RU220462U1 - Autonomous depth correction device for precision sounding echo sounders - Google Patents

Autonomous depth correction device for precision sounding echo sounders Download PDF

Info

Publication number
RU220462U1
RU220462U1 RU2023115348U RU2023115348U RU220462U1 RU 220462 U1 RU220462 U1 RU 220462U1 RU 2023115348 U RU2023115348 U RU 2023115348U RU 2023115348 U RU2023115348 U RU 2023115348U RU 220462 U1 RU220462 U1 RU 220462U1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
input
output
block
depth correction
depth
Prior art date
Application number
RU2023115348U
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Константин Петрович Львов
Ирина Сергеевна Ситникова
Original Assignee
Акционерное Общество "Концерн "Океанприбор"
Filing date
Publication date
Application filed by Акционерное Общество "Концерн "Океанприбор" filed Critical Акционерное Общество "Концерн "Океанприбор"
Application granted granted Critical
Publication of RU220462U1 publication Critical patent/RU220462U1/en

Links

Abstract

Полезная модель относится к области гидроакустической техники и может быть использована в прецизионных промерных эхолотах, устанавливаемых на судах. Задачей полезной модели является отказ от измерителя ВРСЗ или опускаемого устройства одноразового использования косвенного измерения ВРСЗ (определение температуры, солености (электропроводности) и давления морской воды CTD зондами, отказ от связи с данными оперативной океанологии. Техническим результатом является упрощение устройства определения среднего значения скорости звука прецизионных промерных эхолотов и снижение его стоимости. Для достижения заявленного технического результата в автономное устройство коррекции глубины прецизионных промерных эхолотов, содержащее блоки интерфейса ввода и вывода, введены новые признаки, а именно - в устройство введены блоки расчета номера района Мирового океана (МО), выборки из таблицы районов МО, таблицы районов МО, расчета коррекции глубины, выборки из таблицы коррекции глубины, таблицы коррекции глубины и алгебраического суммирования. The utility model relates to the field of hydroacoustic technology and can be used in precision sounding echo sounders installed on ships. The purpose of the utility model is to dispense with the VRSZ meter or a lowered disposable device for indirect measurement of the VRSZ (determining temperature, salinity (electrical conductivity) and pressure of sea water with CTD probes, refusing to communicate with operational oceanology data. The technical result is to simplify the device for determining the average value of the speed of sound of precision measuring echo sounders and reducing its cost.To achieve the stated technical result, new features have been introduced into the autonomous device for correcting the depth of precision measuring echo sounders, containing input and output interface blocks, namely - blocks for calculating the number of the World Ocean region (MO), samples from MO area tables, MO area tables, depth correction calculations, selections from the depth correction table, depth correction table and algebraic summation.

Description

Полезная модель относится к области гидроакустической техники и может быть использована в прецизионных промерных эхолотах устанавливаемых на судах.The utility model relates to the field of hydroacoustic technology and can be used in precision measuring echo sounders installed on ships.

Определение глубины при проведении промерных работ эхолотом производится по общеизвестному выражениюDetermination of depth when carrying out sounding work with an echo sounder is carried out according to the well-known expression

, ,

где Z - глубина; where Z is depth;

С - значение скорости распространения звукового сигнала; C is the value of the speed of propagation of the sound signal;

Т -время распространения звукового сигнала до дна и обратно, замеряемое эхолотом. Также известно, что в морских или океанических условиях, скорость звукового сигнала по трассе распространения изменяется и зависит от района проведения промерных работ. Аппаратура навигационных эхолотов использует стандартное значение скорости звука 1500 м/с в (1), например, [Хребтов А.А. и др. Судовые эхолоты // Л.: Судостроение. - 1982. - Т. 232].T is the propagation time of the sound signal to the bottom and back, measured by an echo sounder. It is also known that in marine or oceanic conditions, the speed of the sound signal along the propagation path changes and depends on the area where the measuring work is carried out. Navigation echo sounder equipment uses a standard sound speed value of 1500 m/s in (1), for example, [Khrebtov A.A. and others. Ship echo sounders // L.: Shipbuilding. - 1982. - T. 232].

