RU2084923C1 - Гидроакустическая синхронная навигационная система дальнего действия - Google Patents

Гидроакустическая синхронная навигационная система дальнего действия Download PDF

Info

Publication number
RU2084923C1
RU2084923C1 RU95100481A RU95100481A RU2084923C1 RU 2084923 C1 RU2084923 C1 RU 2084923C1 RU 95100481 A RU95100481 A RU 95100481A RU 95100481 A RU95100481 A RU 95100481A RU 2084923 C1 RU2084923 C1 RU 2084923C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
acoustic
input
inputs
output
distance
Prior art date
Application number
RU95100481A
Other languages
English (en)
Other versions
RU95100481A (ru
Inventor
Б.А. Касаткин
Original Assignee
Институт проблем морских технологий Дальневосточного отделения РАМ
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Институт проблем морских технологий Дальневосточного отделения РАМ filed Critical Институт проблем морских технологий Дальневосточного отделения РАМ
Priority to RU95100481A priority Critical patent/RU2084923C1/ru
Publication of RU95100481A publication Critical patent/RU95100481A/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2084923C1 publication Critical patent/RU2084923C1/ru

Links

Images

Landscapes

  • Measurement Of Velocity Or Position Using Acoustic Or Ultrasonic Waves (AREA)

Abstract

Изобретение относится к области гидроакустических навигационных систем и может быть использовано для навигационного обеспечения подводных аппаратов повышенной дальности действия, например, работающих в ледовых условиях, затрудняющих доступ к ним обеспечивающего судна. Гидроакустическая синхронная навигационная система дальнего действия содержит: донную навигационную базу из M гидроакустических приемоответчиков с различными частотами ответа, размещенные на объекте навигации синхронизатор, M канальный приемник (M+1) измерителей времени распространения акустических сигналов, M•N блоков преобразования временных интервалов в дистанции по числу N возможных лучевых траекторий, M блоков выбора максимального значения дистанций, вычислитель координат объекта навигации, передатчик акустического сигнала частоты запроса, приемник синхронного дальномера-пеленгатора с акустическим входом для акустического сигнала частоты запроса f0. На объекте навигации размещены также (M+1) измеритель времени распространения, (M+1) блок преобразования временных интервалов в дистанции, (M+1) блок выбора максимального значения дистанции, измеритель пеленга и угла места. На обеспечивающем судне размещены второй синхронизатор, синхронизированный с первым, второй M канальный приемник, с акустическим входом для ответных сигналов гидроакустических приемоответчиков, M модкляторов, M генераторов рабочих частот ответа и передатчик выполненный M+1 канальным. 2 ил.

Description

Изобретение относится к области гидроакустических навигационных систем и может быть использовано для навигационного обеспечения подводных аппаратов повышенной дальности действия, например, работающих в ледовых условиях, затрудняющих доступ к ним обеспечивающего судна.
Известна гидроакустическая синхронная дальномерная навигационная система [1] состоящая из базы гидроакустических приемоответчиков, служащих для измерения времени распространения акустических сигналов от объекта навигации до маяков, устройства вычисления дистанции по измеренному времени распространения и известной скорости звука, и устройства вычисления координат объекта по найденным значениям дистанций. Недостатком такой системы является большая погрешность определения координат, связанная с изменчивостью скорости звука в морской среде.
Известна также гидроакустическая синхронная дальномерная навигационная система [2] содержащая донную базу из M гидроакустических приемоответчиков с различными частотами ответа, размещенные на объекте навигации гидроакустический передатчик, вход которого соединен с выходом синхронизатора, M канальный приемник, выходы которого подключены ко входам M измерителей времени распространения гидроакустических сигналов до соответствующего приемоответчика и обратно, вторые входы которых: соединены с выходом синхрогенератора, M•N блоков преобразования временных интервалов в дистанцию по числу N возможных лучевых траекторий, входы которых подключены к соответствующим выходам измерителей времени распространения, M блоков выбора максимального значения, входы которых соединены с выходами N блоков каждого из M каналов преобразования временных интервалов в дистанцию, вычислитель координат объектов навигации, вход которого соединен с выходами M блоков выбора максимального значения.
Наличие в структуре навигационной системы блоков преобразования временных интервалов в дистанции, работающих по алгоритму, учитывающему изменчивость скорости звука и эффекта многолучевости, позволяет снизить погрешность определения координат. Такая система по технической сущности является наиболее близкой к предлагаемому изобретения.
Недостатком указанной навигационной системы является относительно малая дальность действия при придонной работе подводного аппарата в глубоком море и при использовании донных маяков-ответчиков, которая определяется формулой:
Figure 00000002

