакустики и может быть использовано при проектировании гидроакустических лагов, предназначенных для измерения скорости корабля относительно грунта. Основным параметром гидроакустических лагов является точность измерения скорости. Проведенные теоретические и экспериментальные исследования показали, что результирующая погрешность измерения скорости определяется как флуктуационными, так и систематическими погрешностями. Было показано, что вклад систематической компоненты в результирующую погрешность составляет 40-50%. Более поздние исследования, проведенные при плавании подводной лодки в реальных условиях, показали, что удельный вес систематической компоненты в общей ошибке может доходить до 70%. Таким образом, исключение систематической ошибки из измеренных значений скорости приобретает первостепенное значение, от решения этого вопроса во многом зависит возможность повышения точности работы гидроакустических лагов.The invention relates to the field of sonar and can be used in the design of sonar lags designed to measure the speed of the ship relative to the ground. The main parameter of sonar lags is the accuracy of speed measurement. Theoretical and experimental studies have shown that the resulting error in the measurement of velocity is determined by both fluctuation and systematic errors. It was shown that the contribution of the systematic component to the resulting error is 40-50%. Later studies conducted when sailing a submarine in real conditions showed that the proportion of the systematic component in the total error can reach 70%. Thus, the exclusion of a systematic error from the measured velocity values is of paramount importance, the possibility of improving the accuracy of the sonar lags depends on the solution of this issue.
Известно, что систематическую составляющую ошибки измерений можно снизить путем проведения калибровки аппаратуры и ввода в нее соответствующих поправок. Такая калибровка для гидроакустических лагов проводится на специальной мерной миле. По результатам калибровки определяется коэффициент лагаIt is known that the systematic component of the measurement error can be reduced by calibrating the equipment and introducing appropriate corrections into it. Such calibration for sonar logs is carried out on a special measured mile. Calibration results determine lag coefficient
где К1 - коэффициент лага,where K 1 - lag coefficient,
Vэт - скорость ПЛ на мерной миле, измеренная при помощи средств эталонирования;V et - the speed of the submarine on a measured mile, measured by means of standardization;
Vпр - значение скорости, измеренной лагом.V CR - the value of the speed measured by the lag.
Полученное по результатам калибровки одно значение коэффициента лага может быть введено вручную в аппаратуру лага. При этом введенное значение коэффициента сохраняется до момента проведения следующей калибровки.The one lag coefficient value obtained from the calibration results can be manually entered into the lag equipment. In this case, the entered coefficient value is stored until the next calibration.
По существующей методике калибровка лага проводится только при одном значении скорости. В качестве такой скорости выбирается, например, скорость подводной лодки V=15 узлов, как наиболее вероятная на переходах. Такая методика калибровки предполагает, что коэффициент лага в освоенном диапазоне скоростей не зависит от скорости.According to the existing method, lag calibration is carried out only at one speed value. As such a speed is selected, for example, the speed of the submarine V = 15 knots, as the most likely at the transitions. This calibration technique assumes that the lag coefficient in the mastered speed range is independent of speed.