В прецизионных промерных эхолотах в (1) рекомендуется использовать среднее значение скорости звука в районе проведения промерных работ. Среднее значение определяется по вертикальному распределению скорости звука (ВРСЗ) в районе. Известны устройства определяющие среднее значение скорости звука в районе. Устройства состоят из гидроакустического измерителя ВРСЗ или расчета ВРСЗ по данным гидрологического зонда или по данным оперативной океанографии, и расчета среднего значения скорости звука по данным ВРСЗ, например, [Микушин И.И., Серавин Г.Н. Методы и средства измерения скорости звука в море. - 2012, Комляков В.А. Корабельные средства измерения скорости звука и моделирования акустических полей в океане. - 2003, Фирсов Ю.Г. Основы гидроакустики и использования гидрографических сонаров. - 2010, Пат. РФ №217273 приор. 13.12.2022, опубл. 24.03.2023 БИ №9]. Примеры таких устройств - устройство «датчика скорости звука и температуры» промерного эхолота ПЭЛ-200, устройство гидроакустического измерителя ВРСЗ (Sound velocity profiler) эхолота Echotrac Е20 [www.teledynemarine.com/odom-hydrographic/], устройство определения среднего значения скорости звука прецизионных промерных эхолотов по данным оперативной океанографии [Пат. РФ №217273...].In precision measuring echo sounders in (1), it is recommended to use the average value of sound speed in the area where the measuring work is carried out. The average value is determined from the vertical distribution of sound speed (VSD) in the area. There are known devices that determine the average speed of sound in an area. The devices consist of a hydroacoustic VRSZ meter or calculation of VRSZ based on hydrological sounding data or operational oceanography data, and calculation of the average sound speed according to VRSZ data, for example, [Mikushin I.I., Seravin G.N. Methods and means for measuring the speed of sound at sea. - 2012, Komlyakov V.A. Shipborne means of measuring the speed of sound and modeling acoustic fields in the ocean. - 2003, Firsov Yu.G. Basics of hydroacoustics and the use of hydrographic sonars. - 2010, Pat. RF No. 217273 prior. 12/13/2022, publ. 03/24/2023 BI No. 9]. Examples of such devices are the “sound speed and temperature sensor” device of the PEL-200 measuring echo sounder, the VRSZ (Sound velocity profiler) hydroacoustic meter device of the Echotrac E20 echo sounder [www.teledynemarine.com/odom-hydrographic/], the device for determining the average value of sound speed of precision measuring echo sounders based on operational oceanography data [Pat. RF No. 217273...].

Принципиальным недостатком указанных устройств является наличие гидроакустического измерителя ВРСЗ, гидрологического зонда, как дополнительные измерители к эхолоту, или получение данных оперативной океанологии по каналу связи, т.е. не автономность последнего устройства.The fundamental disadvantage of these devices is the presence of a hydroacoustic VRSZ meter, a hydrological probe, as additional meters to the echo sounder, or receiving operational oceanology data via a communication channel, i.e. not the autonomy of the latest device.

Наиболее близким аналогом к предлагаемой полезной модели является устройство «датчика скорости звука и температуры» промерного эхолота ПЭЛ-200.The closest analogue to the proposed utility model is the device of the “sound speed and temperature sensor” of the PEL-200 measuring echo sounder.

Задачей полезной модели является отказ от измерителя ВРСЗ или опускаемого устройства одноразового использования косвенного измерения ВРСЗ (определение температуры, солености (электропроводности) и давления морской воды CTD зондами, отказ от связи с данными оперативной океанографии.The purpose of the utility model is to abandon the VRSZ meter or a lowered disposable device for indirect measurement of the VRSZ (determining temperature, salinity (electrical conductivity) and pressure of sea water with CTD probes, refusal to communicate with operational oceanography data.

Техническим результатом является упрощение устройства определения среднего значения скорости звука прецизионных промерных эхолотов и снижение его стоимости.The technical result is to simplify the device for determining the average value of sound speed of precision measuring echo sounders and reduce its cost.