где C средняя скорость звука, y- градиент скорости звука на глубине, h1, h2- отстояния от дна подводного аппарата и маяка-ответчика. Полагая для глубокого моря g=0,018-1c, h1=20-30 м, h2=250-300 м, получаем rmax=8-9 км.
В основу технического решения положена задача разработать гидроакустическую синхронную навигационную систему с большей дальностью действия при малых отстояниях от дна подводного аппарата и маяков-ответчиков без существенного увеличения погрешности определения координат объекта навигации.
Поставленная задача решается тем, что в гидроакустической синхронной навигационной системе дальнего действия, содержащей донную навигационную базу из M гидроакустических приемоответчиков с различными частотами ответа fi(i= 1-M), размещенные на объекте навигации первый синхронизатор, первый M канальный приемник, выходы которого подключены к первым входам M измерителей времени распространения акустических сигналов, вторые входы которых соединены с выходом первого синхронизатоар, M•N блоков преобразования временных интервалов в дистанции по числу N возможных лучевых траекторий, входы которых подключены к соответствующим выходам измерителей времени распространения, M блоков выбора максимального значения дистанции, входы которых подключены к выходам N блоков каждого из M каналов преобразователя временных интервалов в дистанции, вычислитель координат объекта навигации, вход которого соединен с выходами M блоков выбора максимального значения дистанции, передатчик акустического сигнала частоты запроса f0, введены размещенные на объекте навигации приемник синхронного дальномера-пеленгатора с акустическим входом для акустического сигнала частоты запроса f0, (M-1) измеритель времени распространения, первый вход которого соединен с первым выходом приемника синхронного дальномера-пеленгатора, а второй с выходом первого синхронизатора, (M-1) блок преобразования временных интервалов в дистанции, N входов которого подключены к выходу, (M-1) измерители времени распространения, (M-1) блок выбора максимального значения дистанции, вход которого соединен с выходом (M-1) блока преобразования временных интервалов в дистанции, а выход со вторым входом измерителя координат объекта навигации, измеритель пеленга и угла места, вход которого соединен со вторым выходом приемника синхронного дальномера-пеленгатора, а выход с третьим входом вычислителя координат объекта навигации, размещенные на обеспечивающем судне второй синхронизатор, синхронизированный с первым, второй M канальный приемник, с акустическим входом для ответных сигналов приемоответчиков, M модуляторов, первые входы которых соединены с соответствующими выходами второго M канального приемника, M генераторов рабочих частот ответа, выходы которых соединены со вторыми входами соответствующих модуляторов, причем передатчик, размещенный на обеспечивающем судне, выполнен (M-1) канальным, первый вход которого соединен с выходом второго синхронизатора, а остальные M входов соединены с соответствующими выходами модуляторов.
Такое конструктивное исполнение гидроакустической синхронной навигационной системы дальнего действия позволило при использовании гидроакустической антенны обеспечивающего судна в качестве приемника и ретранслятора ответных сигналов маяков-ответчиков, расположив ее в подводном звуковом канале (ПЗК) существенно увеличить дальность системы даже при малых параметрах h1 и h2. Максимальная дальность действия в предлагаемой навигационной системе определяется формулой
Figure 00000003

где H-глубина моря, za-глубина антенны обеспечивающего судна, ga-средний градиент скорости звука в области z<za. Полагая для глубокого моря H=6000 м, H>>h1, H>>h2, za= 1000 М, ya/y≈5, получаем оценку максимальной дальности действия
Figure 00000004