Однако анализ экспериментальных данных, имеющихся по лагу, показывает, что коэффициент лага даже в диапазоне скоростей 5-15 узлов не является постоянным. Так, например, при калибровке опытного образца лага была получена зависимость коэффициента К1 от скорости, показанная на фиг.1. Калибровка проводилась на трех фиксированных скоростях 5; 10; 15 узлов, причем значения коэффициента лага на каждой из скоростей являются достоверными, так как получены путем статистической обработки большой серии измерений. Аналогичная зависимость коэффициента К1 от скорости была получена и ранее при ходовых испытаниях экспериментального образца лага. Полученная при этом зависимость коэффициента К1 от скорости приведена на фиг.2. Сравнивая зависимости, приведенные на фиг.1 и 2, интересно отметить почти одинаковые наклоны кривых к оси абсцисс. Некоторое же отличие в абсолютных значениях коэффициентов объясняется различными конструкциями обтекателей и различными схемами обработки сигналов в опытном и экспериментальном образцах лага.However, an analysis of the experimental data available for the lag shows that the lag coefficient, even in the speed range of 5-15 knots, is not constant. So, for example, when calibrating the prototype lag, the dependence of the coefficient K 1 on speed was obtained, shown in Fig. 1. Calibration was carried out at three fixed speeds of 5; 10; 15 nodes, and the values of the lag coefficient at each of the speeds are reliable, since they are obtained by statistical processing of a large series of measurements. A similar dependence of the coefficient K 1 on speed was obtained earlier during sea trials of an experimental log sample. The resulting dependence of the coefficient K 1 on speed is shown in Fig.2. Comparing the dependencies shown in figures 1 and 2, it is interesting to note almost the same slopes of the curves to the abscissa. A certain difference in the absolute values of the coefficients is explained by different designs of fairings and various signal processing schemes in the experimental and experimental samples of the lag.
Таким образом, сам факт наличия зависимости коэффициента лага от скорости можно считать экспериментально подтвержденным. Как уже отмечалось выше, по существующей методике в аппаратуре лага учитывается коэффициент, полученный для скорости V=15 узлов. С точки зрения аппаратуры лага это означает, что цифровой счетчик, измеряющий допплеровскую частоту, работает с постоянным измерительным временем, соответствующим коэффициенту лага для скорости V=15 узлов. При этом принципиально вводится погрешность при работе лага на других скоростях. Как указано было ранее, эта погрешность составляет δ1=0,85% для V=5 узлов и δ2=0,44% для V=10 узлов. Погрешности δ1 и δ2 соизмеримы по своей величине с предельными погрешностями лага. Особенно нежелательно иметь такую погрешность на скорости V=5 узлов, которая является наиболее вероятной скоростью подводной лодки при нахождении ее на боевой позиции.Thus, the very fact of the presence of the dependence of the lag coefficient on speed can be considered experimentally confirmed. As already noted above, according to the existing method, the coefficient obtained for the speed V = 15 knots is taken into account in the lag equipment. From the point of view of the lag equipment, this means that the digital counter measuring the Doppler frequency operates with a constant measuring time corresponding to the lag coefficient for the speed V = 15 knots. In this case, an error is introduced fundamentally when the lag operates at other speeds. As indicated earlier, this error is δ 1 = 0.85% for V = 5 nodes and δ 2 = 0.44% for V = 10 nodes. Errors δ 1 and δ 2 are commensurate in magnitude with the limiting errors of the lag. It is especially undesirable to have such an error at a speed of V = 5 knots, which is the most probable speed of the submarine when it is in a combat position.
Целью предлагаемого изобретения является исключение из результирующей ошибки измерения скорости, той систематической составляющей, которая обусловлена непостоянством коэффициента лага в широком диапазоне скоростей.The aim of the invention is the exclusion from the resulting error of speed measurement, that systematic component, which is due to the inconsistency of the lag coefficient in a wide range of speeds.
Повышение точности измерения скорости лагом достигается тем, что время осреднения (измерения) данных о скорости в цифровом счетчике лага изменяется в функции скорости движения корабля.Improving the accuracy of measuring speed with a lag is achieved by the fact that the time of averaging (measuring) speed data in a digital lag counter changes as a function of the speed of the ship.
Описание предлагаемого изобретенияDescription of the invention
Характер функциональной зависимости, связывающей изменение коэффициента К1 с изменением скорости, в общем случае может быть различным (измерение коэффициента К1 производят в процессе калибровки лага). Так, например, для лага (как показано на фиг.1) эта зависимость является практически линейной.The nature of the functional dependence connecting the change in the coefficient K 1 with the change in speed, in the general case, can be different (the measurement of the coefficient K 1 is carried out during the calibration of the lag). So, for example, for the lag (as shown in figure 1) this dependence is almost linear.