Для достижения заявленного технического результата в автономное устройство коррекции глубины прецизионных промерных эхолотов, содержащее блоки интерфейса ввода и вывода, введены новые признаки, а именно - в устройство введены блоки расчета номера района Мирового океана (МО), выборки из таблицы районов МО, таблицы районов МО, расчета коррекции глубины, выборки из таблицы коррекции глубины, таблицы коррекции глубины и алгебраического суммирования.To achieve the stated technical result, new features were introduced into the autonomous device for correcting the depth of precision sounding echo sounders, containing input and output interface blocks, namely, blocks for calculating the number of the World Ocean region (MO), samples from the table of MO regions, tables of MO regions were introduced into the device , depth correction calculation, sampling from the depth correction table, depth correction table and algebraic summation.

Поставленная задача в заявляемой полезной модели решается следующим образом.The stated problem in the claimed utility model is solved as follows.

В заявленном устройстве блоки интерфейса ввода, расчета номера района МО, выборки из таблицы районов МО, таблицы районов МО, расчета коррекции глубины, выборки из таблицы коррекции глубины, таблица коррекции глубины, алгебраического суммирование и интерфейса вывода, обеспечивают конструктивную обособленность устройства.In the claimed device, input interface blocks, calculation of the MO region number, sampling from the MO district table, MO district table, depth correction calculation, sampling from the depth correction table, depth correction table, algebraic summation and output interface, ensure the constructive isolation of the device.

Сущность полезной модели поясняется фиг.1-3, где The essence of the utility model is illustrated in Figures 1-3, where

на фиг.1 приведена обобщенная функциональная схема заявленного устройства; Figure 1 shows a generalized functional diagram of the claimed device;

на фиг.2 и 3 представлены, как иллюстрации, график ВРСЗ и снимок экрана работы цифровой модели устройства для заданного промерного района.Figures 2 and 3 show, as illustrations, a VRSZ graph and a screenshot of the operation of a digital model of the device for a given measurement area.

Заявленное устройство (фиг.1) содержит блок интерфейса ввода 1, вход которого соединен с источником команд прецизионного промерного эхолота, а первый выход которого соединен с входом блока расчета номера района МО 2, выход которого соединен с первым входом блока выборки из таблицы районов МО 3, первый выход которого соединен с входом блока таблицы районов МО 4, выход которого соединен со вторым входом блока выборки из таблицы районов МО 3, второй выход которого соединен с первым входом блока расчета коррекции глубины 5, выход которого соединен с первым входом блока выборки из таблицы коррекции глубины 6, первый выход которого соединен с входом блока таблицы коррекции глубины 7, выход которого соединен со вторым входом блока выборки из таблицы коррекции глубины 6, второй выход которого соединен с первым входом блока алгебраического суммирования 8, второй вход которого соединены со вторым входом блока расчета коррекции глубины 5 и вторым выходом блока интерфейса ввода 1, а выход блока алгебраического суммирования 8 соединен с входом блока интерфейса вывода 9. Связи блоков интерфейса ввода 1 и вывода 9 с прецизионным промерным эхолотом на фиг.1 не показаны.The claimed device (Fig. 1) contains an input interface block 1, the input of which is connected to the command source of a precision sounder, and the first output of which is connected to the input of the block for calculating the number of the region MO 2, the output of which is connected to the first input of the sampling block from the table of regions MO 3 , the first output of which is connected to the input of the region table block MO 4, the output of which is connected to the second input of the sampling block from the region table MO 3, the second output of which is connected to the first input of the depth correction calculation block 5, the output of which is connected to the first input of the sampling block from the table depth correction 6, the first output of which is connected to the input of the depth correction table block 7, the output of which is connected to the second input of the sampling block from the depth correction table 6, the second output of which is connected to the first input of the algebraic summation block 8, the second input of which is connected to the second input of the block calculation of depth correction 5 and the second output of the input interface block 1, and the output of the algebraic summation block 8 is connected to the input of the output interface block 9. The connections of the input interface blocks 1 and output 9 with the precision sounder are not shown in Fig. 1.

Блоки устройства могут быть реализованы на многослойной печатной плате размера не более 200×200 мм, на которой сборочными операциями (склеиванием, сочленением, пайкой) размещаются электронные компоненты (интегральные микросхемы, отдельные резисторы, конденсаторы, кварцевые резонаторы, разъемы и др.). Т.е. обеспечивается конструктивное единство и реализация устройством общего функционального назначения.The device blocks can be implemented on a multilayer printed circuit board no larger than 200×200 mm, on which electronic components (integrated circuits, individual resistors, capacitors, quartz resonators, connectors, etc.) are placed using assembly operations (gluing, joining, soldering). Those. Structural unity and implementation of the device for general functional purposes are ensured.