Таким образом, заявляемая навигационная система в новой совокупности существенных признаков по своим характеристикам превосходит по уровню техники известные аналогичные навигационные системы, а совокупность существенных признаков заявляемого изобретения имеет причинно -следственную связь с достигнутым техническим результатом.
На чертежах представлена гидроакустическая синхронная навигационная система дальнего действия, где на фиг.1 изображены траектории, поясняющие работу навигационной системы а) прототип, б) заявляемое изобретение; где приняты следующие обозначения: ОС-обеспечивающее судно; МО-маяк- приемоответчик, АНПА-автономный необитаемый подводный аппарат объект навигации, C(Z)-профиль скорости звука, ПЗК-подводный звуковой канал; на фиг.2 структурная схема навигационной системы, где приняты следующие обозначения:
1i приемоответчик i-го канала,
2 передатчик акустических импульсов запроса на частоте f0 и ответа на частоте fi,
3 первый M канальный приемник акустических сигналов,
4i измеритель времени распространения акустических сигналов в i-м канале,
5i- блок выбора максимальной дистанции в i-м канале,
6ij-(j=1-N)- блок преобразования временных интервалов в дистанции,
7- вычислитель координат объекта навигации,
8- первый синхронизатор,
9- второй синхронизатор
10- второй M канальный приемник акустических сигналов,
11i- генератор рабочих частот ответа fi,
12i- модулятор i-го канала
13- приемник синхронного дальномера-пеленгатора (СДП)
4(M+1)- измеритель времени распространения в канале СДП
5(M+1)- блок выбора максимальной дистанции в канале СДП
6(M+1)j- блок преобразования временных интервалов в дистанции в канале СДП (j=1-N)
14- измеритель пеленга и угла места излучающей антенны обеспечивающего судна.
Навигационная система работает следующим образом.
Второй синхронизатор 9, расположенный на обеспечивающем судне запускает передатчик 2 акустических импульсов на частоте запроса f0, а синхронный с ним синхронизатор 8 обнуляет M+1 измерителей времени распространения акустических сигналов 4i, i=1- (M+1). Акустический сигнал, распространяясь в водной среде, принимается приемоответчиками 1i(i=1-M) и приемником СДП. Каждый из приемоответчиков излучает в момент прихода на него сигнала опроса акустический сигнал ответа на частоте f1(I=1-M), который принимается вторым M канальным приемником 10, размещенным на обеспечивающем судне, причем каждый приема настроен на одну из рабочих частот ответа fi. Первый акустический приемник, находясь в зоне акустической тени, не принимает акустические сигналы ответа, так как они приходят к нему сильно ослабленными. После усиления и детектирования сигналы с каждого из выходов "i" канала приемника 10 поступают на соответствующие первые входы модуляторов 12i, на вторые входы которых поступают рабочие сигналы с частотами f1 от соответствующих генераторов 11i. Таким образом с выхода каждого из модуляторов 12i на вход передатчика 2 поступают импульсные сигналы с частотами заполнения fi и излучаются в водную среду, ретранслируя акустические сигналы приемоответчиков 1i.
Ретранслированные акустические сигналы с частотами fi принимаются первым M канальным приемником, размещенным на объекте навигации, который по отношению к излучающей антенне обеспечивающего судна находится в зоне освещенности. Усиленные приемником 3 сигналы с выхода каждого из каналов поступают на запирающий вход соответствующих измерителей временных интервалов 4 и запирают своим передним фронтом интегратора импульсов меток времени генератора синхроимпульсов 8, а информация о числе накопленных меток времени передается в цифровом виде от каждого интегратора в соответствующие блоки преобразования временных интервалов в дистанции 6 ij(j=1-N) по в каждом i-м канале.
Различные блоки преобразования одного и того же "i" канала отличаются значениями коэффициентов, характеризующих тип лучевой траектории в алгоритме пересчета времени распространения в наклонную дистанцию. Найденные в блоках 6ij значения наклонных дистанций Rij поступают на входы блоков на входы блоков выбора максимального значения дистанции 5i, а максимальные значения дистанций с выходов блоков 5i поступают на вход вычислителя координат объекта навигации.
Аналогичным образом сигнал опроса частотой f0, принятой приемником синхронного дальномера -пеленгатора 13 после усиления и детектирования поступает с первого его выхода на блоки измерителя времени распространения 4M+1, преобразования временных интервалов в дистанции 6M+1,j, выбора максимальной дистанции 5M+1 в канале СДП, а информация об измеренной дистанции от объекта навигации до излучающей антенны обеспечивающего судна поступает в вычислитель координат 7. Со второго выхода приемника СДП принятые сигналы частотой f0 поступают на вход измерителя пеленга и угла места излучающей антенны обеспечивающего судна, а с его выхода на третий вход вычислителя координат объекта навигации 7.
В вычислитель координат вводится информция о средней глубине моря H, профили скорости звука C(Z), глубина антенны обеспечивающего судна Za, а также данные о высоте установки маяков-ответчиков h2,i и высоте объекта навигации над дном h1. Вычисленные значения наклонных дистанций между антенной обеспечивающего судна и маяками ответчиками Ri однозначно определяют положение антенны в системе координат, связанной с донной базой маяков-ответчиков, а измеренный СДП значения угловых координат и дистанции между антенной обеспечивающего судна и объектом навигации позволяют однозначно определить положение объекта навигации относительно антенны обеспечивающего судна, а следовательно, и относительно донной базы маяков-ответчиков.

