RU2062478C1

RU2062478C1 - Method and device for determination of ship's speed over the bottom

Info

Publication number: RU2062478C1
Application number: RU93053106A
Authority: RU
Inventors: Сергей Николаевич Павликов
Original assignee: Сергей Николаевич Павликов
Priority date: 1993-11-23
Filing date: 1993-11-23
Publication date: 1996-06-20

Abstract

FIELD: hydroacoustic navigational aids. SUBSTANCE: adjustable time delay of signal of first receiver is found by minimum of comparison of additional function at unit magnitude. EFFECT: enhanced efficiency. 2 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к области гидроакустики, в частности к гидроакустическим навигационным приборам. The invention relates to the field of sonar, in particular to sonar navigation devices.

Известно техническое решение для определения скорости судна (1, стр. 17, 24). Known technical solution for determining the speed of the vessel (1, p. 17, 24).

Недостатком его является недостаточная точность. Its disadvantage is the lack of accuracy.

Наиболее близким техническим решением являются (1, стр. 24 26) способ и устройство для корреляционного определения абсолютной скорости. The closest technical solution is (1, p. 24 26) a method and apparatus for the correlation determination of the absolute speed.

Недостатком данного технического решения является также недостаточная точность. The disadvantage of this technical solution is also the lack of accuracy.

Целью изобретения является повышение точности измерения скорости движения судна относительно дна. The aim of the invention is to improve the accuracy of measuring the speed of the vessel relative to the bottom.

Поставленная цель достигается путем замены операции поиска значения регулируемой временной задержки по максимуму коэффициента взаимной корреляционной функции (КВКФ) от задержанного сигнала первого приемника и сигнала второго приемника на операцию поиска данной задержки по минимуму сравнения с единичным значением дополнительно определенной функции, обратно пропорциональной вычисленному значению КВКФ. The goal is achieved by replacing the search operation of the adjustable time delay by the maximum coefficient of the mutual correlation function (CVKF) from the delayed signal of the first receiver and the signal of the second receiver to the search operation of this delay by minimizing the comparison with a single value of an additionally defined function inversely proportional to the calculated value of the CVKF.

Значение скорости судна вычисляется по формуле:

(1)
где d расстояние между приемниками,
t временная задержка прихода сигнала к первому приемнику относительно второго.The vessel speed value is calculated by the formula:

(one)
where d is the distance between the receivers,
t the time delay of the arrival of the signal to the first receiver relative to the second.

Известно, что крутизна КВКФ в районе максимума недостаточно высока, чтобы обеспечить высокую точность определения t, а значит и скорости движения судна V. It is known that the steepness of the CVCF in the region of the maximum is not high enough to ensure high accuracy in determining t, and hence the speed of the vessel V.

Известно, что произведение сигналов l₁ и l₂ двух приемников, сдвинутых друг относительно друга, описывается выражением

Последующая низкочастотная фильтрация выделяет из (2) процесс вида
R(τ) = cosωτ, (3)
который и используется для определения скорости в наиболее близком техническом решении.It is known that the product of signals l ₁ and l _{2 of} two receivers shifted relative to each other is described by the expression

Subsequent low-pass filtering isolates from (2) a process of the form
R (τ) = cosωτ, (3)
which is used to determine the speed in the closest technical solution.

В отличии от известного технического решения определяется значение
1R(τ) = 1/cosωτ (4)
и сравнивается с единичным значением. Получается процесс, описываемый выражением
B(τ) = 1/cosωτ-1 (5)
Крутизна процесса в известном техническом решении (3)

Крутизна процесса заявленного технического решения (5) будет

Оценим повышение крутизны заявленного технического решения по сравнению с известным техническим решением

Анализ выражения (8) показывает, что достигнуто устойчивое повышение точности определения t по выражению (5), а значит и точности определения скорости по выражению (1).In contrast to the known technical solution, the value is determined
1R (τ) = 1 / cosωτ (4)
and compared with a unit value. It turns out the process described by the expression
B (τ) = 1 / cosωτ-1 (5)
The steepness of the process in a known technical solution (3)

The steepness of the process of the claimed technical solution (5) will be

We evaluate the increase in the steepness of the claimed technical solution in comparison with the known technical solution

The analysis of expression (8) shows that a steady increase in the accuracy of determining t from expression (5) has been achieved, and hence the accuracy in determining the speed from expression (1).

На чертеже изображено устройство для осуществления способа, где обозначено: 1 генератор (сигнала), 2 излучатель, 3 первый (по движению судна) приемник, 4 блок регулируемой временной задержки, 5 умножитель, 6 - интегратор, 7 второй приемник, 8 индикатор, 9 дополнительно внесенный блок деления, 10 дополнительно внесенный сумматор. The drawing shows a device for implementing the method, where it is indicated: 1 generator (signal), 2 emitter, 3 first (according to the movement of the vessel) receiver, 4 adjustable time delay unit, 5 multiplier, 6 - integrator, 7 second receiver, 8 indicator, 9 additionally added division block; 10 additionally added adder.