Как пример, в устройстве могут быть использованы следующие основные микросхемы. Программируемая логическая интегральная схема (ПЛИС) 5578ТС024 со встроенным конфигурированием, обеспечивающим многократное перепрограммирование. ПЛИС имеет отладочную (технологическую) печатную плату ОП5578ТС024.01. Производство микросхем - АО «Воронежский Завод полупроводниковых приборов - сборка» [www.vzpp-s.ru]. Для конфигурирования ПЛИС устройства может использоваться микросхема постоянного запоминающего устройства (ПЗУ) 5578РС015 производства АО «КТЦ «ЭЛЕКТРОНИКА» [www.edc-electronics.ru].As an example, the following main chips can be used in the device. 5578TC024 programmable logic integrated circuit (FPGA) with built-in configuration for multiple reprogramming. The FPGA has a debug (technological) printed circuit board OP5578TS024.01. Production of microcircuits - JSC "Voronezh Plant of Semiconductor Devices - Assembly" [www.vzpp-s.ru]. To configure the FPGA device, a read-only memory chip (ROM) 5578PC015 produced by JSC KTC ELECTRONICS [www.edc-electronics.ru] can be used.

Предлагаемое автономное устройство коррекции глубины прецизионных промерных эхолотов работает следующим образом.The proposed autonomous device for correcting the depth of precision sounding echo sounders works as follows.

В настоящее время при отсутствии знания ВРСЗ и соответственно среднего значения скорости звука в районе промерных работ используются книги с корректировочными таблицами. Примеры таких изданий [Таблицы поправок глубин, измеренных эхолотом. Вып.1. Раздел 1. Обнинск. - 1977, Таблицы для исправления глубин, измеренных эхолотом за отклонение действительной вертикальной скорости звука от расчетной. Главное управление навигации и океанографии МО СССР. - 1983]. Международной Гидрографической организацией также приняты таблицы [www.bodc.uk.gov]. Таблицы применимы для прецизионных промерных эхолотов при установке стандартного значения скорости звука 1500 м/с.Currently, in the absence of knowledge of the VRSZ and, accordingly, the average value of sound speed in the area of measurement work, books with correction tables are used. Examples of such publications [Tables of depth corrections measured by echo sounder. Issue 1. Section 1. Obninsk. - 1977, Tables for correcting depths measured by an echo sounder for deviation of the actual vertical sound speed from the calculated one. Main Directorate of Navigation and Oceanography of the USSR Ministry of Defense. - 1983]. The International Hydrographic Organization has also adopted tables [www.bodc.uk.gov]. The tables are applicable for precision sounding echo sounders when the standard sound speed value is set to 1500 m/s.

При подаче электропитания, осуществляется, как пример, конфигурирование ПЛИС 5578ТС024 от ПЗУ 5578РС015. Блок интерфейса ввода ожидает сообщение от источника команд прецизионного промерного эхолота по протоколу, например, универсального асинхронного приемопередатчика (УАПП), данных широты, долготы промерного района и глубины от эхолота. При получении сообщения от блока интерфейса ввода, блоки расчета номера района МО, выборки из таблицы районов МО, таблицы районов МО определяют номер района. Например, таблица районов МО Международной Гидрографической организации имеет объем 98048 бит.По номеру района блоки расчета коррекции глубины, выборки из таблицы коррекции глубины, таблицы коррекции глубины определяют поправку глубины. Например, таблица коррекции глубины Международной Гидрографической организации имеет объем 93008 бит, но ПЛИС 5578ТС024 имеет объем встроенной памяти 368640 бит.Блок алгебраического суммирования осуществляет суммирование поправки глубины с глубиной от эхолота, а интерфейс вывода передает скорректированное значение глубины, например, по протоколу УАПП, прецизионному промерному эхолоту.When power is supplied, as an example, the FPGA 5578TS024 is configured from the ROM 5578RS015. The input interface block expects a message from a command source of a precision sounding echo sounder via a protocol, for example, a universal asynchronous transceiver (UART), latitude, longitude data of the sounding area and depth from the echo sounder. When receiving a message from the input interface block, blocks for calculating the number of the Moscow region, samples from the table of Moscow regions, and tables of Moscow regions determine the number of the region. For example, the table of regions of the International Hydrographic Organization MO has a volume of 98048 bits. Based on the region number, depth correction calculation blocks, samples from the depth correction table, and depth correction tables determine the depth correction. For example, the depth correction table of the International Hydrographic Organization has a volume of 93008 bits, but the FPGA 5578TS024 has a built-in memory capacity of 368640 bits. The algebraic summation unit sums the depth correction with the depth from the echo sounder, and the output interface transmits the corrected depth value, for example, via the UART protocol, a precision sounder.