Claims (1)

  1. Гидроакустическая синхронная навигационная система дальнего действия, содержащая донную навигационную базу из М гидроакустических приемоответчиков с различными частотами ответа, передатчик акустического сигнала частоты запроса, размещенные на объекте навигации первый синхронизатор, первый М-канальный приемник, выходы которого подключены к первым входам М измерителей времени распространения акустических сигналов, вторые входы которых соединены с выходами первого синхронизатора, M x N блоков преобразования временных интервалов в дистанции по числу N возможных лучевых траекторий, входы которых подключены к соответствующим выходам измерителей времени распространения акустических сигналов, М блоков выбора максимального значения дистанции, входы которых подключены к выходам N блоков каждого из М каналов преобразователя временных интервалов в дистанции, вычислитель координат объекта навигации, первый вход которого соединен с выходами М блоков выбора максимального значения дистанции, отличающаяся тем, что в нее введены размещенные на объекте навигации приемник синхронного дальномера-пеленгатора с акустическим входом для акустического сигнала частоты запроса f0, (М + 1)-й измеритель времени распространения акустических сигналов, первый вход которого соединен с первым выходом приемника синхронного дальномера-пеленгатора, а второй вход соединен с выходом первого синхронизатора, (М + 1)-й блок преобразования временных интервалов в дистанции, N входов которого подключены к выходу (М + 1)-го измерителя времени распространения акустических сигналов, (М + 1)-й блок выбора максимального значения дистанции, вход которого соединен с выходом (М + 1)-го блока преобразования временных интервалов в дистанции, а выход с вторым входом вычислителя координат объекта навигации, измеритель пеленга и угла места, вход которого соединен с вторым выходом приемника синхронного дальномера-пеленгатора, а выход с третьим входом вычислителя координат объекта навигации, размещенные на обеспечивающем судне второй синхронизатор, синхронизированный с первым синхронизатором, второй М-канальный приемник с акустическим входом для ответных сигналов гидроакустических приемоответчиков, М модуляторов, первые входы которых соединены с соответствующими выходами второго М-канального приемника, М генераторов рабочих частот ответа, выходы которых соединены с вторыми входами соответствующих модуляторов, причем передатчик акустического сигнала частоты запроса размещен на обеспечивающем судне и выполнен (М + 1)-канальным, первый вход которого соединен с выходом второго синхронизатора, а остальные М входов соединены с соответствующими выходами модуляторов.
RU95100481A 1995-01-11 1995-01-11 Гидроакустическая синхронная навигационная система дальнего действия RU2084923C1 (ru)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU95100481A RU2084923C1 (ru) 1995-01-11 1995-01-11 Гидроакустическая синхронная навигационная система дальнего действия

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU95100481A RU2084923C1 (ru) 1995-01-11 1995-01-11 Гидроакустическая синхронная навигационная система дальнего действия

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU95100481A RU95100481A (ru) 1996-11-10
RU2084923C1 true RU2084923C1 (ru) 1997-07-20

Family

ID=20163949

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU95100481A RU2084923C1 (ru) 1995-01-11 1995-01-11 Гидроакустическая синхронная навигационная система дальнего действия

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2084923C1 (ru)

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2460043C1 (ru) * 2011-05-20 2012-08-27 Андрей Федорович Зеньков Система навигации автономного необитаемого подводного аппарата
RU2501038C1 (ru) * 2012-07-05 2013-12-10 Открытое акционерное общество "Концерн "Океанприбор" Гидроакустическая система
RU2555479C2 (ru) * 2013-11-26 2015-07-10 Российская Федерация, от имени которой выступает Министерство промышленности и торговли Российской Федерации (Минпромторг) Способ высокоточного координирования подводного комплекса в условиях подледного плавания
RU2629916C1 (ru) * 2016-06-30 2017-09-04 Российская Федерация, от имени которой выступает Министерство промышленности и торговли Российской Федерации (Минпромторг) Способ и устройство определения начальных координат автономного необитаемого подводного аппарата
RU2790937C1 (ru) * 2022-07-26 2023-02-28 Российская Федерация, от имени которой выступает ФОНД ПЕРСПЕКТИВНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ Гидроакустическая навигационная система дальнего радиуса действия