Устройство определения скорости движения судна относительно дна, состоит из генератора 1, соединенного с излучателем 2, первого 3 приемника,соединенного через последовательно включенные блок 4 регулируемой временной задержки и умножитель 5 с интегратором 6, при этом второй вход умножителя 5 соединен со вторым приемником 7, при этом в состав устройства входит индикатор 8, кроме того, выход интегратора 6 соединен со вторым приемником 7, кроме того, выход интегратора 6 соединен с входом делителя дополнительно включенного блока 9 деления, выход которого соединен через дополнительно включенный сумматор 10 со вторым (управляемым) входом блока 2 регулируемой временной задержки, второй выход данного блока 2 задержки соединен с индикатором 8, при этом на вход делимого дополнительно включенного блока 9 деления подано постоянное единичное напряжение, кроме того, на второй вход дополнительно включенного сумматора 10 подано отрицательное единичное напряжение. A device for determining the speed of a vessel relative to the bottom consists of a generator 1 connected to an emitter 2, a first 3 receiver connected through a series-connected block 4 of adjustable time delay and a multiplier 5 to an integrator 6, while the second input of the multiplier 5 is connected to the second receiver 7, the indicator 8 is included in the device, in addition, the output of the integrator 6 is connected to the second receiver 7, in addition, the output of the integrator 6 is connected to the input of the divider of the additionally included division unit 9, the output is It is connected through an additionally included adder 10 to the second (controlled) input of the adjustable time delay unit 2, the second output of this delay unit 2 is connected to the indicator 8, and a constant unit voltage is applied to the input of the additionally included dividing unit 9, in addition, to the second the input of the additionally included adder 10 is fed a negative unit voltage.

Работа устройства. Генератор 1 подает в излучатель 2 сигнал для излучения в сторону дна. Отраженный сигнал принимается приемниками 3 и 7. Сигнал с первого 3 приемника, задержанный на t в блоке 4 регулируемой временной задержки, и сигнал со второго 7 приемника поступают на умножитель, в результате формируется процесс, пропорциональный выражению (2), пройдя через интегратор 6 составляющая двойной частоты подавляется и процесс описывается выражением (3). В блоке деления 9 выражение (3) преобразуется в выражение (4), которое в сумматоре блока 10 сравнивается с единичным значением, т.е. получается выражение (5)
B(τ) = 1/cosωτ-1 ,
которое поступает на управляющий вход блока регулируемой временной задержки 4, где по минимуму выражения
B(τ) = 1/cosωτ-1
на втором входе блока 4 происходит выбор искомой величины временной задержки τ, на индикатор 8 для отображения скорости движения судна
Устройство реализовано на базе известных элементов, описанных в общедоступной справочной и научно-технической литературе.The operation of the device. The generator 1 supplies a signal to the emitter 2 for radiation towards the bottom. The reflected signal is received by receivers 3 and 7. The signal from the first 3 receivers, delayed by t in block 4 of the adjustable time delay, and the signal from the second 7 receivers are fed to the multiplier, as a result, a process is formed proportional to expression (2), passing through the integrator 6 component double frequency is suppressed and the process is described by expression (3). In division block 9, expression (3) is converted to expression (4), which in the adder of block 10 is compared with a unit value, i.e. we get the expression (5)
B (τ) = 1 / cosωτ-1,
which goes to the control input of the adjustable time delay unit 4, where the minimum expression
B (τ) = 1 / cosωτ-1
at the second input of block 4, the desired time delay τ is selected, on indicator 8 to display the speed of the vessel
The device is implemented on the basis of well-known elements described in the public reference and scientific literature.

(56) 1. А. Л. Простаков. Электронный ключ к океану. Л. Судостроение, 1986 г. стр. 17-24, 24-26. (56) 1. A.L. Prostakov. Electronic key to the ocean. L. Shipbuilding, 1986 pp. 17-24, 24-26.

2. B.C. Бурдик. Анализ гидроакустических систем. Л. Судостроение, 1987. 2. B.C. Burdik. Analysis of sonar systems. L. Shipbuilding, 1987.

Claims

1. The method of determining the speed of the vessel relative to the bottom, based on the vertical emission of harmonic sound signals to the bottom, determining the coefficient of mutual correlation function of the reflected signals received by two receivers spaced horizontally d and determining the speed of the vessel by dividing half the distance between the receivers by the value adjustable time delay of the signal of the first in motion of the receiver relative to the signal of the second receiver at the moment of its equal value tim passing vessel half the distance between the receivers, characterized in that further define the function inversely proportional to a calculated cross-correlation function, and an adjustable time delay of the first signal at the receiver is found by comparing the movement with a minimum value of one further particular function.

2. A device for determining the speed of a vessel relative to the bottom, consisting of an indicator and a generator connected to an emitter, consisting of a first receiver connected through a series-connected block of adjustable time delay and a multiplier with an integrator, while the second input of the multiplier is connected to a second receiver, characterized in that the output of the integrator is connected to the input of the divider of an additionally included division unit, the output of which is connected through an additionally included adder with a second (controlled) during the adjustable time delay unit, the second output of this delay unit is connected to an indicator, while a constant unit voltage source is connected to the input of the divisible additionally included division unit, in addition, a negative unit voltage source is connected to the second input of the additionally included adder.