На фиг.2 и 3 представлены, как иллюстрации, график ВРСЗ и снимок экрана работы цифровой модели устройства для заданного района - Черное море, 44.2° с. ш. и 36.3° в.д. Из графика ВРСЗ следует, что среднее значение скорости звука по вертикали меньше стандартного значения скорости 1500 м/с. Скорректированное значение глубины 1431 м меньше глубины от эхолота 1450 м.Figures 2 and 3 show, as illustrations, a VRSZ graph and a screenshot of the operation of a digital model of the device for a given area - the Black Sea, 44.2° N. w. and 36.3°E From the VRSZ graph it follows that the average vertical speed of sound is less than the standard speed value of 1500 m/s. The corrected depth value of 1431 m is less than the depth from the echo sounder of 1450 m.

Введенное в заявленное устройство использование табличных данных позволяет без использования гидроакустического измерителя ВРСЗ, или гидрологического зонда, как дополнительных измерителей к эхолоту, или использования данных оперативной океанологии по каналу связи, т.е. не автономность, существенно удешевило устройство и упростило его использование.The use of tabular data introduced into the claimed device allows without the use of a hydroacoustic meter VRSZ, or a hydrological probe, as additional meters to the echo sounder, or the use of operational oceanology data via a communication channel, i.e. not autonomous, significantly reduced the cost of the device and simplified its use.

Это позволяет считать, что технический результат достигнут.This allows us to consider that the technical result has been achieved.

Claims (1)

Автономное устройство коррекции глубины прецизионных промерных эхолотов, содержащее блоки интерфейса ввода и вывода, отличающееся тем, что в устройство введены блоки расчета номера района Мирового океана (МО), выборки из таблицы районов МО, таблица районов МО, расчета коррекции глубины, выборки из таблицы коррекции глубины, таблица коррекции глубины и алгебраического суммирования, при этом вход блока интерфейса ввода соединен с источником команд прецизионного промерного эхолота, а первый выход которого соединен с входом блока расчета номера района МО, выход которого соединен с первым входом блока выборки из таблицы районов МО, первый выход которого соединен с входом блока таблицы районов МО, выход которого соединен со вторым входом блока выборки из таблицы районов МО, второй выход которого соединен с первым входом блока расчета коррекции глубины, выход которого соединен с первым входом блока выборки из таблицы коррекции глубины, первый выход которого соединен с входом блока таблицы коррекции глубины, выход которого соединен со вторым входом блока выборки из таблицы коррекции глубины, второй выход которого соединен с первым входом блока алгебраического суммирования, второй вход которого соединены со вторым входом блока расчета коррекции глубины и вторым выходом блока интерфейса ввода, а выход блока алгебраического суммирования соединен с входом блока интерфейса вывода, а его выход соединен с источником команд прецизионного промерного эхолота.Autonomous device for correcting the depth of precision sounding echo sounders, containing input and output interface blocks, characterized in that the device contains blocks for calculating the number of the World Ocean region (MO), samples from the table of MO regions, table of MO regions, calculation of depth correction, samples from the correction table depth, depth correction table and algebraic summation, wherein the input of the input interface block is connected to the source of commands of the precision measuring echo sounder, and the first output of which is connected to the input of the block for calculating the MO area number, the output of which is connected to the first input of the sampling block from the MO area table, the first the output of which is connected to the input of the MO region table block, the output of which is connected to the second input of the sampling block from the MO region table, the second output of which is connected to the first input of the depth correction calculation block, the output of which is connected to the first input of the sampling block from the depth correction table, the first output which is connected to the input of the depth correction table block, the output of which is connected to the second input of the sampling block from the depth correction table, the second output of which is connected to the first input of the algebraic summation block, the second input of which is connected to the second input of the depth correction calculation block and the second output of the input interface block , and the output of the algebraic summation block is connected to the input of the output interface block, and its output is connected to the command source of the precision sounder.
RU2023115348U 2023-06-09 Autonomous depth correction device for precision sounding echo sounders RU220462U1 (en)