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
1. Милн П.Х. Гидроакустические системы позиционирования. - Л.: Судостроение, 1989, с.49 - 60. 2. Авторское свидетельство СССР N 713278, кл. G 01 S 15/08, 1994. *

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2460043C1 (ru) * 2011-05-20 2012-08-27 Андрей Федорович Зеньков Система навигации автономного необитаемого подводного аппарата
RU2501038C1 (ru) * 2012-07-05 2013-12-10 Открытое акционерное общество "Концерн "Океанприбор" Гидроакустическая система
RU2555479C2 (ru) * 2013-11-26 2015-07-10 Российская Федерация, от имени которой выступает Министерство промышленности и торговли Российской Федерации (Минпромторг) Способ высокоточного координирования подводного комплекса в условиях подледного плавания
RU2629916C1 (ru) * 2016-06-30 2017-09-04 Российская Федерация, от имени которой выступает Министерство промышленности и торговли Российской Федерации (Минпромторг) Способ и устройство определения начальных координат автономного необитаемого подводного аппарата
RU2790937C1 (ru) * 2022-07-26 2023-02-28 Российская Федерация, от имени которой выступает ФОНД ПЕРСПЕКТИВНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ Гидроакустическая навигационная система дальнего радиуса действия
RU2794700C1 (ru) * 2022-07-26 2023-04-24 Российская Федерация, от имени которой выступает ФОНД ПЕРСПЕКТИВНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ Способ позиционирования подводного объекта на больших дистанциях

Also Published As

Publication number Publication date
RU95100481A (ru) 1996-11-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US4532617A (en) System for locating a towed marine object
US12019154B2 (en) Underwater acoustic tracking and two way messaging system
US6532192B1 (en) Subsea positioning system and apparatus
US7362653B2 (en) Underwater geopositioning methods and apparatus
RU2561012C1 (ru) Система определения и контроля местоположения подводного объекта
RU2437114C1 (ru) Система определения координат подводных объектов
RU115929U1 (ru) Гидроакустический комплекс для дистанционного мониторинга гидрофизических параметров в мелководных акваториях
NL8300002A (nl) Werkwijze voor akoestische afstandmeting voor de bepaling van de relatieve positie van een zich onder water bevindend voorwerp ten opzichte van een vaartuig, en inrichting voor de toepassing van de werkwijze.
RU2011116249A (ru) Гидроакустическая синхронная дальномерная навигационная система для позиционирования подводных объектов в навигационном поле произвольно расставленных гидроакустических маяков-ответчиков
RU2004115740A (ru) Вспомогательная идентификация луча в спутниковой системе
RU2009110868A (ru) Способ съемки рельефа дна акватории и устройство для его осуществления
JP6587564B2 (ja) 音響測定装置、音響測定方法、マルチビーム音響測定装置及び開口合成ソナー
CN115856975A (zh) 一种基于北斗浮动平台的水下目标精确定位解算方法
JP2007192575A (ja) 目標測位装置
RU2451300C1 (ru) Гидроакустическая навигационная система
RU2700278C1 (ru) Способ определения местоположения подводного объекта
RU2084923C1 (ru) Гидроакустическая синхронная навигационная система дальнего действия
JP2004245779A (ja) 水中航走体の位置決定システムおよびソノブイ
RU2529207C1 (ru) Система навигации буксируемого подводного аппарата
RU2463624C1 (ru) Гидроакустическая навигационная система
RU2158431C1 (ru) Гидроакустическая синхронная дальномерная навигационная система для мелкого моря
RU2289149C2 (ru) Гидроакустическая синхронная дальномерная навигационная система дальнего действия
RU2794700C1 (ru) Способ позиционирования подводного объекта на больших дистанциях
RU2308054C2 (ru) Гидроакустическая синхронная дальномерная навигационная система
RU2624980C1 (ru) Гидроакустическая дальномерная система навигации