В общем же случае введение этой функциональной зависимости в аппаратуру лага должно производиться с помощью специального функционального преобразователя, на вход которого поступает информация о скорости корабля и с выхода которого выдается сигнал, управляющий изменением временем измерения в счетном тракте.In the general case, the introduction of this functional dependence in the lag equipment should be carried out using a special functional converter, the input of which receives information about the speed of the ship and the output of which gives a signal that controls the change in the measurement time in the counting path.
При постоянной емкости счетчика канала времени изменение времени счета может быть достигнуто или изменением частоты времязадающего гетеродина, или добавлением на вход канала времени в зависимости от скорости некоторого количества импульсов.With a constant capacity of the time channel counter, a change in the counting time can be achieved either by changing the frequency of the time-generating local oscillator or by adding time to the channel input depending on the speed of a certain number of pulses.
Пример схемного решенияCircuit Example
В лаге времязадающий гетеродин в канале времени счетчика выполнен по схеме RC - генератора с мостом Вина. Для реализации предлагаемого способа достаточно связать ось сдвоенного потенциометра, входящего в схему моста Вина, с осью следящей системы, отрабатывающей скорость от относительного лага.In the lag, the timing oscillator in the counter time channel is made according to the RC-generator circuit with the Wien bridge. To implement the proposed method, it is enough to connect the axis of the double potentiometer included in the Wien bridge circuit with the axis of the tracking system, working out the speed from the relative lag.
При изменении скорости хода корабля будет автоматически изменяться частота времязадающего гетеродина, а следовательно, и время измерения в счетчике. При соответствующим образом сфазированной системе изменение времени измерения полностью скомпенсирует ошибки, вызванные непостоянством коэффициента лага.With a change in the speed of the ship, the frequency of the time-generating local oscillator will automatically change, and therefore the measurement time in the counter. With an appropriately phased system, a change in the measurement time completely compensates for errors caused by the inconsistency of the lag coefficient.
Необходимый коэффициент пропорциональности между изменением скорости и изменением величины сопротивления потенциометра может быть обеспечен коэффициентом редукции. То обстоятельство, что вводимая в этом случае поправка будет пропорциональна не абсолютной, а относительной скорости, при реальных скоростях течения не является существенным, так как сами поправки имеют порядок десятых долей процента и поэтому ввод их с точностью даже 10% практически не приведет к ухудшению точности предлагаемого способа.The necessary coefficient of proportionality between the change in speed and the change in the resistance value of the potentiometer can be provided by a reduction coefficient. The fact that the correction introduced in this case will be proportional not to the absolute but to the relative velocity is not significant at real flow velocities, since the corrections themselves are of the order of tenths of a percent and therefore entering them with an accuracy of even 10% will practically not lead to a deterioration in accuracy the proposed method.