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU220462U1 true RU220462U1 (en) 2023-09-14

Family

ID=

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU49967A1 (en) * 1936-01-21 1936-08-31 К.Б. Карандеев Device for recording sonar readings
UA47606A (en) * 2001-01-16 2002-07-15 Наталья Алєксандровна Кравчєнко Echolocation appliance
RU126146U1 (en) * 2012-09-26 2013-03-20 Региональный некоммерческий фонд поддержки и развития петербургской науки, культуры и спорта MULTI-BEAM Echo Sounder
RU181775U1 (en) * 2017-12-18 2018-07-26 Общество с ограниченной ответственностью "РУСОНАР" Wireless fish finder
CN109031256A (en) * 2018-07-03 2018-12-18 交通运输部天津水运工程科学研究所 Multibeam echosounder depth measurement and sweep wide feature calibration method

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU49967A1 (en) * 1936-01-21 1936-08-31 К.Б. Карандеев Device for recording sonar readings
UA47606A (en) * 2001-01-16 2002-07-15 Наталья Алєксандровна Кравчєнко Echolocation appliance
RU126146U1 (en) * 2012-09-26 2013-03-20 Региональный некоммерческий фонд поддержки и развития петербургской науки, культуры и спорта MULTI-BEAM Echo Sounder
RU181775U1 (en) * 2017-12-18 2018-07-26 Общество с ограниченной ответственностью "РУСОНАР" Wireless fish finder
CN109031256A (en) * 2018-07-03 2018-12-18 交通运输部天津水运工程科学研究所 Multibeam echosounder depth measurement and sweep wide feature calibration method

Similar Documents

Publication Publication Date Title
AU2016387414B2 (en) Improved beam shaping acoustic signal travel time flow meter
CA2955165C (en) Improved signal travel time flow meter
US4104912A (en) System for taking current-metering measurements
CN106153173B (en) Method and device for measuring sound velocity in water
WO1988008516A1 (en) Ultrasonic fluid flowmeter
KR20190029759A (en) Method and system for optimizing ship operation
RU220462U1 (en) Autonomous depth correction device for precision sounding echo sounders
CN101846515A (en) Device capable of quickly getting depth profile data of sea water temperature
CN201724759U (en) Device capable of rapidly acquiring seawater temperature-depth cross-sectional data
CN105783885A (en) Acoustic Doppler current meter
Amoroso et al. The importance of sound velocity determination for bathymetric survey
US10746581B2 (en) Field device with compensation circuit for eliminating environmental influences
EP1887327A1 (en) Ultrasonic water meter
CN205506859U (en) Acoustics doppler current meter
Dingler et al. A high-frequency sonar for profiling small-scale subaqueous bedforms
Talib et al. Determination of speed of sound using empirical equations and SVP
RU217273U1 (en) Device for determining the average value of the speed of sound of precision sounding echo sounders according to operational oceanology data
US3541499A (en) Acoustic speedmeter (log)
RU169150U1 (en) DEVICE FOR OPERATIONAL EVALUATION OF VERTICAL SOUND SPEED DISTRIBUTION IN THE WORLD OCEAN FOR PROVIDING HYDROACOUSTIC CALCULATIONS AND FORECASTING THE RANGE OF ACTION OF HYDROACOUSTIC MEANS
RU2681259C2 (en) Two-coordinate sounder
NL2029737B1 (en) Ranging navigation method of deep sea vehicle for water surface monitoring platform
Makiello et al. Using a ROS-based low-cost system for bathymetric surveys
RU2812614C1 (en) Method for measuring average water level in open reservoirs and device for its implementation
JPS63111457A (en) Ultrasonic salinometer
CA1093676A (en) Liquid flow rate metering system