При необходимости повысить точность ввода поправки можно в качестве датчика скорости использовать информацию о продольной составляющей абсолютной скорости корабля, несущей в себе информацию о продольной составляющей течения. Возможное схемное решение поясняется на фиг.2. Допплеровская частота, пропорциональная продольной составляющей скорости, преобразуется в счетчике 1 в код Vx. Код продольной составляющей скорости превращается в преобразователе 2 сначала в уровень постоянного напряжения, затем в преобразователе 3 - в частоту следования импульсов, которые через схему совпадения 4 поступают на вход канала времени счетчика 7. На второй вход схемы совпадения 4 поступает импульс с фантастрона 5, длительность которого τ≡S определяет необходимые масштабные соотношения. При этом на схему суммирования 6 поступает количество импульсов N≡Vx·S. Изменение частоты следования импульсов на входе канала времени импульсов также приводит к вариациям времени измерения Тvar и, следовательно, к компенсации ошибок, вызванных скоростной зависимостью коэффициента лага. Например, при увеличении коэффициента лага К1 на 1% увеличивается на 1% частота на входе канала времени, время измерения при этом уменьшается на 1% и таким образом осредненные значения составляющих скоростей Vx и Vy не содержат погрешности за счет увеличения коэффициента лага.If it is necessary to increase the accuracy of the correction input, one can use information about the longitudinal component of the absolute speed of the ship, which carries information about the longitudinal component of the current, as a speed sensor. A possible circuit solution is illustrated in figure 2. The Doppler frequency, proportional to the longitudinal component of the velocity, is converted in
Положительный эффектPositive effect
Из анализа имеющихся экспериментальных данных можно сделать вывод, что реализация предлагаемого способа позволит:From an analysis of the available experimental data, we can conclude that the implementation of the proposed method will allow:
1) Повысить точность работы существующих гидроакустических лагов в диапазоне скоростей 5-10 узлов ориентировочно в 2-3 раза.1) To increase the accuracy of the existing sonar lags in the speed range of 5-10 knots approximately 2-3 times.
2) Снизить требования к жесткости обтекателей акустических антенн лагов при работе их в широком диапазоне скоростей подводной лодки.2) Reduce the requirements for the rigidity of the fairings of acoustic lag antennas when operating in a wide range of submarine speeds.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU1501990/09A RU1840754C (en) | 1969-01-16 | 1969-01-16 | Measuring method of ship's movement speed relative to ground |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU1501990/09A RU1840754C (en) | 1969-01-16 | 1969-01-16 | Measuring method of ship's movement speed relative to ground |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU1840754C true RU1840754C (en) | 2009-04-20 |
Family
ID=41018383
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
SU1501990/09A RU1840754C (en) | 1969-01-16 | 1969-01-16 | Measuring method of ship's movement speed relative to ground |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU1840754C (en) |
-
1969
- 1969-01-16 RU SU1501990/09A patent/RU1840754C/en active
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US5559518A (en) | Low target velocity interferometric AMTI radar | |
US4244036A (en) | Electronic stabilization for displaced phase center systems | |
US5077700A (en) | Doppler velocity profiler | |
US3941984A (en) | Satellite radio ranging velocity navigation | |
KR960704260A (en) | ASSURED-INTEGRITY MONITORED EXTRAPOLATION NAVIGATION APPARATUS | |
US3893076A (en) | Speed measurement system | |
US3706989A (en) | Digital motion compensation system for radar platforms | |
US5559516A (en) | Dual cancellation interferometric AMTI radar | |
US5559517A (en) | Maximized/minimized phase calculator for an interferometric amti radar | |
AU2005250540B2 (en) | Testing method, and method for passively obtaining target parameters | |
US4163975A (en) | Method of measuring the altitude of a target maneuvering at a very low elevation, and a tracking radar using same | |
RU1840754C (en) | Measuring method of ship's movement speed relative to ground | |
US3378847A (en) | Combination sky wave and direct wave communications | |
SE504018C2 (en) | Method and Device for Compensating Doodle Speed in a Coherent Doppler Variable Blind Speed Radar | |
CN114355360B (en) | Echo frequency estimation method of Doppler log | |
RU27863U1 (en) | DEVICE FOR MEASURING SPEED OF A CARRIER IN A WATER MEDIA REGARDING THE BOTTOM | |
Maul et al. | Mean Sounding Veolocity—A Brief Review | |
JPS6329279A (en) | Measuring instrument for bow azimuth | |
SU1092520A1 (en) | Digital smoothing device | |
Jorgensen et al. | Doppler sonar applied to precision underwater navigation | |
JPS61223573A (en) | Target altitude measurement | |
SU970251A1 (en) | Signal parameter adaptive meter | |
SU1076845A1 (en) | Magnetometer having digital data registering capability | |
SU1160340A1 (en) | Pulse radio altimeter | |
RU1817037C (en) | Phase meter |